Direkt zeigender Frequenzmesser.
Es sind direkt zeigende Frequenzmesser bekannt, bei denen die Amplitude eines abge- stimmten Schwingungskörpers, beispielsweise Stimmgabel, in eine elektrische Grösse umgeformt und auf ein Zeigerinstrument übertragen wird. Ferner ist es bekannt, zwei Stimmgabeln vorzusehen, von denen die eine etwas tiefer und die andere etwas höher als die Soll-Frequenz abgestimmt ist und deren mit der Fnequenz -eehselnde Amplitude das Verhältnis zweier Stromstärlien ändert. Bei diesen Vorschlägen wird das Messinstrument durez proportional der Amplitude der Schwingung der Stimmgabel geänderte Ströme ge- steuert.
Da sich die Amplitude im Resonanzpunkt nicht ändert, mvss man hierbei auf der steilen Flanke der Resonanzkurve arbeiten, die bekanntlich keine Gerade, sondern eine Kurve mit einem Wendepunkt ist. Die sich mit der Frequenz ändernde Amplitude weist also keine lineare Clarakteristik auF, und die Skala ist naeh ohen und unten versehieden.
Durci die Erfindung, die einen direkt zeigenden Freqnenzmesser mit einer auf die Soll Frequenz abgestimmten und von einem Strom der zu messenden Frequenz erregten Stimm- gahel hetrifft, wird dieser Nachteil dadurch behoben, dass in einem Quotienten-Messgerät die Phasenlage eines der Stimmgabelschwin gung zum mindesten angenähert proportionalen Wechselstroms mit der Phasenloage der Erregung verglichen wird. Hierbei kann in der unmittelbaren Umgebung des Resonanzpunkttes gearbeitet werden.
Bekanntlich ändert sich aber die Phasenlage in der Nähe des Resonanzpunktes weitgehend linear mit der Abwei- chung von der Resonanzfreqttenz.
In der Zeichnung sind in Fig. 1 bis 4 nier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Einander entsprechende Teile sind mit demselben Bezugszeichen versehen. luit 1 ist die Stimmgabel., mit 2 ihre Erregerspule und mit 3 das Messinstrument bezeichnet.
Die Stimmgabel ist genau auf die Soll-Frequenz, beispielsweise 50 Hz, abge- stimmt, und damit sie bei der Erreglmg dureh einen Strom derselben Frequenz mit dieser Trequenz und nichet wie bei reiner Wechselstromerregung mit der doppelten Frequenz schwingt, ist der Wechsel. stromerregung ihrer Erregerspule in allen Fällen ein zusätzliehes Gleichstromfeld überlagert, das beispielsweise von einem permanenten Magneten erzeugt lvird und das nur wenig grösser als das Weeh- selfeld zu sein braucht.
In Fig. 1 ist mit der Stimmgabel eine Spule 4 verbunden, die in ein durch den permanenten Magneten 5 erzengtes homogenes Magnet- feld eintaucht und in der beim Schwingen der Stimmgabel ein Wechselstrom induziert wird, der proportional der Geschwindigkeit der Stimmgabelschwingung ist. Dieser Wechselstrom wird in dem Quotienten-Messgerät 3 mit der Spannung der Erregung verglichen, und ihre gegenseitige Phasenlage stellt ein Mass für die Frequenz des Erregerstromes dar. Bei Ab weichung der Frequenz der Erregung voni Sollwert tritt eine Phasenversehiebung lmd ein entsprechender Ausschlag des Messinstrumentes ein.
Nach Fig. 2 wird eine Stimmgabel mit starker Rüekwirkung auf die Induk : tion der Erregerspule verwendet und die Phasenlage der Spannung und des Stromes der Erregung im llessinstrument 3 gemessen. Die Rückwirkung der Stimmgabel alif die Induktion der Erregerspule und damit die Phasenlage zwischen Spannung und Strom der Erregung ändern sich mit der Frequenz der Erregung.
Um einen grösseren Frequenzbereieh oder eine raschere Einstellung zu erhalten, kann die Stimmgabel mit einer Dämpfung versehen sein, die als Luftdämpfung, Magnetdämpfung oder Flüssigkeitsdämpflmg ausgeführt sein kann. Besonders zweckmässig ist die in Fig. 2 dargestellte Art der Dämpfung durch zwei Dämpferkolben 6 und 7, da hierbei Parallelschwingungen der Stimmgabelenden mitgedämpft werden. Derartige Dämpfungen können bei allen Ausführungen der Erfindung vorgesehen sein.
In Fig. 3 ist zur lichtelektrischen Abtastung der Auslenkung der Stimmgabel these mit einer Blende 11 und einem Spiegel L9 ver- sehen, die so angeordnet sind, dass in der Ruhelage der Stimmgabel die Blende 11 den Lichtstrahl von der Liehtquelle gerade noeh gegenüher der Photozelle 9 freigibt. Die Photo- zellenströme werden über einen Verstärker 10 zum Quotienten-Messgerät 3 geleitet, dem auch die Erregerspannung zugeführt wird. Im Mess instrument wird aneth in diesel Falle die Phasenlage der Erregerspannung mit der der Photozellenstromstösse, die bei der periodische Abdeckung und Freigabe der Photozelle gegenüber der Lichtquelle entstehen, verlichen.
