AT140142B - Verfahren und Vorrichtung zum Beeinflussen von hochfrequenten Strömen mittels Druckschwankungen. - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Beeinflussen von hochfrequenten Strömen mittels Druckschwankungen.

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AT140142B
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piezoelectric
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Alexis Guerbilsky
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Alexis Guerbilsky
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Description


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  Verfahren   mul   Vorrichtung zum   Beeinihtssen   von hochfrequentem Strömen mittels Drueksehwan- kungen. 



   Die Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umwandeln von Druck- änderungen in elektrische   Veränderungen,   z. B. zum Messen, Beobachten, Aufzeichnen oder, um dadurch andere Apparate zu schalten. 



   Erfindungsgemäss wird ein Körper, der unter der Wirkung eines elektrischen hochfrequenten Stromes in mechanische   Eigenschwingungen geraten kann.   z. B. ein piezoelektrischer Kristall oder ein Solenoid, in einem durch einen elektrischen Strom hervorgerufenen Feld zu Resonanzschwingungen angeregt, worauf auf diesen Körper der zu messende oder sonstwie umzusetzende Druck einwirken 
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   Der   Schwingungskörper kann   in verschiedener Weise in den Schwingungskreis geschaltet werden. 



  Das kann nach einer   Ausführungsform   der Erfindung z. B. so erfolgen, dass er durch seine Eigenschwingungen einen Teil der Stromenergie des Kreises verbraucht. Ändern sich die   Eigenschwingungen   des Körpers infolge der   willkürlich   an ihn angelegten   Druckänderungen,   so verändert sich damit die von ihm verbrauchte Menge der Stromenergie und damit   natürlich   auch die verfügbar bleibende Strommenge. Diese Stromsehwankungen kann man in beliebiger bekannter Weise dazu benutzen, die angelegten Druckschwankungen zu messen,-beobachten oder aufzuzeichnen oder aber zur Steuerung anderer Vor-   riehtung   zu verwenden. 



   Nach einer andern Ausführungsform der Erfindung kann der   Schwingungskörper   so in den Schwingungskreis geschaltet werden, dass er die elektrischen Schwingungen unterhält. In diesem Falle bringen die auf den   Sehwingungskörper   wirkenden Druckschwankungen Änderungen der elektrischen Sehwingungen hervor. Diese letzteren werden dann in entsprechender Weise zum Messen usw. benutzt. 



   In beiden Fällen werden durch die Einwirkung des   Sehwingungskörpers   die   Bestimmungsgrössen   des Stromes des Schwingungskreises verändert. Dieses Verfahren lässt einerseits sehr genaue Messungen zu und gestattet anderseits die Anwendung verhältnismässig grosser   Elektrizitätsmengen,   so dass die hervorgerufenen Änderungen leicht für praktische Zwecke nutzbar gemacht werden können. Hiedurch unterscheidet sich die Erfindung von den bekannten piezoelektrischen Dynamometern, bei welchen die Drucke durch die von dem piezoelektrischen Kristall beim   Zusammendrücken   oder Ausdehnen hervorgerufenen Ladungen gemessen werden. Diese Ladungen sind stets sehr klein und schwer zu messen. 



  Sollen mit den bekannten Einrichtungen stetige Drucke gemessen werden, so bleiben die von diesen hervorgerufenen Ladungen nicht bestehen, da eine vollkommene Isolation   unmöglich   ist, wodurch die Messungen noch erschwert werden. 



   Ebenso unterscheidet sich die Erfindung von einer andern bekannten Einrichtung, bei der der piezoelektrische Kristall zwar in einem Kreis schwingt, aber nicht unmittelbar durch Druck beeinflusst wird, sondern über eine Membarn, die von ihm durch einen Luftzwischenraum getrennt ist. Bei der älteren Anordnung verändert sieh durch die angelegten   Drueksehwankungen   die Kapazität des Kondensatorsystems, von dem der Kristall einen Teil bildet. was sieh in Veränderungen der Frequenz des Schwin- 

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 Membran auszukommen, deren Nachteile, wie akustische Eigenfrequenz, Trägheit, elastische Hysteresis, ja bekannt sind, so dass man stets sich   bemüht, vos   ihr loszukommen.

