CH259157A - Einrichtung für die Frequenzanalyse von elektrischen Schwingungvorgängen. - Google Patents

Einrichtung für die Frequenzanalyse von elektrischen Schwingungvorgängen.

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CH259157A
CH259157A CH259157DA CH259157A CH 259157 A CH259157 A CH 259157A CH 259157D A CH259157D A CH 259157DA CH 259157 A CH259157 A CH 259157A
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Patentverwertungs-Elektro-Hold
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Patelhold Patentverwertung
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Description


  Einrichtung für die     Frequenzanalyse    von     elektrischen    Schwingungsvorgängen.    Bei bekannten Einrichtungen für dien  Nachweis von bestimmten.     Komponenten    in  einem     Gemisch    von     verschiedenfrequenten          elektrisehen        Seltwingunge:

  n    wird     dieses        durch     Modulation mit einer in der Frequenz ein  stellbaren Hilfsschwingung so verschoben,       dass        die          deren    Frequenz       der    Summe aus der Frequenz der nachzuwei  senden Schwingung und der     @i@fsseh -in-          gungsfrequenz    entspricht. in     -den        seh.malen          Durchlassbereich    eines meist fest eingestell  ten     Bandpassfilters    fällt.

   Gewöhnlich wird  dabei die am     Fillterausga.ng    auftretende Span  nung gleichgerichtet und einem     Messi.nstrti-          ment        zugeführt.     



  Es ist auch schon vorgeschlagen worden,       das:        1llodulationsprodtikt    über ein     Tiefpass-          filter    zu leiten und an dessen Ausgang die  Schwingung zu kontrollieren, deren Frequenz  der Differenz der Frequenz der     nachzu-%vei-          sen-den        Schwingung    und der     Hilfsse.liwin-          gungsfrequenz    entspricht.

   In diesem Fäll  wird die     Frequenz    der     Modulationshilfs-          schwingung        jenveils    so gewählt,     dass    sie     we-.          nigstens    angenähert mit der Frequenz der       nachzuweisenden        Schwinbungskompou        erste     übereinstimmt.

   Der Vorteil dieser Art. der       Wellenanalyse    besteht in der Vermeidung  von     teuren        Bandpass-filtern    mit hoher     Durch-          laBfrequenz.    Eine     Schwierigkeit    besteht je  doch in der Erzeugung von Kontrollgrössen,  mittels welchen bestimmte Komponenten des  zu untersuchenden     Schwingungsgemische          eindeutig        nachgewiesen    werden können.

      Im folgenden werden zunächst diese       Sehwierigkeiten    bei der     Frequenzanalyse     eines     Schwingungsgemisches        u    näher er  läutert:  Das zu analysierende     Schwingungsgemisch     u 'lässt sieh durch     fol1ge.nden    Ausdruck dar  stellen:

    
EMI0001.0058     
  
    <I>2G <SEP> = <SEP> <B>@@ <SEP> Un</B> <SEP> #</I> <SEP> Sin <SEP> (o)n <SEP> # <SEP> <B><I>t</I></B><I> <SEP> -I- <SEP> <B>lPn)</B></I>       wobei     L',    die     Amplitude,        (J)"    die Kreisfre  quenz und     9p"    die Phase der     it-ten    Schwin  gungskomponente und     t.    die Zeit ist.

   Für die 45       Modulations:hilfsschwingung        no    gilt die ent  sprechende Beziehung  
EMI0001.0067     
  
    <I>uo <SEP> =</I> <SEP> Uo <SEP> # <SEP> sin <SEP> <I>(m"1 <SEP> -f- <SEP> 9a)</I>       Die     Kreisfrequenz        co"    der Hilfsschwingung       zco    stimmt mit. der Kreisfrequenz     (v",        :d-er          Seliwingungskomponente        u",,    deren Vorhan  densein oder     Nielit.vorhandhrsein    ein Schwin  gungsvorgang nachgewiesen werden soll, we  nigstens. angenähert überein.

   Es gilt also:    <B>WO</B>     =0vm+dco       Die beiden     Sehwingungen        u",    und     zc"    können  somit wie folgt dargestellt werden:         u",    =<B><I>b</I></B>     l.        #        sin   <B> 0.

