DE1028219B - Verfahren zum Darstellen von nur einer Periode einer Wechselspannung auf dem Schirm eines Elektronenstrahlrohres - Google Patents

Description

• Verfahren zum Darstellen von nur einer Periode einer Wechselspannung auf dem Schirm eines Elektronenstrahlrohres Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Darstellen von nur einer Periode einer vorzugsweise im Tonfrequenzbereich liegenden Wechsel spannung beliebiger Form und unbekannter Frequenz auf dem Schirm eines Kathodenstrahlrohres.
• In vielen Fällen der meßtechnik ist es erwünscht, möglichst genau nur eine Periode eines zu analysierenden Vorgangs beliebiger Frequenz und Amplitudenform auf dem Bildschirm eines Braunschen Rohres aufzeichnen zu lassen. Zum Beispiel ist es von Vorteil, bei einem Suchtonspektrometer im Tonfrequenzbereich, mit dem elektrisch umgesetzte mechanische Schwingungen beliebiger Frequenz und Form untersucht werden können, eine einfache stehende Anzeige bzw. ein Schaubild zu haben, die den zu analysierenden Gesamtvorgang sicher und sofort erkennen läßt.
• Die Frequenz eines zu beobachtenden Vorgangs ist meist unbekannt. Sie kann bei oberwellenreichen Vorgängen auch nicht ohne weiteres sauber bestimmt werden. Eine eindeutige Zuordnung der richtigen Ablenkfrequenz ist daher schwierig. Nm wenn die Ablenkfrequenz mit der vorgesehenen Meßfrequenz übereinstimmt. wird eine einzige Periode auf dem Schirm erhalten. Ein bekannter Verzerrer mit Oberwellenpaß wäre defür nicht geeignet. Hiermit würde man nur synchronisierte Bruchteile als stehendes Bild erhalten, aber niemals nur ein Bild einer Periode. Andererseits ist ein üblicher Grundwellenpaß nicht ohne weiteres einsetzbar, denn die zu beobachtende Frequenz beliebiger Form ist unbekannt. Solange ein Grundwellenpaß nicht auf die jeweilige Frequenz des zu beobachtenden Vorgangs eingestellt ist und die Ablenkfrequenz nicht mit dieser Frequenz übereinstimmt. wird kein Bild einer einzigen Periode erhalten, sondern irgendeins. das erst mit gewissem Aufwand untersucht werden muß, indem man die Ablenkfrequenz feststellt und den Grundwellenpaß bzw. das Oberwellenfilter überprüft, welche Frequenz durchgelassen wird.
• Diese Nachteile werden bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch beseitigt, daß erfindungsgemäß ein Teil der Wechselspannung einem die Grundwelle im Sinne einer Integration aussiebenden. zur Erweiterung des Frequenzbereiches in groben Stufen umschaltbaren Tiefpaß zugeführt wird und diese Grundwelle in eine phasenstarr mit ihr verbundene Rechteckspannung der halben Frequenz umgewandelt und letztere zur Steuerung eines ebenfalls in groben Stufen umschaltbaren Generators verwendet wird, der die sich mit jeweils nur einer Periode über den Bildschirm erstreckenden Zeitablenkspannung für das Elektronenstralllrohr liefert. Die Lösung gemäß der Erfindung verwendet besonders einfache Mittel. um eine große Betrfebssidlerlieit der Anzeige zu gewährleisten; obgleich mitunter sehr komplexe Schwingungen darzustellen sind.
• In den Figure der Zeichnung ist ein Ausfürhungsbeispiel dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Prinzipaufbau und Fig. 2 eine schematische Vorderansicht eines Suchtonspektrometers mit der neuen Anzeigevorrichtung.
• Die Anordnung gemäß der Erfindung besteht aus einem Braunschen Rohr 1, and dessen vertikalen Ablenkplatten 2 und 3 ein Meßverstärker 4 mit Drei-Röhren-Systemen in RC-Kopplung angeschlossen ist. dessen Eingang mit 4' bezeichnet ist. Die olxere Grenzfrequenz des Verstärkers liegt bei etwa 30 kHz.
• Die zu untersuchende Wechselspannung wird außerdem gegebenenfalls über einen Spannungsteiler einem aus RC-Gliedern 5 a, 5 b bestehenden Integrator 6 über Leitung 7 zugeführt. Die C-Glieder 5 b sind um schaltbar mittels eines Schalterteiles 8, der mit einem Schalterteil 9 eines - als Ablenkspannungserzenger dienenden Millerintegrators 10 gekuppelt ist. Mit dem Schalterteil 9 können die Ablenkfrequenzen grob gewählt werden, während gleichzeitig das entsprechende Integrationsglied eingestellt wird, das die für eine Triggerung erforderliche Grundwelle des Frequenzgemisches der Wechselspannung aussiebt und gleichzeitig dafür sorgt. daß die Auslösung stets bei einer bestimmten Höhe des Schirinbildes erfolgt.
• Der Schalter soll nach Möglichkeit so viel Stellungen aufweisen, daß der zu untersuchende Frequenzbereich in Stufen von etwa 0,75 :1 erfaßt werden kann. Stimmt nun die Periode der Grundwelle der zu untersuchenden Spannung mit der durch den Schalter- teil 9 vorgegebenen Ablenkfrequenz überein, so erhält man eine einzige Periode, die sich gerade über den Schirm des Braunschen Rohrs 1 erstreckt. Im anderen Fall, d. h. bei Meßfrequenzen, die zwischen den durch die Kapazitäten des Schalterteiles 9 vorgegebenen Ablenkfrequenzen liegen, ist die jeweils tiefere Ablenkfrequenz zu wählen. Im ungünstigsten Falle erstreckt sich die Breite des Oszillogramms über einen Teil des Leuchtschirmes. Trotzdem ist dies die Darstellung einer vollständigen Periode.
• Die am Ausgang des Integrators 6 entstehende Grundwelle wird einer Triggeranordnung 11 zugeleitet, bei der nach Überschreiten eines gewissen Gitterpotentials einer Röhre 12 ein steiler positiver Spannungssprung an der Anode der Röhre 13 erhalten wird. Nach Differentiation werden die so entstehenden psotiven Impulse, die jeweils im Abstand einer Periode auftreten, zur Triggerung des Flip-Flop-Kreises 14 mit den Röhren 15 und 16 herangezogen.
• Die entstehende Frequenz ist also halb so groß wie die der Grundwelle der Meßspannung, d. h., die positive Halbwelle der an der Anode von Röhre 16 auftretenden Rechteckspannung weist genau die Dauer einer Periode der Meßspannung auf. Über einen Spannungsteiler wird diese Rechteckspannung dem als Ablenkspannungsgenerator dienenden Millerintegrator 10 zugeführt, welcher eine zeitproportionale Ablenkspannung derselben Dauer erzeugt. Diese Sägezahnspannung wird an die horizontale Ablenkplatte 17 gelegt. Ein Teil dieser Spannung wird im Röhrensystem 18 nochmals verstärkt und somit der anderen horizontalen Ablenkplatte 19 zugeführt. Durch die erdsymmetrische Ablenkspannung für die horizontalen sowie vertikalen Ablenkplatten wird eine größtmögliche Strichschärfe auf dem Braunschen Rohr erzielt.
• Im Ruhezustand wird der Elektronenstrahl der Braunschen Röhre mittels des Helligkeitsreglers gerade zum Verschwinden gebracht. Im getriggerten Betrieb wird der Strahl während des Vorlaufs hell gesteuert, und die Spannung hierzu wird an einem Teil des Anodenwiderstandes der Röhre 16 abgenommen und über ein CR-Glied 20, 21 genügend großer Zeitkonstante an den Wehneltzylinder 22 der Braunschen Röhre 1 gelegt.
• Eine besonders vorteilhafte Anwendung der neuen Anordnung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Hier ist die als bauliche Einheit ausgeführte Anordnung 23 mit einem schreibenden Suchtonspektrometer kombiniert, das einen Meßeingang 24 aufweist, an den die elektrisch umgewandelten zu untersuchenden Schwingungen gegeben werden. Mit 25 ist der an sich bekannte Frequenzabtaster, mit 26 der Amplitudenwertanzeiger und mit 27 die Schreibvorrichtung bezeichnet, mit der ein analysendiagramm als Schreibstreifen erhältlich ist. Der Meßeingang 24 ist mit dem Eingang zum Meßverstärker der Anordnung 23 parallel geschaltet. 1 stellt wider das Braunsche Rohr und 28 den aus den erwähnten miteinander gekuppelten Schalterteilen bestehenden Umschalter dar. Überdies kann noch ein Feinfrequenzregler 29 vorgesehen sein.
• Nachdem die im Tonfrequenzbereich liegende und zu analysierende Spannung dem Spektrometer zu- geführt ist, wird der Umschalter 29 so lange betätigt, bis genau eine Periode der zu analysierende Spannung auf dem Schirm des Braunschen Rohrs 1 erscheint.
• PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zum Darstellen von nur einer Periode einer vorzugsweise im Tonfrequenzbereich liegenden Wechselspannung beliebiger Form und unbekannter Frequenz auf dem Schirm eines Elektronenstrahlrohrs, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Wechselspannung einem die Grundwelle im Sinne einer Integration aussiebenden, zur Erweiterung des Frequenzbereiches in groben Stufen umschaltbaren Tiefpaß zugeführt wird und diese Grundwelle in eine phasenstarr mit ihr verbundene Rechteckspannung der halben Frequenz umgewandelt und letztere zur Steuerung eines ebenfalls in groben Stufen umschaltbaren Generators verwendet wird, der die sich mit jeweils nur einer Periode über den Bildschirm erstreckenden Zeitablenkspannung für das Elektronenstrahlrohr liefert.