   Das konnte anderseits durch die sogenannten Quarzmikrophone (nach Curie) aus den bereits weiter oben   dargelegten Gründen nicht   gelingen. 
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 plattenwiedergabe einrichten ; hiebei werden die Drucksehwankungen durch die Bewegungen der Nadel in der Tonrille erzeugt. 



   Bei einem solchen Tonabnehmer wird z. B. ein piezoelektrischer Kristall, vorzugsweise Quarz, in einen   elektrischen Sehwingungskreis geschaltet,   dessen Frequenz in Resonanz mit der   natürlichen   
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   fläche     Druckänderungen   ausgesetzt ist, wenn die Tonabnehmernadel in den Rillen der Schallplatte läuft.
Durch diese Druekschwankungen werden die Schwingungen des Kristalls gedämpft und hiedurch gewisse elektrische Wirkungen ausgelöst. Vorteilhaft benutzt man einen Kristall, dessen Dicke sich in der Längs- richtung der Oberfläche ändert, so dass er mit einer Frequenzbreite in Resonanz stellt, die mindestens das Doppelte der wiederzugebenden Frequenzbreite beträgt.

   Diese Tonwiedergabevorrichtung kann nicht nur mit gerillten Schallplatten verwandt werden, sondern auch mit beliebigen ändern mechanisch.   magnetisch   oder in sonstiger Weise betriebenen Tonabnehmern. 



   Die Erfindung lässt sieh ferner anwenden für   Windstärken-und-geschwindigkeitsmesser, Fahrt-   geschwindigkeitsmesser, insbesondere für Luftfahrzeuge, Empfänger für elektrisch übertragene Schall- wellen usw. 



   Die Erfindung bezieht sich weiter auf die Ausgestaltung des als   Schwingungskörper   dienenden piezoelektrischen Kristalls derart, dass er innerhalb verhältnismässig weiter Grenzen in verschiedenen
Frequenzen schwingen kann. Es ist bekannt, dass ein   gewöhnlicher piezoelektrischer   Kristall nur bei bestimmten Frequenzen in Resonanz treten kann. Das ist für die   Durchführung   des Verfahrens gemäss der Erfindung natürlich störend.

   Ganz besonders hinderlich ist diese Erscheinung bei der Verwendung piezoelektrischer Kristalle für   Tonfi1maufnahmen   nach dem   sogenanntpn "Intensitätsverfahren".   In diesem Fall ist der Kristall, durch den das den Film sensibilisierende   Lichtbündel     hindurchgeht.   in ein
Hoehfrequenzweehselfeld eingeschaltet, welches ihn zu Resonanzschwingungen anregt. Die   Intensität   des Hochfrequenzfeldes wird bei niedriger Frequenz entsprechend der Intensität der aufzuzeichnenden
Schallwellen moduliert, so dass die entsprechenden Änderungen der Schwingungsweite des Kristalls die Intensität des   durchfallenden Lichtbündels gleichfalls entsprechend   verändern können.

   Bekanntlich ist in diesem Fall die eindeutig festgelegte Hochfrequenz wegen der Seitenfrequenzen durch ein Frequenz- band ersetzt. so dass zur Erzielung eines guten Ergebnisses der Kristall mit einer Frequenzbreite schwingen können muss, was für die   üblichen   piezoelektrischen Kristalle nicht zutrifft. 



   Zur Behebung dieses Nachteiles wird der Kristall nach der Erfindung so geschnitten, dass er Zonen oder Zonenreihen besitzt, von denen immer eine innerhalb der in Betracht kommenden Frequenz- breite in Resonanz schwingen kann. 



   So kann nach einer Ausführungsform der Erfindung der piezoelektrische Kristall ein Prisma bilden, 
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 besitzt, wobei das polarisierte   Liehtbündel   in der Richtung der   Dickenänderung   des Prismas bzw. Keils durch den Kristall hindurchgeht. 