   '</B>     +        #P.)          tbo        =    Up     #        Sin        ([C0,"        +        d        CU]t        +        (Po)       Das in einem     Modnlator    mit     quadratischer     Kennlinie gebildete     Modulationsprodukt    weist  unter anderem die     Schwingung       
EMI0002.0001     
  
    2 <SEP> # <SEP> c <SEP> # <SEP> 24m <SEP> # <SEP> dl. <SEP> = <SEP> (:

   <SEP> . <SEP> Um <SEP> . <SEP> Z% <SEP> [cos <SEP> <I>(lJCO <SEP> t <SEP> + <SEP> SD. <SEP> - <SEP> !9m)</I> <SEP> - <SEP> cos <SEP> <I>( Z</I> <SEP> <B>Co.</B> <SEP> <I>t <SEP> -\- <SEP> J <SEP> CO <SEP> t <SEP> + <SEP> C <SEP> ("m <SEP> +</I> <SEP> <B>#O</B><I>u)]</I>       auf. Das     Tiefpassfilter    lässt von dieser Schwin  gung nur die Komponente       c#        Um#Uo#cos        (d0)        .t-[-dcP)

            -durch.    Bei kleinen     Werten    des Gliedes<I>d</I>     cot     tritt am Ausgang -des     Tiefpassfilters    eine sehr  langsam     schwankende        Sinusspannung    auf,  welche im     nachfolgenden    Anzeigeinstrument  keinen eindeutigen     Naehwei.s    der     Spannung          u,"        ermöglicht.    Wird     dagegen    das Glied<I>d</I>     o-)t     gleich Null, d. h.

   stimmen die Frequenzen der       nachzuweisenden    Schwingungen     u",        und    der  Hilfsschwingung     uo        genau    überein, so ent  spricht dem     Modulationsprodukt    eine Gleich  spannungsko.mponente, welche ,einen der     Pha.-          send'ifferenz   <I>d</I>     cp    entsprechenden, zwischen  den     Spannungswerten          -j-   <I>c</I>     #   <I>Um</I>     #        U.    und<I>-c :

  </I>     U",        #        Ua     liegenden Wert annimmt. Ein Nachweis der       Schwingungskomponente    um ist gleichfalls  nicht möglich.  



  Gegenstand der Erfindung ist nun eine  Einrichtung für .die     Frequenzanalyse    von  elektrischen     Sichwingmngsvorgängen,    welche  den gewünschten Nachweis gewährleistet. Sie  zeichnet     sich        erfindungsgemäss.        @d'a-durch    aus,       cdass    sie     mindbkens    ein Paar     Modulatoren    auf  weist., denen je der zu analysierende Schwin  gungsvorgang und eine von zwei Hilfs  schwingungen zugeführt werden, wobei die       Hilfsschwingungen    gleiche Frequenz,     aber    .

    verschiedene Phase haben, und     dass    den     llZo-          dul.atoren    je ein     Tiefpassfilter        nachgeschaltet     ist,     wobei    sowohl die positiven als auch die  negativen Komponenten der Ausgangsspan  nungen dieser     Tiofpasstilter    stets im gleichen  Sinne auf     eine        Kontrollvorrichtung    einwir  ken, welche     infolgedessen    das Vorhandensein  oder     Nichtvorhandensein    einer     bestimmten     Frequenz indem     Schwingungsvorgang    nach  weist.  



  Bei den zu analysierenden     Schwingungs-          vorgängen,    kann es sich sowohl um ein Ge  misch von     verschiedenfrequenh.en        Schwingun-          gen,,    als     auch    um     eine    einzige Minusschwin  gung handeln.    An Hand der     Fig.    1-4 der     Zeichnung;     werden im folgenden     Ausführungsbeispiele     der erfindungsgemässen Einrichtung erläu  tert, wobei -die     Bezugszeichen    in allen     Figil-          ren    dieselbe Bedeutung haben.  



  Inder     Fig.    1 der     Zeichnung        ist    das     Prin-          zips,chema    eines ersten Ausführungsbeispiels  der erfindungsgemässen Einrichtung darge  stellt.

   Das zu     untersuchende        Schwingung--          gemisc11        ic    wird in den     D1odulatoren        t11,,        -1l;     mit zwei     Hilfsschwingungen        lt,    und     u"'    mo  duliert,     welche    sich in der Phase     T    um 9G"  unterscheiden und im Generator G     erzau-t     werden.

   In den     Modlulatore.n        Ml,        M2    entste  hen die     lflodulationsprodul,:te        E,    und     E2,    von       denen,da;s    erstere die 'Schwingung 2'.<I>c .</I>     u,n.        u"          und    das letztere die     ,Schwingung   <I>2. c .</I>     u,   <I>.</I>     u"'     enthält, wobei c eine Konstante ist.