An Stelle der Photozelle kaiin ein Photoelement vorgesehen sein, wobei der Verstärker v-egfallen kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel naeh Fig. 4 ist an Stelle der Photozelle oder des Photoelementes ein Photowiderstand, beispielsweise aus Cadmiumsulfid bestehend, vorgesehen, der belkanntlich die Eigenschaft hat, bei Belich t-long seinen Widerstandswert verhältnismässig sehr stark zu ändern. Die Erregerspannung liegt einerseits lmmittelbar und anderseits tuber den Photowiderstand an dem Messinstrument, in dem die Phasenlage der Erreglmg mit der Phasenlage cler d-Lirch das periodische Belichten des Photouiderstandes entstandenen Stromänderung verglichen wird.
Die Spannung an der Lichtquelle und die Erregerspannung müssen konstant gehalten bzw. die Spannungsschwankungen durch Verhältnisbildung in bezug auf das Messinstrument kompensiert werden.
Bei allen vorstehend besehriebenen Aus fiihrungsbeispielen der Erfindung wird zweck- mässig zur Kompensation der Blindleistung der Erregiing der Sp-Lile 2 ein Kondensator vor-oder parallel geschaltet.
Directly pointing frequency meter.
Directly pointing frequency meters are known in which the amplitude of a tuned oscillating body, for example a tuning fork, is converted into an electrical quantity and transmitted to a pointer instrument. It is also known to provide two tuning forks, one of which is tuned a little lower and the other a little higher than the nominal frequency and whose amplitude changes the ratio of two current intensities with the frequency. With these proposals, the measuring instrument is controlled by currents that are changed proportionally to the amplitude of the oscillation of the tuning fork.
Since the amplitude does not change at the resonance point, one has to work on the steep flank of the resonance curve, which is known to be not a straight line, but a curve with a turning point. The amplitude, which changes with the frequency, therefore has no linear clarity, and the scale is differentiated near the top and bottom.
With the invention, which concerns a direct-pointing frequency meter with a tuning gahel tuned to the target frequency and excited by a current of the frequency to be measured, this disadvantage is eliminated by at least the phase position of one of the tuning fork oscillations in a quotient measuring device approximately proportional alternating current is compared with the phase position of the excitation. You can work in the immediate vicinity of the resonance point.
As is known, however, the phase position in the vicinity of the resonance point changes largely linearly with the deviation from the resonance frequency.
In the drawing, nier embodiments of the invention are shown in Fig. 1 to 4. Parts that correspond to one another are provided with the same reference symbols. luit 1 is the tuning fork., 2 denotes its excitation coil and 3 denotes the measuring instrument.
The tuning fork is precisely tuned to the target frequency, for example 50 Hz, and so that it oscillates with this frequency when excited by a current of the same frequency and not at twice the frequency as with pure alternating current excitation, the change is. In all cases, an additional direct current field is superimposed on the excitation of its excitation coil, which is generated, for example, by a permanent magnet and which only needs to be slightly larger than the alternating field.
In Fig. 1, a coil 4 is connected to the tuning fork, which is immersed in a homogeneous magnetic field generated by the permanent magnet 5 and in which an alternating current is induced when the tuning fork vibrates, which is proportional to the speed of the tuning fork vibration. This alternating current is compared in the quotient measuring device 3 with the voltage of the excitation, and their mutual phase position represents a measure for the frequency of the excitation current.
According to FIG. 2, a tuning fork with strong feedback on the induction of the excitation coil is used and the phase position of the voltage and the current of the excitation in the llessinstrument 3 is measured. The reaction of the tuning fork alif the induction of the excitation coil and thus the phase position between the voltage and current of the excitation change with the frequency of the excitation.
In order to obtain a larger frequency range or a more rapid setting, the tuning fork can be provided with damping, which can be designed as air damping, magnetic damping or liquid damping. The type of damping shown in FIG. 2 by two damper pistons 6 and 7 is particularly useful, since parallel vibrations of the tuning fork ends are also damped. Such damping can be provided in all embodiments of the invention.
In Fig. 3 for photoelectric scanning of the deflection of the tuning fork thesis is provided with a diaphragm 11 and a mirror L9, which are arranged so that when the tuning fork is in the rest position, the diaphragm 11 directs the light beam from the light source just opposite the photocell 9 releases. The photocell currents are conducted via an amplifier 10 to the quotient measuring device 3, to which the excitation voltage is also fed. In the measuring instrument, aneth, in this case, compares the phase position of the excitation voltage with that of the photocell current surges, which arise when the photocell is periodically covered and released from the light source.
Instead of the photocell, a photocell can be provided, and the amplifier can be used.
In the exemplary embodiment according to FIG. 4, instead of the photocell or the photo element, a photoresistor, for example consisting of cadmium sulfide, is provided which, as is well known, has the property of changing its resistance value comparatively very strongly when exposed to t-long exposure. The excitation voltage is on the one hand directly and on the other hand via the photoresistor on the measuring instrument in which the phase position of the excitation is compared with the phase position of the current change resulting from the periodic exposure of the photoresistor.
The voltage at the light source and the excitation voltage must be kept constant or the voltage fluctuations must be compensated for by forming a ratio in relation to the measuring instrument.
In all of the exemplary embodiments of the invention described above, a capacitor is expediently connected upstream or in parallel to compensate for the reactive power of the excitation of the Sp line 2.