   Im folgenden wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. 



   Fig. 1 zeigt schematisch eine Schaltung, bei der der   Schwingungskörper   einen Teil der Energie des Schwingungskreises verbraucht ; Fig. 2 gibt eine andere Ausführungsform wieder, bei welcher der Schwingungskörper die elektrischen Schwingungen des Kreises unterhält ; Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere   Ausführungsform   der Erfindung ; Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines   Mikrophons gemäss   der Erfindung ; Fig. 5 zeigt den im Mikrophon nach Fig. 4 verwandten piezoelektrischen Kristall ; Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Tonabnehmer nach der Erfindung ; Fig. 7 ist eine entsprechende Darstellung eines andern Tonabnehmers nach der Erfindung ; Fig. 8 zeigt im Schnitt einen mit als Nadel wirkender Spitze versehenen Kristall, Fig. 9 einen ähnlichen in perspektivischer Ansicht ;

   Fig. 10 ist ein Querschnitt durch eine andere Form des Tonabnehmers : Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Kristalls, ebenso Fig. 12 sowie Fig. 13, welch letztere einen Kristall   ähnlich   wie Fig. 11 zeigt, dessen optische Achse aber anders gerichtet ist ; Fig. 14 ist eine   kurvenmässige   Darstellung der Vorgänge in den Kristallen nach den Fig. 11-13. 



   Der   Sehwingungskreis   nach Fig. 1 besitzt die Induktivitätsspule   H   und einen einstellbaren Kondensator Cl : es handelt   sieh. um einen Röhrenschwingungskreis   mit der   Röhre 11. Der   Strom 

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 dieses Kreises ruft induktiv eine Stromschwingung in dem zweiten Kreis hervor, der mit dem ersten in Resonanz steht und die   Spule L 2 und   den einstellbaren Kondensator   C 2   besitzt. Mit den Enden der Spule L2 ist ein Kondensator verbunden, der aus dem piezoelektrisehen Kristall Q. vorzugsweise aus   Quarz ; der zwischen den Armaturen 7J und d   gefasst ist, besteht. 



   Die Spule L 2 liegt mindestens teilweise in dem Gitterkreis einer   Rohre. 4   2. Werden die Kondensatoren C   J'und C   so eingestellt, dass die beiden Kreise derart in Resonanz miteinander schwingen, dass der Kristall Q in   Schwingungen   gerät, so wird durch diese letzteren ein gewisser Teil der Energie im Kreis der Spule L 2 beansprucht. Wirkt auf entgegengesetzte Seiten des Kristalls Druck und schwankt er, so ändert sich die vom Kristall beanspruchte Energiemenge und infolgedessen ändert sich auch das Hauptpotential des Gitters   g   und der   Rohre 1. 3.

   Hiedurch   wird eine Veränderung des Anodenstromes der Röhre   A.   verursacht, die auf verschiedene weiter unten näher beschriebene Weise zum Messen, Beobachten oder Aufzeichnen der auf den Kristall Q wirkenden   Drücke   oder zur Betätigung gewisser Vorrichtungen in Abhängigkeit von den Druckschwankungen nutzbar gemacht werden kann. 



   Bei der   Ausführungsform   der Fig. 2 ist ein piezoelektrischer Kristall so in einen Stromkreis geschaltet, dass er die elektrischen   Schwingungen   in diesem Kreis unterhält oder stabilisiert. Diese Anordnung besitzt   eine Elektronenröhre A 3,   mit deren   Anodenkreis   eine Batterie und ein Schwingungkreis mit der Spule   L 8   und dem einstellbaren Kondensator C 3 verbunden ist. Im Gitterkreis liegt ein Kondensator, der aus dem zwischen den   Armaturen     bund il angebrachten piezoelektrischen   Kristall Q besteht. Die eigentliche Gittervorspannung wird dem Gitter durch eine Drosselspule K zugeführt. 



