Уоррен П. Мейсон

Мейсон около 1966 года.

Уоррен Перри Мейсон (28 сентября 1900 — 23 августа 1986) — американский инженер-электрик и физик из Bell Labs . Выпускник Колумбийского университета , он добился плодотворной деятельности, опубликовав четыре книги и почти сотню статей. Ему было выдано более двухсот патентов — больше, чем кому-либо другому в Bell Labs. Его работы включали акустику , фильтры , кристаллы и керамику, материаловедение , химию полимеров , ультразвук , связь с полупроводниками , внутреннее трение и вязкоупругость .

Мейсон основал область схем с распределенными элементами . Он был первым, кто экспериментально доказал вязкоупругость отдельных молекул. Он нашел экспериментальные доказательства электрон - фононного взаимодействия в твердых телах и провел измерения, которые помогли теориям фононного увлечения и сверхпроводимости . Многие изобретения Мэйсона в электронике до сих пор широко используются современными схемотехниками.

Семья и образование

Мейсон родился в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо , 28 сентября 1900 года в семье Кейт Сагендорф Мейсон и Эдварда Лютера Мэйсона, директора школы и страхового продавца. Его мать и отец окончили Мичиганский университет примерно в 1890 году. Его отец умер, когда ему было пятнадцать. Его старший брат, Эдвард Сагендорф Мейсон , стал известным экономистом.

Мейсон получил степень бакалавра наук. Получил степень бакалавра электротехники в Канзасском университете в 1921 году. После этого он продолжил свое образование неполный рабочий день в Колумбийском университете , получив степень магистра в 1924 году и степень доктора философии. в 1928 г. оба по физике.

Мейсон женился на Эвелин Стюарт МакНелли в 1929 году. Эвелин была выпускницей Университета Рутгерса и работала детским психологом в школах. У них родилась дочь Пенелопа Э. Мейсон. Эвелин умерла в 1953 году. Мейсон женился на своей второй жене, Эдит Юинг Эйлсворт, учительнице, в 1956 году. Мейсон и Эдит были пассажирами в авиакатастрофе Кармела в 1965 году . Их самолет совершил аварийную посадку недалеко от Дэнбери, штат Коннектикут , где погибло несколько человек, в том числе пилот, который снова вошел в горящий самолет, пытаясь спасти пассажира. Эдит умерла в 1985 году.

Карьера

Мейсон присоединился к Western Electric Company в 1921 году. В 1925 году Bell Telephone Laboratories (Bell Labs) была выделена из Western Electric в отдельную компанию. Мейсон перешел в Bell Labs и оставался там на протяжении всей своей карьеры. Он ушел из Bell Labs в 1965 году, но оставался там консультантом еще два года. После выхода на пенсию он занимал должность приглашенного профессора в Колумбийском университете и был научным сотрудником Колумбийского университета в Горной школе Генри Крамба . Мейсон ушел из Колумбии в 1977 году.

Уоррен Перри Мейсон — один из основателей Акустического общества Америки ( ASA ). с другими известными акустиками в штаб-квартире Bell в Нью-Йорке 27 декабря 1928 года.

Мейсон был президентом Акустического общества Америки в 1956 году. Он был среди первых трех человек, избранных в Общество инженерных наук в 1975 году вместе с Ахмедом Джемалем Эрингеном и Гарольдом Либовицем . Мейсон умер 23 августа 1986 года в Гейнсвилле, Флорида .

Работа

Работа Мэйсона охватывала широкий спектр областей. Большая часть его работ касалась фильтрации не только в электрической, но также в механической и акустической областях. Другие области исследований включали пьезоэлектрические кристаллы и керамику , сегнетоэлектрические кристаллы, подводные преобразователи звука , соединение металлов с металлами и полупроводниками , физику износа, полупроводниковые тензорезисторы , усталость металлов и внутреннее трение твердых тел и жидкостей.

Радиочастотная техника

Мейсон работал над механическими фильтрами , ключевым компонентом частотного мультиплексирования в системах телефонной связи . Их можно получить с гораздо более резкими полосами перехода , чем с помощью обычных LC-фильтров . Мейсон изобрел новый тип механического фильтра — кварцевый фильтр, состоящий из кристаллических решеток , который стал стандартной формой фильтрации в этих системах. Мейсон показал, что эффективность и пропускная способность акустических преобразователей, таких как те, которые используются в гидролокаторах , могут быть значительно улучшены с помощью механо-электрических аналогий и применения теории электрических сетей , в частности теории фильтров .

и

Современная схема с распределенными элементами. Такие схемы основаны на принципах, установленных Мэйсоном. Это полосовой фильтр, за которым следует фильтр нижних частот .