Claims (1)

1. 2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung der Grundwelle in eine Rechteckspannung eine bistabile Kippsehaltung dient, die von aus der Grundwelle abgeleiteten Impulsen mit einer Folgefrequenz gleich der der Grundwelle derart angestoßen wird, daß jeweils ein Impuls die Kippschaltung umkippt, der nächste sie zurückkippen läßt.

   3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundwelle zur Steuerung einer monostabilen Kippschaltung dient, deren Ausgangsspannung über ein differenzierendes RC-Glied Impulse für die Steuerung der nachgeschalteten bistabilen Kippschaltung liefert.

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Umschalten erzielten Frequenzstufen im Tiefpaß-RC-Glied und in einem als Ablenkgenerator dienenden Millerintegrator einander entsprechen und die zugehörigen Umsdhalter miteinander mechanisch gekoppelt sind.

   5. Schaitungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekeunzeichnet, daß der Elektronenstrahl bei der Triggerung während des Vorlaufs hell gesteuert und die notwendige Spannung über ein CR-Glied großer Zeitkonstante an den Wehneltzylinder des Eltronenstrahlrohrs gelegt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: I. Czech: »Der Elektronenstrahl-Oszillograph«, Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik, Berlin-Borsigwalde, S. 154 bis 155; Vilbig: »Hochfrequenzmeßtechnik«, München, 1953, S. 12 bis 14; F. E. Terman, J. M. Pettit: »Electronic Measurements«, Verlag McGran-Hill, London, 1952, S. 586 bis 592.