   Die in Fig. 2 wiedergegebene Schaltung ist an sich bekannt und kann durch eine andere geeignete Anordnung ersetzt werden, wobei die Rolle des Kondensators b, Q, d darin besteht, Hochfrequenzschwingungen im Kreis L   J, C : 3 zu untrrhalten.   Wird der piezoelektrische Kristall Q einem bestimmten Druck unterworfen, so ändert sich der Strom in der Spule L 3. Diese Änderung kann zum Messen, Beobachten oder Aufzeichnen oder zur Steuerung einer weiteren Vorrichtung benutzt werden. 



   Bei beiden beschriebenen Anordnungen hat der Kristall Q unparallel Gegenseite, worüber noch gesprochen werden wird. Es   handelt sieh   dabei aber nicht um ein notwendiges Erfindungsmerkmal. 



   Anderseits können die Armaturen und die Fassung des Kristalls im Rahmen der Erfindung beliebige Form und Anordnung erhalten. Die Armaturen können z. B. aus Metallplatten oder auf die Kristallflächen   aufgebrachten Metallüberzügen   bestehen, beispielsweise einer Versilberung. Ferner kann der Kristall starr mit einem andern Körper verbunden werden, z. B. einer verhältnismässig dicken Metallplatte, die unmittelbar den   Druckänderungen ausgesetzt   ist. 



   Die Änderungen des hochfrequenten Stromes   ; die   in der Folge der Druckschwankungen auf einer oder mehreren Kristallflächen erhalten werden, können unmittelbar oder über einen Detektor nutzbar gemacht werden. So können z. B. die Hochfrequenzströme, deren Amplituden bei niederen Frequenzen sieh ändern, wie es beim Mikrophon oder dem Tonabnehmer der Fall ist, unmittelbar ohne Detektor verwandt werden. In diesem Fall können die hochfrequenten Ströme unmittelbar zum Senden von elektromagnetischen Wellen benutzt werden. Hiezu kann man die Anordnung nach Fig. 2 anwenden, wobei eine Antenne mit der Spule   L j zu kuppeln   wäre. 



   Es können aber auch hochfrequente Ströme, deren Amplituden bei niederen Frequenzen sich ändern in einen Detektor geschickt werden, wobei der Nutzstrom dann der vom Detektor herkommende ist. 



   Der Detektor braucht nicht notwendigerweise eine Elektronenröhre mit drei Elektroden zu sein. 



  Diese kann in den beschriebenen Anordnungen z. B. durch eine Diodenröhre oder eine andere gleichwirkende Vorrichtung ersetzt werden. So kann z. B. eine von der Firma Philips unter der   Marke.. Binode"   in den Handel gebrachte Röhre an die Stelle der Dreielektrodenröhre treten. 



   Ganz allgemein können für die   Durehfiihrung der Erfindung alle Kreissehaltungen   verwandt werden, bei denen der piezoelektrische Kristall in Schwingungen versetzt wird, so dass in der Folge von Schwankungen des auf den Kristall wirkenden Druckes Änderungen in den Bestimmungsgrössen eines elektrischen Stromes hervorgerufen werden : die vorstehend beschriebenen   Ausführungsformen   dienen nur als Beispiele. 



   Der dem fraglichen Druck ausgesetzte   Schwingungskörper   muss auch nicht durchaus ein piezoelektrischer Kristall sein ; er kann z. B. aus einer Magnetostriktionseinrichtung bestehen, wie Fig. 3 zeigt. Die hier dargestellte   Schaltung ähnelt   der nach Fig.   l ; der piezoelektrische Kristall   ist aber fortgelassen und durch eine Spule L 4 ersetzt, welche mit der Spule L 2 in Reihe geschaltet ist. Ein Magnetkern t ist in das Magnetfeld eingebracht, und der Druck, der gemessen, beobachtet oder aufgezeichnet werden oder eine andere Vorrichtung schalten soll, wird auf den Kern   l   zur Einwirkung gebracht. 



   In dem Beispiel der Fig. 3 ist auch die   Dreielektrodenröhre   Li 2 der Fig. 1 durch eine Philips- "Binode"von bekannter Art ersetzt, um darzutun, dass ohne Abweichung von den Grundzügen der Erfindung manche Änderungen an den Einzelheiten vorgenommen werden können. 



