DE1032425B

DE1032425B - Method for investigating the microphone effect of electron tubes

Info

Publication number: DE1032425B
Application number: DEE12898A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ivan Peter Valko
Original assignee: Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
Current assignee: Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
Priority date: 1956-05-14
Filing date: 1956-09-03
Publication date: 1958-06-19

Description

Verfahren zur Untersuchung des Mikrophoneffektes von Elektronenröhren Unter der Bezeichnung Mikrophoneffekt von Elektronenröhren wird jene Erscheinung verstanden, die darin besteht, daß im Anodenkreis der Röhre als Folge mechanischer Einwirkung ein störender elektrischer Strom auftritt. In Radioapparaten entsteht nach der Verstärkung dieses Zeichens ein Ton. In elektronischen Meßgeräten kann die Erscheinung zu falschen Meßergebnissen führen. Method for the investigation of the microphone effect of electron tubes This phenomenon is known as the microphone effect of electron tubes understood, which consists in that in the anode circuit of the tube as a result of mechanical Exposure to an interfering electrical current occurs. Arises in radio sets after the reinforcement of this sign a sound. In electronic measuring devices can the phenomenon lead to incorrect measurement results.

Die Ursache der Erscheinung liegt darin, daß der Aufbau der Elektronenröhre nicht vollständig starr ist. Zwecks leichter Montage wird in den Glimmerscheibchen der einzelnen Elektrodenhalterungen für die Elektroden ein gewisses Spiel gesichert. Als Folge lang anhaltender mechanischer Einwirkungen, z. B. The cause of the phenomenon is that the structure of the electron tube is not completely rigid. For the purpose of easy assembly, is in the mica washer the individual electrode holders for the electrodes secured a certain amount of play. As a result of long-lasting mechanical influences, e.g. B.

Erschütterungen, wird dieses Spiel durch die gegenseitige Reibwirkung zwischen den Glimmerplättchen und den metallischen Teilen mit der Zeit vergrößert.Vibrations, this game is due to the mutual friction effect between the mica platelets and the metallic parts increased over time.

Auch die Gitterrippen, die Gitterwindungen, ferner die Kathodenröhre und der Heizfaden können Kontinuitätsschwingungen ausführen. Insbesondere die Änderung des Abstandes zwischen Gitter und Anode, ferner zwischen Kathode und Gitter und des Abstandes zwischen den Gitterwindungen sind jene kritischen Abstandsänderungen, welche sich periodisch wiederholen und ähnliche Wirkungen ausüben wie die Steuerung im Eingang des Gitterkreises, wodurch im Anodenkreis verstärkte Signale! entstehen.Also the grid ribs, the grid windings, and also the cathode tube and the filament can carry out continuity vibrations. In particular the change the distance between grid and anode, furthermore between cathode and grid and of the distance between the lattice turns are those critical changes in distance which repeat themselves periodically and have similar effects as the control in the input of the grid circle, which means that the signals in the anode circuit are amplified! develop.

Fiir die Wirkungsweise einer Elektronenröhre ist das Maß des Mikrophoneffektes entscheidend, also wie stark jenes nützliche Signal ist, welchem die durch den Mikrophoneffekt verursachte Stromänderung entspricht. Von zwei Röhren ist nicht jene Röhre die fehlerhaftere, welche auf eine mechanische Erschütterung oder auf einen Schlag mit einer größeren Stromänderung reagiert, sondern jene, bei welcher das entstandene Zeichen einer größeren Eingangsspannung entspricht. For the mode of operation of an electron tube is the measure of the microphone effect decisive, i.e. how strong that useful signal is, which one is caused by the microphone effect caused current change corresponds. Of two tubes, it is not that tube that is more faulty, which on a mechanical shock or in one stroke with a larger one Current change reacts, but those in which the resulting sign is a corresponds to a higher input voltage.

Es sind bereits Verfahren und Einrichtungen zur Rauschmessung sowie Röhrenprüfeinrichtungen zur Messung der Anodenspannung bekannt. There are already methods and devices for measuring noise as well Tube testing devices for measuring the anode voltage are known.

Es ist auch bekannt, den Mikrophoneffekt unter Verwendung mechanischer Erschütterungen hzw. It is also known to use the microphone effect using mechanical Vibrations hzw.

Schwingungen zu messen.Measure vibrations.

