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.