   In Fig. 4 und 5 ist ein Mikrophon nach der Erfindung wiedergegeben. Es besitzt einen starren Ring r, z. B. aus Metall, innerhalb dessen ein piezoelektrischer Kristall, vorzugsweise Quarz, elastisch in einer Mittellage aufgehängt ist, z. B. mittels der Federn s. Die Gegenseiten des Kristalls, welche in Ebenen parallel zu derjenigen des   Ringes liegen, besitzen Metallarmaturen,   z. B.   dünne     Überzüge   von 

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   I Kreis   verbunden sind, so wie in den   Fig. l und 3   die Armaturen   b und (l.   



   Das vorstehend beschriebene Mikrophon besitzt den besonderen   Vorteil : dass es symmetrisch   ist und von beiden Seiten besprochen werden kann. 



   Weiterhin lässt sich die   Erfindung für Tonabnehmer anwenden@  
In der   Ausführungsform   der Fig. 6 ist der piezoelektrische Kristall Q zwischen die beiden
Armaturen 2 und 3 gespannt, die mittels der   Drähte J und ; j an   einen passenden Kreis, z. B. der oben beschriebenen Art, angeschaltet sind. Das Ganze liegt in einem Rahmen 6. Die Armaturen   2, werden   
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   angedrückt.   Der untere Teil des Rahmens 6 ist durch einen isolierenden Deckel 11 abgeschlossen, der beispielsweise mittels der Schrauben 12 und 13 angesetzt ist.

   Der Deckel besitzt eine Öffnung, durch welche die Armatur   J hindurchreicht.   Der untere, heraustretende Teil der   Armatur   bildet den Halter 15 für die   : Nadel 16. welche in   den Halter in   üblicher   Weise mittels der Schraube 17   eingeklemmt   ist. Wenn 
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   Armatur : 3   einen je nach der Form der Tonrille wechselnden Druck auf den Kristall aus ; die   Schwingung-   weite des Kristalls schwankt entsprechend, wodurch elektrische   Veränderungen   in dem Kreis hervorgerufen werden, in welchen der Kristall Q über die Drähte   4   und 5 eingeschaltet ist. 



   Bei der Ausführungsform der Fig. 7 gleicht der Rahmen demjenigen nach Fig. 6. Es ist aber hier keine unabhängige : Nadel 16 vorgesehen, sondern statt dessen ist der untere Teil des Kristalls selbst so geschnitten, dass er eine Spitze 19 bildet, die in den Tonrillen der Schallplatte läuft. Der Kristall Q ist auch hier zwischen zwei Armaturen 2, 3 eingespannt, die elastisch mittels der Federn 7, 8, 9 und 10 gegen seine Fläche gedrückt werden. Der Rahmen 6 wird durch einen Deckel 11 abgeschlossen. der eine Öffnung für den Austritt der Spitze 19 des Kristalls Q besitzt. Bei dieser   Ausführungsform   schwankt der auf den Kristall wirkende Druck, wenn seine Spitze in der Tonrille läuft, wodurch die gewünschten Folgen hervorgerufen werden. 



   Bei dem Beispiel der Fig. 8 steht der Kristall nicht senkrecht auf der Schallplatte, sondern liegt 
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 Fig. 6, oder sie kann aus dem Kristall Q selbst herausgeschnitten sein und so eine Spitze 28 bilden, die in den Tonrillen laufen kann. 



   Nach Fig. 8 sind die Kristallflächen mit Metall überzogen, wodurch Armaturen gebildet werden, die durch Drähte 29 und 30 mit dem Kreis verbunden sind, in den der Kristall geschaltet ist. 



   Nach Fig. 10 liegt der Kristall parallel zur Schallplatte. Hier bestehen aber die Armaturen nicht aus   Metallüberzügen   auf den   Kristallfläehen,   sondern aus   Metallplatten ? und. 3-3,   die durch Drähte   34   
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   Nadel 57,   die in diesem in üblicher Weise mittels der   Klemmsehraube : 38   befestigt wird. 



   Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Kristalls ähnlich dem in Fig. 8 dargestellten. Hier sind aber die Flächen des Kristalls Q nicht mit Metall überzogen, sondern er ist zwischen Armaturen 39 und 40 eingespannt, die mit dem Kreis durch Drähte 41   und-   verbunden sind. 



   Die hier beschriebenen   Ausführungsformen   sind nur als Beispiele gegeben worden ; es sind viele andere   Ausführungsmogliehkeiten   anwendbar, und der Kristall, die Armaturen, die Anbringungsweise, der Rahmen usw. können im Rahmen der Erfindung abgeändert werden. 



   Anderseits kann die Nadel, die, wie erwähnt, mit dem Kristall aus einem   Stück   bestehen kann, auch dann, wenn sie von diesem unabhängig ist, auf ihn in geeigneter Weise einwirken. So braucht sie nicht, wie gezeichnet und oben beschrieben, von einer an einer   Kristallfläche   anliegenden Armatur 
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  Kristall einwirken. 



   Schliesslich können die Druckschwankungen auf den schwingenden Kristall, anstatt auf den die Kristallschwingungen erregenden elektrischen Strom zu wirken, dank der mit hoher Frequenz schwingenden und bei niedriger Frequenz modulierten   KristaIlfläche   unmittelbar ausgenutzt werden. 



  Beispielsweise kann diese Fläche mechanisch mit der Membran eines gewöhnliehen Mikrophons verbunden werden. In diesem Falle kann der   Mikrophonstrom hochfrequentig   und bei niederer Frequenz moduliert sein. Hiebei bleibt wegen der   Membranträgheit nur   die niedrige Frequenz für praktische Zwecke erhalten. 



   Die in Rede stehende Membran kann ans einer der   Kristallflächen   selbst bestehen. Dieser Erfindungsgedanke kann beispielsweise wie folgt ausgeführt werden :
Eine der   KristaIIfläehen   wird mit einer Kohlenplatte verbunden oder selbst mit einer Graphitschicht bedeckt und in   Berührung   mit Kohlenteilehen gebracht. So wird ein Mikrophon des an sich bekannten Kohletypus nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung aufgebaut. Eine der Kristall-   flächen   kann auch die Armatur eines   Kondensatormikrophons bilden. y   

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   Die Fassung des Kristalls kannjedegeeignete Form erhalten. So kann z. B. der Resonanzschwingungskreis des Kristalls in diese eingebaut sein.

   Sie kann in diesem Falte völlig geschlossen sein, und die äusseren Verbindungsdrähte können ganz fortgelassen werden. 



  Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung bilden die Windstärke-oder-geschwindigkeitsmesser, bei denen nach den oben entwickelten Grundsätzen ein piezoelektrischer Kristall dem Druck bzw. seinen Schwankungen ausgesetzt wird. 



  In entsprechender Weise können Geschwindigkeitsmesser, insbesondere für Flugzeuge, gebaut werden. Auch hier ist es ein piezoelektrischer Kristall, welcher als empfindliches Organ arbeitet. Ein   
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  Ein anderes Anwendungsgebiet der Erfindung bilden die   Barometer.   



   Die Erfindung kann ferner zum Empfang von Ultraschallwellen verwandt werden, wobei der
Kristall als Empfänger bzw. als solcher und gleichzeitig   als Ubeimittlungsorgan der genannten   Wellen   dient. Derartige Vorrichtungen werden   besonders unter Wasser, z. B. für Schallempfang, benutzt. 



   Bei allen diesen   Anwendungsarten   der Erfindung kann der piezoelektrische Kristall, welcher vor- zugsweise aus Quarz besteht,   veischiedene Formen und Anordnungen besitzen.   Er kann, anders als auf der Zeichnung dargestellt. parallele   Gegenseiten haben.   Da aber ein piezoelektrischer Kristall von gleichmässiger Dicke nur mit seiner   natürlichen     Eigenfrequenz schwingen kann. so benutzt   man vorzugs- weise Kristalle, deren Dicke längs ihrer Oberfläche wechselt, so dass immer eine Dicke des Kristalls vorhanden ist, die innerhalb einer   bestimmten     Frequenzbreite   jeder beliebigen Frequenz entspricht. 



