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Einrichtung mit einem Kathodenstrahloszillographen zum gleichzeitigen Wahrnehmbar- machen von wenigstens zwei Messspannungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum gleichzeitigen Wahrnehmbarmachen von zwei oder mehreren einmaligen oder periodischen Erscheinungen, bei der mit diesen Erscheinungen übereinstimmende Messspannungen abwechselnd in schneller Reihenfolge die Ablenkung des Kathodenstrahlbündels eines Kathodenstrahloszillographen in einer und der gleichen Richtung steuern.
Die Messspannungen können dabei z. B. mittels eines rotierenden mechanischen Schalters abwechselnd einem Ablenksystem des Kathodenstrahloszillographen zugeführt werden, während dem anderen Ablenksystem z. B. eine Zeitbasisspannung zugeführt wird, die bei der Aufnahme periodischer Ereignisse zweckmässig synchron mit einem dieser Ereignisse oder einer Harmonischen desselben verläuft.
Für die abwechselnde Zuführung der Ereignisse zu dem Oszillographen werden zweckmässig statt mechanischer Schalter als trägheitslose Schalter dienende Entladungsstrecken verwendet. Es können z. B. Dioden oder Sperrschichtgleichrichter benutzt werden, die mittels einer vorzugsweise sinusförmigen oder rechteckigen Hilfswechselspannung periodisch gesperrt werden.
Ausserdem ist es möglich, Gasentladungsröhren als praktisch trägheitslose Schalter zu verwenden.
Weiter können die üblichen gittergesteuerten Hochvakuumröhren als Schaltröhren verwendet werden.
Die bei der Verwendung von Entladungsstrecken als Schalter erforderliche Hilfsspannung, die zweckmässig rechteckförmig mit der Zeit verläuft, kann z. B. mittels einer Kathodenstrahlröhre erzeugt werden, in der eine Anzahl Fangelektroden nebeneinander angeordnet sind, die nacheinander vom Kathodenstrahlbündel getroffen oder einer Multivibratorschaltung entnommen werden.
Die Umschaltfrequenz, im vorliegenden Fall die Frequenz der Hilfsspannung, wird zum Aufnehmen von einmaligen Ereignissen derart gewählt, dass diese beträchtlich grösser als die Grundfrequenz der zu beobachtenden Ereignisse ist. Bei der Aufnahme periodischer Ereignisse kann die Schaltfrequenz beträchtlich grösser als die
Grundfrequenz und ausserdem auch derart ge- wählt werden, dass sie mit der Grundfrequenz oder einer Subharmonischen derselben überein- stimmt. Im erstgenannten Fall entstehen auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre punkt- weise aufgezeichnete Kurven, im zweiten Fall nicht unterbrochene Kurven.
Die bekannten Einrichtungen der erwähnten
Art weisen, unabhängig von der verwendeten
Schalteinrichtung oder Schaltfrequenz den Nach- teil auf, dass die erhaltenen Mehrfachoszillo- gramme schwer lesbar sind, wenn die Amplituden der gleichzeitig aufgezeichneten Kurven eine ver- schiedene Grösse haben. Dies ist z. B. der Fall, wenn bei der Aufnahme eines Ereignisses gleichzeitig auf dem Bildschirm eine sinusförmige
Spannung bekannter Frequenz abgebildet wird, um mittels dieser letztgenannten Spannung den Zeitabstand zwischen zwei beliebigen Punkten im Oszillogramm auf einfache Weise bestimmen zu können. Die Amplitude dieser sinusförmigen Bezugsspannung wird vorzugsweise verhältnismässig klein gewählt, um Kreuzungen im Mehrfachoszillogramm soviel wie möglich zu vermeiden.
Nach der Erfindung wird der erwähnte Nachteil bei solchen Einrichtungen dadurch vermieden, dass die Zeiten, während welcher wenigstens zwei der Messspannungen die Ablenkung des Kathodenstrahlbündel steuern, voneinander verschieden gemacht werden.