   Vom       Tiefpassfilter        TP,    wird nur die Komponente  
EMI0002.0107     
  
    <I>ei <SEP> =c#U"#Uo#cos(da)t+d#9)</I>       der Schwingung<I>c .</I>     u,"   <I>.</I>     u."        durchgelassen    und  das     Tiefpassfilter        TP;;

          unterdrückt        säm.tliehe     Komponenten der Schwingung<I>? . c .</I>     u",        #        u"     ausser der     Komponente     
EMI0002.0119     
  
    <I>e- <SEP> = <SEP> c <SEP> . <SEP> Um <SEP> .

   <SEP> Uo</I> <SEP> cos <SEP> <I>(Qm <SEP> t <SEP> -j- <SEP> Q <SEP> (P <SEP> - <SEP> 90 )</I>
<tb>  <I>=c.Um.Uasin(dcut-@-dc)</I>       Die     Schwingungen    e,, e,      erden    den     Doppel-          weggl.eichrichtern   <I>D,,</I>     D2    zugeführt,     welche     quadratische Kennlinien     besitzen,    so dass     ail     deren Ausgang .die     Schwingungen     
EMI0002.0129     
  
    <I>ai <SEP> = <SEP> c' <SEP> . <SEP> (Um <SEP> .</I> <SEP> Uo)2. <SEP> cos= <SEP> <I>(d <SEP> Cu <SEP> t <SEP> -j- <SEP> d <SEP> y)</I>
<tb>  und
<tb>  <I>v2 <SEP> =c'.(U",.

   <SEP> Uo)=#sin=(J0t+J(p)</I>            entstehen.    Die     Summenspannung     
EMI0002.0132     
  
    z <SEP> - <SEP> U, <SEP> .+ <SEP> ,t;, <SEP> - <SEP> c' <SEP> . <SEP> (U > <SEP> . <SEP> UO)2       stellt eine eindeutige K     Kontrollgrösse    für ,den  Nachweis der     Schwingungskomponente        u",     ,dar, da sie unabhängig ist von der zwischen  der     Schwingung        u,n    einerseits und den  Schwingungen     u",

          u"    anderseits herrschen  den Frequenz- und     Phasendifferenzen   <I>d</I>     ui     und d     g9.         Die erreichbare Genauigkeit der     Konrpo-          nentenaussiebung    hängt von der     Grenzfre-          quenz        oog    des     T'iefpa,ssfilters    ab.

   Die     Schwin-          nuna        komiponenten,    welche innerhalb des     Fre-          quenzgemisches    durch die     Einrichtung    zur       Anzeige    gebracht werden,

   lieben innerhalb       eines    Frequenzbereiches von    <I>1</I>     cuo   <I>-</I><B>WM</B>     I         <         cog       Die in der     Fig.    1     .dargestellte    Anordnung  besitzt     messteehnisch.e        Anwendunbsmöglich-          keiten,    indem mit mehreren solchen Anord  nungen z. B. die einzelnen     fioinponenten    eine       Frequenzbemisches    zur     Bestimmung    des       Klirrfaaktors        feststellbar    sind.

      Ein wichtiges     Anwendunbs"",ebiet    .der be  schriebenen Einrichtung ist die     F'ernmelde-          und        Fernsteuerteehnik,    wo     gewisse        Befehle          durch    bestimmte     Komponenten    eines Gemi  sches     verse.hiedenfrequenter        Schwingungen          gekennzeichnet    sind.

   Lm die     Signalübermitt-          lung    zwischen zwei Stationen in beiden     Rich-          tun.gen    zu ermöglichen, werden die     Sende-          schwinbunben    sowie auch die     14lodulations-          hilfsschwingungen    sende- und     empfangssei-          tig    mit bleichartigen Generatoren erzeugt.

    Die     Fig.    2     zeigt.    nun eine für     Fernmelde-    und       Fernsprechzwecke        verwendbare    Anordnung  für     clk@n        bleichzeitigen    Nachweis verschiede  ner     Komponenten    des zu     untersuchenden          Schwinbunbsbe,misches        ic.    Sie      tellt    den Zu  sammenbau von     direi        Anordnungen        gemäss          Fiu.    1 dar,

   denen das     @chwinbung\bemi@ch          u        bleichzeitig    zugeführt. wird. Die verschie  denen     Modulationshilfsschwing        inben     -erden  mittels eines     gemeinsamen        Hilfsgenerators    G  erzeugt.

   Als     Hilf.benerator    G wird zweck  mässig ein solcher mit einer .der Anzahl der       nachzuweisenden    Frequenzen entsprechen  den Anzahl verschieden     bezalinter    Tonräder       verwendet,        wodurch    in einfacher Weise die       benötigte    Zahl von Hilfsschwingungen     er-          zeubbar    ist, indem pro Tonrad je zwei elek  trisch um 90"     verschobene        Induktionsspu-          len    vorhanden sind.  



