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Verfahren zur Messung von Tonträgergeschwindigkeiten Die Standardisierung
von Schallaufzeichnungseinrichtungen gestattet heute den Austausch von Schallaufzeichnungen
über die ganze Welt. Zu diesen Festlegungen gehört neben dem maximalen Aufnabmepegel,
der Aufnahme- und Wiedergaheentzerrung, Bandbreite usw. auch die Festlegung der
Tonträgergeschwindigkeit. Die genaue Einhaltung der Tonträgergeschwindigkeit bei
der Aufnahme wie auch bei ,der Wiedergabe ist notwendig, weil sonst beim Austausch
von Schallaufzeichnungen bei der Wiedergabe eine Veränderung der Tonlage, gegenüber
derjenigen bei der Aufnahme, zu erwarten ist und das menschliche Ohr sehr empfindlich
für eine solche Tonlageveränderung ist. Ganz besonders störend wird dies empfunden,
wenn versucht wird, wie es beim Rundfunkempfang der Fall ist, mit einem eigenen
Instrument der Darbietung zu folgen.
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Die Verwendung von Synchromotoren in den Laufwerken garantiert bereits
in erheblichem Maße eine gute Übereinstimmung der Tonträgergeschwindigkeit bei der
Aufnahme und Wiedergabe, wenn man dabei von der Möglichkeit einer Änderung der Netzfrequenz
absieht. In Ileimtongeräten werden aus Gründen der Billigkeit aber fast ausschließlich
Asynchromotore oder andere geregelte Motore verwendet, mit denen durch den bei Idiesen
Motoren unvermeidlichen elektrischen Schlupf erhebliche Tonträgergesehwindig kei
ts differenzen auftreten können. Da die Laufwerke keine größeren Abweichungen von
der vorgeschriebenen Tonträgergeschwindigkeit als etwa i 2°/oo hatten sollen, ist
eine Messung der absoluten Tonträgergeschwindigloeit unerläßlich.
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Die Tonträgergeschwindigkeit ermittelt sich aus der Gleichung 5 v---
oder v-Ä.f, wobei s dfe in der Zeit t transportierte Tonträgerlänge bzw. # die Wellenlänge
einer Aufzeichnung mit der Frequenz f darstellt.
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Die Messung der Tonträgergescbwindigkeit kanu also auf die Weise
erfolgen, daß ein abgemessenes Tonträgerstfick über das Laufwerk geführt und die
Zeit seines Durchlaufes gestoppt wird. Da es sich bei den gebräuchlichen Tonträgern
um sehr dehnbare Träger handelt, bringt die verschiedene Dehnung beim Durchlauf
und bei der Abmessung der Länge aber eine große Ungenauigkeit in die Messung der
Geschwindigkeit.
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Wegen des zwischen der Tonträgerantriebsrollc und dem Tonträger auftretenden
Schlupfes ist auch die Bestimmung def Tonträgerges chwindigkeit aus der Umfangsgeschwindigkeit
der Antriebsrolle nur sehr ungenau. Eine etwas genauere Bestimmung kann
auf die Weise
dXurchgeführt werden, daß eine am Tonträger anliegende Scheibe mit einer Stroboskop
teilung versehen wird und eine Auszählung der Lichtwechsel über eine begrenzte Zeitdauer
erfolgt, aus der dann mit der Frequenz der Lichtblitze zusammen die Tonträgergeschwindigkeit
berechnet werden kann.
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Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß auch hier zwischen dem Tonträger
und der Stroboskopscheibe ein nicht kontrollierbarer Schlupf auftritt bzw. mit einer
solchen 5 scheibe die Tonträgergeschwin,digkeit am Hörkopf nicht gemessen werden
kann. Dies wäre deshalb notwendig, da infolge der verschiedenen Dehnung des Tonträgers
die Tonträgergeschwindigkeit am Hörkopf anders sein wird als an irgendeiner anderen
Stelle des Laufwerkes. Es wurde ferner versucht, die Tonträgergeschwindigkeit durch
optische Ausmessung der Wellenlänge einer genau ermittelten Frequenz zu bestimmen
Der Nachteil dieses Verfahrens ist aber, daß die Aufzeichnungen bei gedehntem Tonträger,
die Messung aber bei entspanntem Tonträger erfolgt. Man könnte freilich auch während
der Messung den Tonträger dehnen. Die notwendige Dehnung kann jedoch nur sehr ungenau
ermittelt werden. Darüber hinaus ist ein solches Verfahren äußerst umständlich.