   Auf diese Weise können die Schwingungen leichter   moduliert   werden, wie mit RÜcksicht auf andere
Anwendungsgebiete piezoelektrischer Kristalle in den   französischen Patentschriften Nr. 644240,   696817,
711661 und 726850 dargelegt   wurde.     Man kann. aber auch Kristalle verwenden,   die in der üblichen Weise für Radiozwecke geschnitten sind. 



   Anderseits kann der Druck   an verschiedene Flächen   des Kristalls angelegt werden. Beispiels- weise kann der Kristall veranlasst werden, senkrecht zu seiner elektrischen und seiner optischen Achse zu schwingen, und der Druck kann senkrecht hiezu angelegt werden. 



   Die Diekenänderung längs der ganzen Kristallfläche kann je nach den   Umständen   des Einzelfalles verschieden sein. So kann für sehr schnell wechselnde Drucke der Kristall so geschnitten werden, dass die Frequenzbreite, innerhalb derer der Kristall anspricht, wenigstens doppelt so breit ist wie das zu messende, zu beobachtende oder zur Schaltung anderer Apparate zu verwendende Frequenzband. In besonderen Fällen kann die Dicke auch in besonderer Weise verteilt werden. Sollen bei modulierten
Drucken z.

   B. die hohen   Modulationsfrequenzen   bevorzugt werden, so kann man die Dickenteil, die am meisten von den den   unmodulierten     Schwingungsfrequenzen   entsprechenden Dicken abweichen, um so grösser machen, je grösser der Unterschied zwischen diesen Dicken und den den   unmodulierten  
Frequenzen entsprechenden ist. 



   In Fig. 11-14 sind   einige Ausführungsbeispiele von piezoelektrischen   Quarzkristallen gezeigt, die in einem ganzen Frequenzband schwingen können. Diese bestehen (Fig. 11) aus einer Quarzplatte, die zu Prismen mit Trapezbasis, geradlinig oder bogig geschnitten ist. Die Dicken   u     und t', d. h.   die
Längen des Trapezes, das eine der Grundflächen des Prismas darstellt, sind voneinander um einen Wert verschieden, der von den höchsten und niedrigsten Frequenzen abhängt, auf die der Kristall noch ansprechen können muss. 



   Wie bereits erwähnt, ist die Fähigkeit des Kristalls, in einer ganzen Frequenzbreite zu schwingen, besonders dann von Bedeutung, wenn er zur Modulation eines Lichtbündels in Abhängigkeit von den Änderungen des Feldes, in dem er schwingt, dient. In diesem Fall ist es wichtig, dass das Lichtbündel parallel zu dem Pfeil F geht. Die Richtung des Feldes wird durch den Pfeil   (; bezeichnet.   



   Bei dünnen piezoelektrischen Platten mit leicht   gegeneinander   geneigten Flächen, die in der
Richtung ihrer Dicken schwingen, d. h. in der Richtung der Kanten it und   ('in   Fig. 11, kann mitunter eine gewisse Zone lokalisierter Schwingungen auftreten, die in der Richtung   u   und v gehen. Diese Erscheinung kann bei der Anwendung der Kristalle gemäss der Erfindung mitunter schädlich sein. Man kann sie vermeiden, wenn man, wie in Fig. 12 gezeigt, an der Stelle einer einzigen Platte eine Reihe von gleichen Platten derart nebeneinander anordnet, dass jede einzelne in der gleichen Weise innerhalb einer Frequenzbreite schwingt wie der Kristall nach Fig. 1. Die Breite M'jeder Platte ist so gering, dass die
Ausbreitung von Wellen in der Richtung   unschädlich   ist. Die optische Achse wird z.