Zum Prüfen des Mikrophoneffektes von Elektronenröhren sind insbesondere folgende Verfahren bekannt: Bei dem einen dieser Verfahren wird die mikrophonische Erregung unter überwachten Umständen untersucht. Die einen Mikrophoneffekt aufweisende Röhre wird in die eine Stufe eines Empfängers oder eines Verstärkers geschaltet. Die Rückkopplung der durch den Mikrophoneffekt verursachten akustischen Schwingungen erfolgt über den Lautsprecher oder auf mechanischem Wege über das Chassis oder auf akusti- schem Wege mit Hilfe der Tonschwingungen. Das Verfahren ergibt kein verläßliches Resultat, da die mechanischen bzw. akustischen Schwingungen von der Resonanzkurve des Lautsprechers, von den geometrischen Daten, von der Entstehung stehender Wellen und von der Lage des Lautsprechers und der Röhre in einem solchen Maß abhängen, daß die in verschiedenen Einrichtungen erhaltenen Resultate kaum einen Zusammenhang miteinander aufweisen. For testing the microphone effect of electron tubes are in particular the following methods are known: One of these methods is the microphonic Arousal examined under monitored circumstances. The one exhibiting a microphone effect Tube is connected to one stage of a receiver or an amplifier. The feedback of the acoustic vibrations caused by the microphone effect takes place via the loudspeaker or mechanically via the chassis or on acoustic with the help of the sound vibrations. The method does not give a reliable one Result, because the mechanical or acoustic vibrations from the resonance curve of the loudspeaker, of the geometrical data, of the formation of standing waves and depend on the position of the loudspeaker and the tube to such an extent that that the results obtained in different institutions have little connection have with each other.

Nach einem anderen Verfahren wird durch ein mechanisches Element, z. B. einen hölzernen Hammer, ein kleiner Schlag gegen die im Betrieb stehende Röhre ausgeführt, wonach die Amplitude und der Dämpfungsfaktor des entstandenen Schwingangsgemisches gemessen wird. Auch dieses Verfahren ist nicht verläßlich, da die Resultate eine starke Streuung aufweisen und nur statistisch ermittelt werden können. According to another method, a mechanical element, z. B. a wooden hammer, a small blow to the operating tube executed, after which the amplitude and the damping factor of the resulting vibration mixture is measured. This method is also not reliable because the results are a show strong scatter and can only be determined statistically.

Die Hauptursache liegt darin, daß keine Sicherheit dafür geboten ist, daß jeder Schlag unter gleichen Umständen erfolgt. Ferner sind die erhaltenen Resultate nicht kennzeichnend für die Wirkungsweise der Röhre. Der Schlag erregt nämlich nicht mit gleicher Wahrscheinlichkeit die möglichen verschiedenen Elektrodenresonanzen. Dies wäre nur möglich, wenn die Zeitdauer des Schlagens unendlich kurz wäre. In diesem Falle wäre das Fourier-Spektrum des Einheitsimpulses bei allen Frequenzen von der gleichen Amplitude. Da jedoch die besagte Zeitdauer eine endliche ist, verringert sich die Größe der Komponenten hoher Frequenz, so daß die Erregung geringer ist. Die Schläge heben also die Resonanzen geringer Frequenz heraus und unterdrücken jene einer höheren Frequenz.The main cause is that there is no security that every strike is made under the same circumstances. Further are the results obtained not indicative of the operation of the tube. The blow does not excite the possible different electrode resonances with the same probability. This would only be possible if the duration of the striking were infinitely short. In in this case the Fourier spectrum of the unit pulse would be at all frequencies of the same amplitude. However, since said period of time is finite, it is reduced the size of the high frequency components so that the excitation is less. the Impacts lift out the resonances of low frequency and suppress those of a higher frequency.

Man hat es auch versucht, die vollständige Resonanzkurve der Elektronenröhre als die eines komplizierten mechanischen Schwingungssystems aufzunehmen. Dies kann dadurch erfolgen, daß man die Röhre einer akustischen Einwirkung aussetzt, z. B. in einem kleinen Raum der Einwirkung von Tonschwingungen, die durch einen Lautsprecher erzeugt werden. Der Lautsprecher wird aus einem besonderen Tongenerator gespeist und die Steuerung so geregelt, daß die Größe des Schalldruckes bei jeder Frequenz gleich groß sei. Attempts have also been made to obtain the complete resonance curve of the electron tube than that of a complicated mechanical vibration system. This can be done by exposing the tube to acoustic action, e.g. B. in a small room of the action of sound vibrations through a loudspeaker be generated. The loudspeaker is fed from a special tone generator and the controller regulated so that the magnitude of the sound pressure at each frequency is the same size.

Es wird die Größe des durch den Mikrophoneffekt erzeugten Signals als Funktion der Frequenz gemessen. Die Schwäche des Verfahrens liegt darin, daß sich der Schalldruck in jedem geschlossenen Raum von Punkt zu Punkt stark ändert und so das Regeln unsicher ist.It becomes the size of the signal produced by the microphone effect measured as a function of frequency. The weakness of the process is that the sound pressure in any closed space changes significantly from point to point and so that rules are insecure.