Докторская диссертация Мэйсона был на акустических фильтрах и рупорах. В этой работе Мейсон впервые применил модель распределенных элементов для описания акустических фильтров. Позже он расширил эту работу на распределенные электрические фильтры и распределенные механические фильтры, что сделало его основателем области схем с распределенными элементами .

Пьезоэлектрические кристаллы

В 1935–1948 годах Мейсон возглавлял Отдел исследований кристаллов, который изучал пьезоэлектрические кристаллы. Он изобрел огранку кристалла GT близок к нулю , температурный коэффициент которого резонансной частоты . Кристалл широко используется там, где требуется точная частота, например, в стандартах частоты и фильтрации. Другими изученными материалами были дигидрофосфат аммония , используемый в преобразователях гидролокаторов, титанат бария , электрострикционный материал и тартрат этилендиамина . Последний материал изучался как возможное решение проблемы нехватки бразильского кварца , поскольку он водорастворим и, следовательно, его можно выращивать в лаборатории. Однако в этом отпала необходимость, когда стало возможным выращивание кристаллов кварца .

Материалы и приспособления

Во время Второй мировой войны Мэйсону было поручено найти материал, более прочный, чем неопрен, для изготовления гидролокаторов куполов . Требовался материал, который сохранял бы хорошие характеристики неопрена по передаче звука морской воды, но имел бы модуль упругости в тысячи раз больший. Мейсон попробовал смеси на основе эфиров целлюлозы , запах которых был настолько неприятным, что его выгнали из лаборатории на близлежащее озеро для проведения испытаний. Это заставило его жаловаться, что химия полимеров не является «цивилизованной национальной защитой». Другие военные работы включали кристаллические преобразователи для гидролокаторов и торпед , кристаллические линии задержки для радаров и глушители для орудий.

С 1948 года Мейсон возглавлял отдел исследований механики. Вместе с Рональдом Виком Мейсон изобрел рупор Мейсона-Вика, механический трансформатор импеданса . Он состоял из твердого стержня из титаната бария экспоненциально сужающейся формы и использовался в экспериментах для усиления механических вибраций. Один из таких экспериментов касался внутреннего трения и усталости металлов.

В ультразвуке Мейсон впервые продемонстрировал одноцепочечную вязкоупругость , при которой эластичность обусловлена ​​самими отдельными молекулярными цепями, а не их переплетением. В 1956 году Мейсон и Х. Э. Бёммель обнаружили экспериментальные доказательства электрон-фононного взаимодействия в чистых образцах свинца и олова. Работа имела отношение к измерению параметров БКШ сверхпроводимости теории .

В 1964 году Мейсон и Т.Б. Бейтман измерили затухание и изменения скорости в легированном германии и кремнии . Эта работа помогла количественно оценить теорию фононного увлечения в полупроводниках. Мейсон использовал ультразвук для разработки своей теории о том, что внутреннее трение в металлических сплавах и горных породах происходит из-за дислокаций .

Характеристики

Мейсон был известен своей изобретательностью и готовностью игнорировать общепринятые взгляды. Его имя заставило коллег сравнивать его с вымышленным персонажем Перри Мейсоном . Говорят, что, как и вымышленный юрист, Мейсон был способен извлекать информацию из скудных данных, которую другие сочли бы недостаточной для выводов. Мейсон был известен своей своеобразной привычкой расхаживать на месте во время размышлений, что он, по-видимому, делал, чтобы не пропустить результаты экспериментов по мере их получения.

Награды

• Член-учредитель , научный сотрудник, президент и золотой медалист Акустического общества Америки.
• Премия выдающемуся выпускнику Канзасского университета, 1965 год.
• Премия Бекмана Американского общества инструментов , 1964 год.
• Премия Мемориала CB Сойера на симпозиуме по управлению частотой, 1966 год.
• Медаль Ламме IEEE , 1967 г.

Наследие

Журнал Акустического общества Америки опубликовал специальный памятный выпуск журнала в 1967 году после выхода Мэйсона на пенсию. Он содержал двадцать семь статей сорока двух международных авторов. На 117-м собрании Акустического общества Америки было проведено заседание в честь Мэйсона, на котором были представлены девять приглашенных докладов о жизни, работе и наследии Мэйсона.

Изобретения Мэйсона в электронике до сих пор широко используются. К ним относятся схемы с распределенными элементами, фильтры кристаллической решетки, и кристалл кварца GT.

Избранные работы

К моменту выхода на пенсию в 1965 году Мейсон имел на своем имя 89 статей и 111 патентов. К 1973 году Мейсон накопил в общей сложности 216 патентов. Это было наибольшее количество патентов, когда-либо выданных сотрудникам Bell Labs. Мейсон добился этого в организации, где его коллеги активно занимались разработкой патентов. К 1983 году Bell Labs получила в общей сложности двадцать тысяч патентов.