   B. in der
Richtung c-c angelegt. 



   Man kann auch, wie nach Fig. 13. einen einzigen Kristall verwenden und so anordnen, dass das
Lichtbündel der optischen   Kristallachse   parallel läuft. 



   Die in Fig. 14 wiedergegebene Kurve zeigt die in Abhängigkeit von der Amplitude des Feldes beim Durchgang durch den Quarz wiederauftretende Lichtmenge. Diese Kurve besitzt einen beträcht- 
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 geraden Kurvenastes. 



   Mit   Rücksicht   auf die grosse   Durchlassfähigkeit   der elektro-optischen Einrichtung (Modulator, Kompensator, Polarisator, Analysator) für ultraviolette Strahlen kann es wertvoll sein, auch die übrigen 

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 EMI6.1 
 spat   usw.)   herzustellen. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Beeinflussen hochfrequenter Ströme durch Druckschwankungen, dadurch gekennzeichnet, dass man in Resonanz mit einem hochfrequenten Schwingungskreis einen Körper mit piezoelektrischen oder   Magnetostriktionseigensehaften schwingen   lässt und ohne Veränderung seiner Kondensatorkapazität durch Druck beeinflusst, wodurch die Dämpfung seiner Eigenschwingungen 
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Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungskörper einen Teil der Energie des Schwingungskreises, in welchem er in Resonanz schwingt, verbraucht und dass durch den einwirkenden Druck ein Teil der von ihm beanspruchten Energie wieder freigesetzt wird und andeiweitig nutzbar gemacht werden kann.
    3. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungskörper die Schwingungen seines Schwingungskreises unterhält, derart, dass bei einer Dämpfung der Schwingungen des Körpers durch einwirkenden Druck die Schwingungsenergie des Kreises herabgesetzt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 in der Anwendung auf die Sendung von modulierten Strömen, insbesondere die drahtlose Telephonie, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungskörper als Mikrophon od. dgl. benutzt wird und dass die Schallwellen unmittelbar auf den hochfrequenten Kreis übertragen werden.
    5. Verfahren nach Anspruch 1 in der Anwendung auf Tonabnehmer für Schallplatten, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungskörper unmittelbar oder über eine selbständige Nadel von den Tonrillen beeinflusst wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 1 in der Anwendung auf Barometer, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen des Schwingungskörper durch die atmosphärischen Drucke in wechselndem Masse gedämpft werden. EMI6.3 primären elektrischen Sehwingungskreis, einen sekundären Schwingungskreis, in welchem der Sehwingungskörper schwingt, und eine Detektor Vorrichtung.
    8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungskörper aus einem piezoelektrischen Kristall besteht, der in einer geeigneten Fassung ruht.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Kristall Zonen von verschiedener Dicke besitzt.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Kristall EMI6.4
    11. Vorrichtung nach Anspruch 8 in der Anwendung als Tonabnehmer, dadurch gekennzeichnet. dass der Kristall gleichzeitig als Nadel ausgebildet ist.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 8 in der Anwendung als Tonabnehmer, dadurch gekennzeichnet,. dass eine selbständige Nadel in der Fassung des Kristalls vorgesehen ist.
    13. Vorrichtung nach Anspruch 8 in der Anwendung als Mikrophon, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Kristall zwei metallisierte, z. B. versilberte, Flächen besitzt, die gleichzeitig als Armaturen dienen.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristall derart aufgehängt ist, dass er auf beiden metallisierten Flächen besprochen werden kann.
    15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10 in der Anwendung für die liehtelektrische Aufzeichnung von Frequenzen aller Art, insbesondere die Tonfilmaufnahme, dadurch gekennzeichnet, dass EMI6.5 oder senkrecht auf ihr stehen kann.
    16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristall aus mehreren aneinandergereihten gleichen Keilen besteht.
AT140142D 1932-05-18 1933-05-13 Verfahren und Vorrichtung zum Beeinflussen von hochfrequenten Strömen mittels Druckschwankungen. AT140142B (de)

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FR140142X 1933-02-16

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