       Bei        fernmeldetechnischen        Anwendunbeii          müssen    die Gleichrichter D,,     D2    nicht unbe-         dinät    exakt quadratische Kennlinien auf  weisen. Es kann auch     überhaupt    auf die       Gleichrichtung    verzichtet werden,     indem,    ein  Doppelrelais verwendet wird, welches zwei  Wicklungen mit getrennten     Kernen    aufweist,  die von den     Spannungen    e,,     e.=        erregt    werden.

    So ist     gemäss    der in     Fig.    3     #dargestellten    De  tailvariante eine .der     Relaiswicklungen   <B>8</B> an  das     entsprechende        Tiefpassfilter        angeschlos-          sen.    Da die beiden     Wicklungen    sowohl bei       positiven    als bei     negativen        \'Venen    der     Aus-          goan        gsspannunben    der     Tiefpassfil'ter    den ge  meinsamen Anker anziehen und die  <RTI  

   ID="0003.0113">   Anzie-          hungskraft        angenähert        quadratisch    von der  Spannung abhängt, ist. .die     Wirkun-        dieser          Kontrollvorriehtu.ng    bleich -wie diejenige des       Anzeigeinstrumentes    J mit den quadratischen       Doppelwegbleichriehtern        D,,        D_.     



       Die        Fib.    4 zeigt nochmals die in der     Fib.    1       gezeigte    Einrichtung mit.     einer        etwas    aus  führlicheren Darstellung der einzelnen Strom  kreise.

   J ist ein Instrument, welches die  Summenspannung     v    misst.<I>TU</I> ist ein bei  spielsweise permanent magnetisches     Tonrad          des        Hilfsgenerators    G, welches an den In  duktionsspulen     S,,        S.,        vorbeigedreht    wird,  wodurch in diesen die um 90  phasenver  schobenen     @@@echsel#pannunben        ci".        zt-o"    erzeugt  werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung für die Frequenzanalyse von elektrischen Schwingungsvorgängen, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Paar Uodulatoren aufweist, denen je der zu analy sierende Schwingungsvorg-ang und eine von zwei Hilfsschwingungen zugeführt. -erden, wobei die Hi.lfsschwin.bungen bleiche Fre quenz, aber verschiedene Phase haben, und dass den 111odulatoren je ein Tiefpassfilter nachbeschaltet ist,
    wobei sowohl die positiven als auch die negativen Komponenten der Ausbanbs.pannunben dieser Tiefpassfilter stet. im bleichen Sinne auf eine Kontrollvor- rich.tung einwirken, welche infolgedessen das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer bestimmten Frequenz in dem Sc.hwinb-unbs- vorgang nachweist. UNTERANSPRÜCHE: 1.
    Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, da3 .die Hilfsfrequenz wenigstens angenähert der bestimmten Fre quenz entspricht, deren Vorhandensein oder Nichtvorhandensein nachzuweisen ist. 2. Einriehtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass. die den beiden 14Zodulatoren zugeführten Hilfsschwingungen wenigstens angenähert eine Phasenverschie bung von 90 untereinander aufweisen. 3.
    Einrichtung nach Patentanspruch, :da durch gekennzeichnet, dass den Tiefpassfiltern Gleichrichter mit wenigstens annähernd qua dratischen, Kennlinien nachgeschaT'tet sind, wobei ein Anzeigeinstrument vorhanden ist, das die Summe der Ausgangsspannungen der Gleichrichter misst. 4, Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet,
    da.ss an die Tiefpassfil- ter die Wicklungen eines Relais angeschlos sen sind. 5. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, da.ss zur Erzeugung der Hilfsschwing uungen ein rotierender Gene rator mit einem vor zwei elektrisch um 90 verschobenen Induktionsspulen, angeordneten Rotor vorgesehen ist.
    6. Einrichtung nach Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Er zeugung der Hilfsschwingungen ein rotieren der Generator vorgesehen ist, mit einer der Zahl der nachzuweisenden .Schwingungskom- ponenten entsprechenden Anzahl von Rotor zahnscheihen, welche vor je zwei elektrisch um 90 verschobenen Induktionsspulen ange ordnet sind.
CH259157D 1945-04-16 1945-04-16 Einrichtung für die Frequenzanalyse von elektrischen Schwingungvorgängen. CH259157A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5144280A (en) * 1984-04-17 1992-09-01 The Electricity Trust Of South Australia Bi-directional multi-frequency ripple control system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5144280A (en) * 1984-04-17 1992-09-01 The Electricity Trust Of South Australia Bi-directional multi-frequency ripple control system

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