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Es wurde nun gefunden, daß man ohne die geschilderten Nachteile und
Schwierigkeiten Tonträgergeschwindigkeiten durch Ermittltung der Wellenlänge
delr
Aufzeichnungs frequenz bestimmen kann, indem man während der Aufnahme die Wellenlänge
elektisch durch Spannungs- oder Phasenvergleich zwischen zwei Abtastorganen oder
zwischen einem Aufzeichnungs- und einem Abtastorgan oder mit einem Abtastorgan,
das mit zwei Spalten ausgerüstet ist, mißt. Zu diesem Zweck kann man wie folgt verfahren:
Die Aufzeichnung einer beliebigen Frequenz f, die zuvor genau ermittelt wurde, wird
durch zwei Hörköpfe, deren Abstand variierbar ist und die - elektrisch gegeneinander
- in Serie geschaltet sind, abgetastet. Stellt man den Abstand zwischen den Spalten
dieser beiden als Abtastorgane dienenden Hörköpfe so ein, daß die Summe der Spannungen
der beiden Hörköpfe ein Minimum wird, dann ist der Abstand zwischen den beiden Spalten
gleich -der Wellenlänge der aufgezeichneten Frequenz J oder eines ganzzahligen Vielfachen
davon.
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Die Ausmessung dieses Abstandes kann mit genügend hoher Genauigkei't
mit einem Meßmikroskop erfolgen.
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Statt dessen kann dieses Verfahren auch mit variabler Frequenz und
festgelegtem Abstand der Spalte durchgeführt werden. Zweckmäßig benutzt man die
zuletzt genannte Ausführungsform, da Generatoren mit veränderlicher Frequenz meistens
zur Verfügung stehen. Durch die Zeichnung (Abb. 1) wird diese Ausführungsform erläutert.
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Der Magnettonträger 1 bewegt sich nacheinander am Aufzeichnungsorgan
2 und an den Abltastofganen 5 und 6 vorbei. Das Aufzeichnungsorgan 2 erhält vom
Tongenerator 4 einen niederfrequenten Magnetisierungsstrom veränderlicher Frequenz,
die mit dem Frequenzmesser 3 gemessen wird. Die Aufzeichnung wird gleichzeitig während
der Aufnahme von den Abtast-organen 5 und 6 abgetastet, deren Spannungssumme von
dem Verstärker 7 verstärkt und danach mit dem Spannungs.messer 8 gemessen wird.
Der Abstand zwischen den Spalten dieser beiden Abtastorgane 5 und 6 wird einmal
fest eingestellt und gemessen. Die Frequenz des Magnetisierungsstromes im Aufzeichnungsorgan
2 wird nun so lange geändert, bis die Spannung am Spannungsmesser 8 ein Minimum
wird. Aus der Aufzeicbnungsfrequenz und aus dem Abstand zwischen den Spalten wird
nun nach den obengenannten Gleichungen die Tonträgergeschwindigkeit berechnet.
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An Stelle des Spannungsabgleiches auf ein Minimum kann aber auch
die empfindlichere Messung des Phasenwinkeis zwischen den Spannungen der beiden
Abtastorgane eintreten, wie das durch die Abb. 2 erläutert wird. Die Aufzeichnung
und Abtastung des Magnettonträgers 1 geschieht in gleicherWeise, wie in Abb. 1 erläutert.
Die von .den hinter die Abtastorgane geschalteten Verstärkern 7 und 9 verstärkten
Spannungen werden einem Pbasenmeßgeräit 10 zugeführt.
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Bei festgelegtem und bekanntem Abstand zwischen den Spalten der bei'den
Abtastorgane 5 und 6 wird bei dem Phasenwinkel Null die Frequenz festgestellt und
die Geschwindigkeit wie oben berechnet.