Книги

• Электромеханические преобразователи и волновые фильтры , Нью-Йорк: Ван Ностранд, 1942 г. ОСЛК   213790905
• Пьезоэлектрические кристаллы и их применение в ультразвуке , Нью-Йорк: Ван Ностранд, 1950. ОСЛК   321010906
• Физическая акустика и свойства твердых тел , Нью-Йорк: Ван Ностранд, 1958. ОСЛК   878851990
• Кристаллофизика процессов взаимодействия , Нью-Йорк: Academic Press, 1966. ОСЛК   1025264945

Документы

• (совместно с Р.А. Сайксом) «Использование коаксиальных и симметричных линий передачи в фильтрах и широкополосных трансформаторах для высоких радиочастот» , Bell System Технический журнал , том. 16, стр. 275–302, 1937.
• (совместно с RF Wick) «Преобразователь из титаната бария, способный совершать большие движения на ультразвуковой частоте» , Journal of the Acoustical Society of America , vol. 23, вып. 2, стр. 209–214, 1951.
• (совместно с Х. Э. Бёммелем) «Затухание ультразвука при низких температурах для металлов в нормальном и сверхпроводящем состояниях» , Журнал Акустического общества Америки , том. 28, вып. 5, стр. 930–943, 1956.
• (совместно с Т. Б. Бейтманом) «Распространение ультразвуковых волн в чистом кремнии и германии» , Журнал Акустического общества Америки , том. 36, вып. 4, стр. 644–652, 1964.
• (совместно с Джоном Т. Куо) «Внутреннее трение сланца Пенсильвании» , Журнал геофизических исследований , том. 76, вып. 8, стр. 2084–2089, 10 марта 1971 г.
• «Внутреннее трение в породах Луны и Земли» , Природа , вып. 243, стр. 461–463, 24 декабря 1971 г.
• «Внутреннее трение, акустическая эмиссия и усталость металлов при ультразвуковых частотах высокой амплитуды» , Инженерная механика разрушения , вып. 8, вып. 1, стр. 89–96, 1976.

Библиография

• Бернштейн, Джереми, Три градуса выше нуля: лаборатории Белла в век информации , издательство Кембриджского университета, 1987 г. ISBN   0521329833 .
• Фаген, доктор медицины; Миллман, С., История техники и науки в системе Bell: Том 5: Науки о связи (1925–1980) , AT&T Bell Laboratories, 1984 ISBN   0932764061 .
• Хантер, Ян, Теория и конструкция микроволновых фильтров , ИЭПП, 2001 г. ISBN   0852967772 .
• Мейсон, Уоррен П., «Исследование регулярной комбинации акустических элементов с применением рекуррентных акустических фильтров, конических акустических фильтров и рупоров» , Bell System Технический журнал , том. 6, нет. 2, стр. 258–294, апрель 1927 г.
• Мейсон, Уоррен П., «Характеристики распространения звуковых трубок и акустических фильтров» , Physical Review , vol. 31, нет. 2, стр. 283–295, февраль 1928 г.
• Мейсон, Уоррен П., «Электрические и механические аналогии» , Технический журнал Bell System , том. 20, нет. 4, стр. 405–414, октябрь 1941 г.
• Миллер, Гарри Б. (председатель), «Мемориальная сессия Уоррена П. Мэйсона» , Журнал Акустического общества Америки , том. 85, вып. S1, стр. S19–S21, май 1989 г.
• Некрологи, New York Times , стр. Б12, 28 августа 1986 г.
• Полкингхорн, Фрэнк А., «Устная история: Уоррен П. Мейсон» , интервью №. 005 для Исторического центра IEEE, 3 марта 1973 г., Wiki по истории техники и технологий, получено 15 апреля 2018 г.
• Раджагопал К., Учебник инженерной физики: Часть 1 , PHI Learning, 2008 г. ISBN   8120336658 .
• Терман, Фредерик Эммонс, Справочник радиоинженера , МакГроу-Хилл, 1943 г. ОСЛК   504724694
• Терстон, Роберт Н., «Уоррен П. Мейсон: 1900–1986» , Журнал Акустического общества Америки , том. 81, вып. 2, стр. 570–571, ​​февраль 1987 г.
• Терстон, Роберт Н., «Историческая справка: Уоррен П. Мейсон (1900–1986) физик, инженер, изобретатель, автор, учитель» , IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics и Frequency Control , vol. 41, нет. 4, стр. 425–434, июль 1994 г.
• Томази, Уэйн, Системы электронных коммуникаций , Прентис Холл, 2001 г. ISBN   0130221252 .
• Уорд, Ридер Н.; Монтгомери, Марк Т.; Готлиб, Милтон, «Сканеры и модуляторы — акустооптические», стр. 2488–2524, Дриггерс, Рональд Дж. (редактор), Энциклопедия оптической техники , CRC Press, 2003 г. ISBN   0824742524 .