Hiedurch wird z. B. bei der Aufnahme eines zweifachen Oszillogramms erzielt, dass die Messspannung mit der grössten Amplitude länger als die andere Messspannung wirksam ist. Weil die mittlere Schreibgeschwindigkeit des Kathodenstrahlbündels (d. h. die Geschwindigkeit mit der das Kathodenstrahlbündel über den Bildschirm bewegt wird) mit der Amplitude der wiederzugebenden Messspannung zunimmt und weil infolgedessen die Lichtintensität des erhaltenen Bildes in dem Masse kleiner ist wie die Amplitude grösser ist, wird nun die Wirkung der grösseren Schreibgeschwindigkeit auf die Lichtintensität dadurch unschädlich gemacht, dass man die Messspannung mit der grössten Amplitude länger wirksam sein lässt.
Hiedurch können bei Mess-
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spannungen mit verschiedenen Amplituden
Kurven von wenigstens nahezu gleicher Licht- intensität also gleicher Schärfe erhalten werden.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass es zur Er- zielung von Kurven gleicher Helligkeit bei Mehr- fachoszillographie bereits vorgeschlagen worden ist, die Intensität des Kathodenstrahles im Takte der Messweichenumschaltung und nach Massgabe der jeweiligen Schreibgeschwindigkeiten zu steuern.
Demgegenüber weist die erfindungsgemässe An- ordnung den Vorteil auf, dass z. B. bei der gleich- zeitigen Abbildung einer Mess-und Bezugs- spannung, wie oben erwähnt, von der Mess- spannung, insbesondere wenn es sich um ein- malige Ereignisse handelt, ein an Einzelheiten reicheres Bild erhalten wird als bei der bekannten
Einrichtung, weil jetzt die Messspannung nicht nur während der Hälfte der Aufnahmezeit auf- gezeichnet wird, sondern während eines wesent- lich grösseren Teiles der Aufnahmezeit.
Ausserdem werden jetzt Störungen, die z. B. im Elektrodensystem für die Intensitätssteuerung entstehen, grundsätzlich vermieden, wenn ent- sprechend der Erfindung die beiden oder mehreren
Vorgänge mit ungleichen Schaltzeiten sichtbar gemacht werden.
Um eine möglichst günstige Anpassung der
Zeiten, während welcher die verschiedenen Mess- spannungen den Oszillographen steuern, an die Amplituden der Messspannungen bewirken zu können, ist vorzugsweise das Verhältnis der genannten Zeiten einstellbar.
An Hand von Fig. l, in der eine günstige Aus- führungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung zur gleichzeitigen Aufnahme zweier Ereignisse dargestellt und von Fig. 2, in der die in der Einrichtung nach Fig. 1 zum Umschalten verwendete Hilfsspannung entsprechend der Zeit abgebildet ist, wird die Erfindung näher erläutert.
In Fig. 1 sind mit 1 und 2 Verstärkerröhren bezeichnet, die zur Verstärkung der den betreffenden Steuergittern zugeführten Messspannungen A bzw. B dienen, wobei die an dem den beiden Röhren gemeinsamen Anodenwiderstand 3 auftretenden, verstärkten Messspannungen über einen Kondensator 4 den senkrechten Ablenkelektroden eines Kathodenstrahloszillographen 6 zugeführt werden. Den waagrechten Ablenkelektroden wird z. B. über die Anschlussklemmen 8 eine sägezahnförmige Zeitbasisspannung 9 zugeführt.
Die Verstärkerröhren 1 und 2 werden in schneller Reihenfolge abwechselnd freigegeben und gesperrt mittels einer rechteckförmigen Hilfswechselspannung, die an einem zwischen den Schirmgittern der Verstärkerröhren 1 und 2 geschalteten Widerstand 10 auftritt und einer Multivibratorschaltung von an sich bekannter Ausführungsform entnommen wird.
Zur Verschiebung der auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre erzeugten Kurven A, B in senkrechter Richtung gegeneinander, sind die Kathoden der Verstärkerröhren mit einem einstellbare Anzapfungspunkt des Widerstandes 10 verbunden.
Die Multivibratorschaltung enthält zwei in Gegentakt geschaltete und kreuzweise zurückgekoppelte Schirmgitterröhren 12, 13, wobei die Rückkopplung mittels jeweils zwischen dem Schirmgitter der einen Röhre und dem Steuergitter der anderen Röhre geschalteter Kondensatoren 14, 15 bewirkt wird. Die Steuergitter der beiden Röhren sind durch einen Widerstand 16 bzw. 17 mit den geerdeten Kathoden verbunden und es sind Schirmgitterwiderstände 18, 19 über einen vom Kondensator 20 überbrückten Widerstand 21 mit der positiven Anschlussklemme 22 einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle verbunden.
