目前大多数电视机的屏幕前无防尘防爆玻璃,显象管屏直接突出在电视机前面。而显象管又是个具有玻璃外壳的大电子管,很多人担心这个显象管是否会爆炸伤人?为了讲清这个道理,先分析显象管的受力情况。显象管玻璃外壳所受的力主要是真空应力,即显象管内部抽成真空后,在大气压力作用下玻璃外壳各部位所受的力称真空应力。但是在大气压力作用下,玻璃外壳并非处处都受到同样的压力。按照力学上的薄壳理论,显象管玻璃外壳受力情况示于图1,图中虚线表示受力曲线。玻璃是脆性材料,它的抗压强度是抗张强度的10倍,从图1可见,屏幕四周受张应力,是引起显象管爆炸最危险的部位。

为了确保显象管的使用安全,通常在玻璃外壳受力最危险的屏幕侧壁处加上如图2所示的防爆钢带。图中的A线表示玻璃外壳在抽真空前屏幕表面的轮廓线,B线表示在抽成高真空后,在大气压力作用下,屏幕表面变化后的轮廓线。对35厘米(14英寸)显象管而言,抽真空前后屏幕中心变形量ab约为75微米。防爆钢带对玻璃外壳的固紧力有几百公斤,可以部分抵消玻璃外壳所受的真空应力。在防爆钢带的作用下,可使B轮廓线回复到c线,其恢复量bc大于5微米,也就是说屏幕中心变形量只有20微米,可见防爆钢带的作用是十分明显的。

早期国产35厘米显象管不加防爆钢带,这是什么原因呢?因为显象管的抗爆能力不但与管子的尺寸有关(显象管的尺寸越大则所受的应力也越大),还与玻璃外壳的形状、厚度等因素有关。屏幕玻璃越弯曲(即曲率半径越小),其抗爆能力越强,但是图象畸变也越明显。早期生产的35厘米显象管屏幕较弯曲,其本身的抗爆能力较强,故不必加防爆钢带。但由于收看图象效果差而淘汰了。目前世界上盛产超矩形显象管,该管的屏幕很少弯曲(即曲率半径很大),屏幕四角接近直角,与电影银幕十分相似,可以得到比较理想的收看效果,这种显象管有防爆措施。
显象管制造厂定期要作引爆试验,该方法是模拟日常生活中,电视机可能遭到最恶劣的意外事故,即用直径为50毫米的钢球,将其加速到一定的动能,突然撞击在显象管屏幕玻璃上,根据爆炸后玻璃碎片散落的情况,来判断显象管防爆性能是否合格。例如对35厘米黑白显象管作这样的试验,如果没有防爆钢带,当钢球撞击屏幕时,玻璃碎片会飞出离屏幕7米远,可见玻璃碎片能量之大足以伤人。管子加上防爆钢带以后,用同样方法进行试验,当钢球撞击屏幕时,有些管子根本打不碎。有些被打碎的,它的玻璃碎片也只能缓慢地掉落在屏幕前,不会伤人的。
一般23厘米(9英寸)显象管,由于体积小,玻璃外壳所受应力较小,就不需加防爆措施。大于31厘米(12英寸)的显象管一般都有防爆措施。显象管防爆方式较多,除了最常见的加钢带方式以外,还有金属套方式,屏幕上粘附钢化玻璃方式等。出厂的管子都是经过防爆例行试验的考验,所以电视观众不必担心显象管爆炸伤人的危险。
用户在日常使用电视机时,也要注意对显象管的保护,不能因显象管有防爆措施而麻痹大意。平常在搬运电视机时,要轻拿轻放而避免较强的震动。在清除显象管上灰尘和污垢时,一定要防止划伤和擦伤屏幕玻璃。因屏幕玻璃被划伤或擦伤后,在伤痕处有极微小的裂缝,裂缝处会造成应力集中。在水气、酸气以及震动等外界因素的影响下,这些微小裂缝会扩展,使伤痕处承受更大的应力。处在应力状态下的玻璃材料要产生疲劳,天久日长会逐渐降低玻璃材料本身的强度。当受到较强震动或撞击后,所受的应力超过玻璃本身强度时,显象管就会爆炸。所以平时擦拭显象管屏幕玻璃时,一定要用柔软的绸布或棉布,不能用旧棉纱,这是因为旧棉纱不但脏,而且有时也混有铁屑,擦拭时容易引起划痕。同时注意不要用湿布去擦拭屏幕玻璃,电视机不要放在有水气和酸气的地方,因为水气和酸气会使玻璃表面伤痕扩展,会降低显象管的抗爆能力。
另外,有些无线电爱好者自装电视机,由于使用的显象管有些是处理品没有防爆钢带。为了提高防爆能力,在屏幕侧壁绑一圈钢带。防爆钢常对玻壳的固紧力需几百公斤才能起作用,显象管厂是在专用张力机上操作的,而手工绑是绝对达不到要求的。而且自装钢带时在玻璃上易造成划伤,也是十分有害的。因此,爱好者不要选用不带防爆钢带的显象管。(邹家祥)