DE827220C - Anordnung und Verfahren zur genauen Messung, Regelung und Konstanthaltung niedriger und mittlerer Frequenzen - Google Patents

Description

• Anordnung und Verfahren zur genauen Messung, Regelung und Konstanthaltung niedriger und mittlerer Frequenzen Für die Messung und gegebenellfalls die Regelung und Konstanthaltung der Frequenz im Nieder-und Tonfrequenzgebiet werden vielfach elektrische Schwingungskreise verwendet. Diese bahen den unangenehmen. die Genauigkeit stark beeinträchtigenden Nachteil, daß sie einmal ziemlich stark gedämpft sind und daß sie außerdem zeitlich nicht vollkommen konstant bleiben. Hieran sind besonders die Kondensatoren schuld; Papierkondensatoren verändern ihre Kapazität durch Temperatureinflüsse und Alterung in unangenehm eiten Grenzen, Glimmerkondensatoren sind zwar besser, werden aber insbesondere bei den im Nieder- und Nl ittelfrequenzgebiet in Frage kommenden ziemlich großen Kapazitätsbeträgen teuer. Luftkondensatoxin schließlich haben zwar sehr gute Eigenschaften, erfordern aber außerordentlich groöen, wirtschaftlich meist nicht tragbaren Aufwand.
• Infolgedessen wird bekanntlich die Frequenz in dem genannten Gebiet sehr viel mit Zungenfrequenzmessern gemessen, also Geräten, die auf mechanischen, schwingungsfähigen Systemen beruhen. Mechanische Schwingungssysteìne sind wegen ihrer geringen Dämpfung und ihrer guten Konstanz sehr viel günstiger als elektrische Schwingungskreise, jedoch haben die Zungenfrequenzmesser eine ganze Reihe von Nachteilen: Das Skalenbild ist ungewöhnlich und völlig anders als bei den sonst üblichen Nießgeräten, Ausführung als schreibendes Meßgerät ist nicht möglich, Verwendung als Steuer- oder Regelorgan ist gleichfalls wegen der Eigenart des Meßsystems nicht durchführbar. Auch lassen sich diese Geräte nicht sehr empfindlich bauen; eine Abstufung der Zungen und der Skala von 0,1 zu 0,1 Hz macht praktisch schon sehr große Herstellungsschwierigkeiten, außerdem wird die Ablesung unscharf. Infolgedessen sind sehr empfindliche Frequenzmesser bisher trotz der oben angeführten Nachteile mit elektrischen Schwingungskreisen ausgeführt worden.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anor dnung zur Messung oder gegebenenfalls Überwachung, Regelung und Konstanthaltung der Frequenz mit Hilfe mechanischer, schwingungsfähiger Systeme, wobei jedoch die Anordnung so getroffen wird, daß die Anzeige durch ein elektrisches Meßgerät in der üblichen Weise mittels Zeiger und Skala erfolgt, so daß der Ausbildung des Meßgerätes als schreibendes Gerät oder als Regel- und Steuerorgan keine Schwierigkeiten im Wege stehen.
• Zur Erläuterung der Anordnung diene Abb. I.
• Es sei a ein mechanisches, schwingungsfähiges System, beispielsweise nach der Art einer Stimmgabel, b gegebenenfalls angebrachte. zusätzliche träge Nassen, c Tauchspulen, die sich im Feld permanenter Magnete d bewegen. Es werde jetzt die Tauchspule mit konstantem Strom bei veränderlicher Frequenz erregt. Dann wird die Stimmgabel in Schwingung geraten die Amplitude der Schwingung als Funktion der Frequenz verläuft in bekannter Art und Weise nach einer Resonanzkurve.
• Die in der Tauchspule entstehende ENIK ist der Amplitude ihrer mechanischen Schwingung proportional, ergibt also eine Kurve. wie sie schematisch Abb. 2 zeigt, worin E die EMK bedeutet.
• E Nennt man das Verhältni-s die Impedanz Z des Systems, so muß Z als Funktion von f wiederum denselben Verlauf zeigen.
• Die Phasenlage # der EMK ist bei genauer Resonanz rein ohmisch, unterhalb der Resonanzfrequenz ist die Anordnung induktiv, oberhalb derselben kapazitiv. Beim Durchgang durch die Resonanz ändert sich die Phase sehr schnell, um fast iSo0 (Phasensprung). Ein solches System verhält sich also nach außen hin grundsätzlich wie ein elektrischer Schwingungskreis, wobei allerdings noch Nebenerscheinungen zu berücksichtigen sind, wie z. B. der Ohmsche Widerstand, die Streuinduktivität usw., was bei einer genaueren Betrachtung und insbesondere bei der Vorausberechnung berücksichtigt werden muß.
• Dieselben Überlegungen lassen sich anstellell wenn man den Antrieb des schwingungfähigen Systems nicht wie im obigen Beispiel elektrodynamisch, sondern elektromagnetisch ausführt.
• Auch kapazitiver (elektrostatischer) Antrieb wäre ausführbar. kommt aber bei niedrigen Frequenzen weniger in Frage.
• Da sich. wie gesagt. eiii solch mechanisches System nach außen hin wie ein elektrischer Schwin gungskreis verhält. ist es zur genattell und empfindlichen Messung einer Frequenz nur noch nötig. bei den an sich bekannten Frequenzmessern den elektrischen Schwingungskreis durch ein derartiges mechanisches System zu ersetzen Man kann z B. die Phasenlage des von dem schwingungsfähigen System aufgenommenen Stromes messen. Geht man dabei etwa so vor, daß man die Resonanzfrequenz ungefähr in der Mitte des gewünschten feßbereiches legt, so bekommt man wegen der schroffen Änderung der Phase in diesem Gebiet ein sehr empfindliches Meßgerät.
• Man kann aber auch anders vorgehen leispielsweise so, daß man zwei schwingungsfähige Systeme mit verschiedener Resonanzfrequenz anwendet und das Verhältnis der in ihnen fließenden Ströme gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Phasenlage zur Messung ausnutzt. Man erhält dann wiederum genaue und empfindliche Meßgeräte.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur genauen Messung. Regelung und Konstanthaltung niedriger und mittlerer Frequenzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Meßgerät in Verhindung Imit mechanischen, schwingungsfähigen Systemen verwendet wird, wobei das mechanische System elektrodynamisch durch mitschwingende Tauchspulen in einem konstanten Magnetfeld oder elektromagnetisch durch einen Eisenkern in Verbindung mit einer festen Spule oder auch kapazitiv durch einen mitschwingenden Kondensatorbeleg das Meßgerät beeinflußt.
2. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß zwei etwas verschieden abgestimmte schwingungsfähige Systeme verwendet werden.