Die Ausgangsspannung der Multivibratorschaltung wird den Anodenwiderständen 23, 24 entnommen und dem Widerstand 10 über Trennkondensatoren 25, 26 zugeführt. Der Verbindungspunkt der Anodenwiderstände 23, 24 ist ebenfalls mit der Anschlussklemme 22 der Gleichspannungsquelle verbunden.
Bei den bekannten Einrichtungen der dargestellten Art zur Aufnahme zweifacher Oszillogramme wird die Multivibratorschaltung ganz symmetrisch ausgebildet, so dass die Zeiten, während welcher die Verstärkerröhren 1 und 2 abwechselnd wirksam waren, und also auch die Zeiten, während welcher die verschiedenen Messspannungen den Oszillographen steuern, immer gleich gross sind.
Nach der Erfindung wird bei der dargestellten Einrichtung die Symmetrie der Multivibratorschaltung dadurch bewusst vermieden, dass z. B. die Kondensatoren 14, 15 gleich, die Wider-
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unsymmetrischen Multivibratorschaltung zeigt z. B. den in Fig. 2 abgebildeten Verlauf entsprechend der Zeit t, wobei die Zeit t, während welcher die Röhre 12 stromführend und also die Verstärkerröhre 1 gesperrt ist, beträchtlich kleiner als die Zeit t2 ist, während welcher die Röhre 13 stromführend und die Verstärkerröhre 2 gesperrt ist. Infolgedessen wird die Messspannung A den Oszillographen während einer längeren Zeit als die Messspannung B beeinflussen, wodurch bei grösserer Amplitude der Messspannung trotzdem Kurven gleicher Intensität und Schärfe erhalten werden.
Wie oben erwähnt, ist es günstig, das Verhältnis der Zeiten t1 und t2 regeln zu können. Dies kann bei der dargestellten Einrichtung durch Änderung des Widerstandes 16 in der Multivibratorschaltung erfolgen, wie in der Figur schematisch mit einem Pfeil angedeutet ist.
Die Erfindung kann natürlich in entsprechender Weise bei Einrichtungen zum Oszillographieren von mehr als zwei Messspannungen Anwendung finden. Bei der Aufnahme z. B. von einmaligen elektrischen Ereignissen, bei denen der Spannuns-und Stromverlauf in einem Kreis ent-
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Spannung und den zu messenden Strom während ungefähr gleich grossen Zeiten, die Bezugsspannung hingegen während einer beträchtlich kürzeren Zeit wirksam sein zu lassen. Die dazu erforderliche Hilfsspannung kann z.
B. mittels eines rotierenden mechanischen Schalters erzeugt werden, bei dem das Ende eines gleichförmig bewegten Schaltarms nacheinander drei verschiedene Kontaktflächen berührt, von denen zwei die gleiche Breite haben, während die dritte Kontaktfläche eine beträchtlich geringere Breite hat.
Neben dem erwähnten Vorteil einer gleichen Intensität sämtlicher aufgenommener Kurven wird bei Anwendung der Erfindung z. B. im letztgenannten Fall auch eine Einzelheiten besser zum Ausdruck bringende Wiedergabe der zu messenden Erscheinungen erhalten.
Es hat sich gezeigt, dass namentlich bei photographischen Aufnahmen der erhaltenen Mehrfachoszillogramme durch Anwendung der Er- findungeme beträchtliche Verbesserung erzieltwird.
PATENTANSPRÜCHE : l. Einrichtung mit einem Kathodenstrahloszillographen zum gleichzeitigen Wahrnehmbar- machen von wenigstens zwei Messspannungen, die abwechselnd in schneller Reihenfolge die Ablenkung in einer und der gleichen Richtung des Kathodenstrahlbündels des Oszillographen steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeiten, während welcher wenigstens zwei der Messspannungen die Ablenkung des Kathodenstrahlbündels steuern, voneinander verschieden sind.