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An Stelle der Phasenmessung zwischen den Spannungen der beiden Abtastorgane
5 und 6 kann auch eine Phasenmessung zwischen der Spannung eines Abtastorgans 5
und der vom Magnetisierungsstrom durch das Aufzeichnungsorgan 2 an einem eingefügten
Widerstand 11 entstehenden Spannung m.it einem Phasenmeßgerät 10 erfolgen. An Stelle
des Abstandes zwischen den Spalten der beiden Abtastorgane tritt hier der Abstand
zwischen den Spalten des Aufzeichnungs- und Abtastorgans. Die Abb. 3 zeigt das Prinzip
dieser Ausführungsform.
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Eine weitere Möglichkeit der Messung der Tonträgergeschwindigkeit
durch Messung der Wellenlänge besteht darin, daß die in den Abb. 1 bis 3 angegebenen
Abtastorgane 5 und 6 durch ein einziges Abtastorgan ersetzt werden, das zwei Abtastspalte
besitzt, die die Aufzeichnung gleichzeitig abtasten.
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In Abb. 4 sind zwei mögliche Ausführungsformen der für diesen Zweck
geeigneten Abtastorgane dargestellt.
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Die Spalte sind jeweils miit a und a' bezeichnet. Beim Abtastorgan
12 wird die entstehende Spannung mit einem wie in Abb. 1 angegebenen Verstärker
und einem Spannungsmesser gemessen. Beim Abtastorgaii 13 werden die beiden getrennten
Wicklungen, wie ebenfalls in Abb. 1 für zwei Abtastorgane beschrieben, über einen
Verstärker einem Spannungsmesser zugeführt.
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Verwendet man zwei Spalten in definiertem Abstand und eine parallel
zum Tongenerator oder zum Ausgang des Schallaufzeichnungsgerätes geschalteten Frequenzmesser,
dann kann die Eichung der Skala des Frequenzmessers in der Einheit der Tonträgergeschwindigkeit
erfolgen. Sehr hohe Genauigkeit der Messung wird erreicht, wenn man die Wellenlänge
der Aufzeichnung kleiner als den Abstand der Abtastspalte wählt. Wird der Abstand;
zwischen den Spalten gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Wellenlänge der aufgezeichneten
Frequenz gewählt, so wird die Meßgenauigkeit erheblich erhöht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß an jeder beliebigen
Stelle, bei jedem beliebigen Tonträger die wahre Tonträgergeschwindigkeit mit genügend
hoher Genauiglseit ermittelt werden kann.
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Wird in Verbindung mit diesem Verfahren noch der in der Einheit der
Tonträgergeschwindigkeit geeichte Frequenzmesser verwendet, dann kann die Geschwindigkeit
sofort abgelesen werden.
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Die Awfæichnungs- und Abtastorgane werden gemeinsam in einem besonderen
Bauelement untergebracht, ähnlich der gemeinsamen Anordnung eines Lösch-, eines
Sprech- und eines Hörkopfes in einem sogenannten Kopfträger.
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Für die Messung werden der Generator und die zur Messung verwendeten
Anzeigeinstrumente gemeinsam in einem Gerät untergebracht.
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Außer den in der Einleitung genannten Verfahren zur Tonträgermessung
beschreiben zwei USA.-Patentschriften 2 602 837 und 2 576 424 Verfahren, I)ei denen.
mit Hilfe eines Magnettonverfahrens Umfangsgeschwfndigkeiten oder Zuggeschwindigkeiten
gemessen werden. In beiiden Fällen erfolgen Aufzeichnung und Abtastung jedoch nicht
gleichzeitig, sondern zu getrennten Zeiten. Ferner ist bei diesen beiden genannten
Verfahren zu berücksichtigen, daß starre Magnettonträger benutzt werden, die eine
einmal erhaltene Aufzeichnung wellenlängengetreu festhalten und während der Messung
keine Verformung erfahren.
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PATENTANSPR ç CIIE 1. Verfahren zur Messung von Tonträgergeschwindigkeiten
durch Ermittlung der Wellenlänge der Aufzeichnungsfrequenz, dadurch gekennzeichnet,
daß man während der Aufnahme die Wellenlänge elektrisch durch Spannungs- oder Phasenvergleich
zwischen zwei Abtastorganen oder zwischen einem Aufzeichnungs- und einem Abtastorgan
oder mit einem Abtastorgan, das mit zwei Spalten ausgerüstet ist, mißt.