Bei einem anderen allgemein üblichen bekannten Verfahren wird die Röhre mit Hilfe eines elektrodynamischen Vibrators unmittelbar in mechanische Schwingungen versetzt. Auch bei diesem Verfahren ist die Erregung von sinusförmigem Charakter, und das Signal wird in Abhängigkeit der Frequenz untersucht. Auch dieses Verfahren weist mehrere Nachteile auf. Es ist vor allem zu beachten, daß die Resonanzkurve einer mikrophonischen Röhre recht oft nadelspitzenartige Resonanzstellen aufweist. Erfolgt das Registrieren mit Hilfe einer mechanischen Vorrichtung, so ermöglicht die Massenträgheit der Einrichtung das richtige Aufzeichnen der Spitzen in der hierzu zur Verfügung stehenden kurzen Zeit nicht. Man muß auch aus bestimmten Gründen mit dem Schallgenerator das Frequenzband zu schnell abtasten, damit die einzelnen mechanischen Resonanzen den durch die Dämpfung bestimmten stationären Wert erreichen können. Da die notwendige Einschwingzeit bei den verschiedenen Spitzen verschieden ist, erscheinen diese im Diagramm in einer verzerrten Form. In another well-known method, the With the help of an electrodynamic vibrator, the tube is immediately converted into mechanical vibrations offset. In this procedure, too, the excitation is sinusoidal in character, and the signal is examined as a function of the frequency. This procedure too has several disadvantages. It is especially important to note that the resonance curve a microphone tube quite often has needle-point-like resonance points. If the registration takes place with the aid of a mechanical device, then this is made possible the inertia of the device the correct recording of the peaks in this short time available. You have to go with them for certain reasons the sound generator scan the frequency band too quickly, so that the individual mechanical Resonances can reach the stationary value determined by the damping. Since the necessary settling time is different for the different peaks, these appear in the diagram in a distorted form.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Aufnahme nur die Größe des Mikrophoneffektsignals ergibt, man jedoch keine Aufklärung darüber erhält, welche Frequenzen in diesem Signal vertreten sind. Another disadvantage is that the inclusion is only size of the microphone effect signal, but no explanation is given as to which Frequencies are represented in this signal.

Das Zeichen ist in gewissen Fällen eine lineare Funktion der Erregung, enthält jedoch manchmal insbesondere deren höhere Harmonische. Zwischen den beiden Fällen besteht jedoch in bezug auf eine etwaige Selbsterregung ein sehr wesentlicher Unterschied: Ist im Signal die Grundfrequenz nur schwach vertreten, so ist audi das Maß der Rückkopplung gering, damit auch die Gefahr der Selbsterregung. Man würde eine vollständige Aufklärung erst dann erhalten, wenn man das Signal einer Frequenzanayse unterwerfen würde.The sign is in certain cases a linear function of excitation, however, sometimes includes their higher harmonics in particular. Between the two Cases, however, there is a very important factor in terms of any self-excitement Difference: If the fundamental frequency is only weakly represented in the signal, then audi the amount of feedback is low, so there is also a risk of self-excitement. One would A complete explanation will only be obtained when you have the signal of a frequency analysis would submit.

Dadurch wäre jedoch das Verfahren zu sehr kompliziert, da man hierzu einen kostspieligen und deshalb schwer zugänglichen Tonfrequenzspektroineter benötigen würde.However, this would make the process too complicated, since one would have to do this need an expensive and therefore difficult to access audio frequency spectroineter would.

Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum einfachen und leicht auswertbaren Messen des Milerophoneffektes von Elektronen röhren in der Weise, daß man als Resultat einen für den Mikrophoneffekt der Röhre kennzeichnenden einzigen Wert erhält. Im Sinne der Erfindung wird zu diesem Zweck die auf ihren Mikroplioneffekt zu nutersuchende Röhre innerhalb beliebiger Frequenzgrenzen durch ein mechanisches weißes Rauschen erregt und die infolge dieser Erregung im Anodenkreis entstehende Spannung gemessen. Der auf diese Weise gemessene Spannungswert bestimmt jene Erregung im EingangskFeis. welche unter normalen Betriebsverhältnissen der Röhre eine Anodenspannung derselben Größe erzeugen kann. The invention provides a method for simple and easy evaluable measurement of the Milerophone effect of electrons tube in such a way that the result is a unique characteristic of the tube's microphone effect Value. For this purpose, in the context of the invention, the microplion effect Tube to be searched within any frequency limits by a mechanical one excites white noise and the resulting excitation in the anode circuit Voltage measured. The voltage value measured in this way determines that excitation in the entrance ice. which under normal operating conditions of the Tube an anode voltage can produce the same size.

In dieser Beschreibung und den Patentansprüchen wird unter dem Ausdruck »weißes Rauschen« ein Rauschen verstanden, dessen Fourier-Spektrum innerhalb beliebig gewählter Frequenzgrenzen bei jeder Frequenz vollständig gleichmäßig ist. Es handelt sich also um ein Rauschen, in welchem die Schwingungen aller Frequenzen mit derselben Amplitude vorhanden sind. In this description and the claims, the expression "White noise" means noise whose Fourier spectrum is arbitrary selected frequency limits is completely uniform at each frequency. It deals thus it is a noise in which the vibrations of all frequencies coincide with the same Amplitude are present.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Further details of the invention will become more detailed with reference to the drawing explained.

Die Zeichnung zeigt als Beispiel eine Schaltanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung. The drawing shows, as an example, a switching arrangement for implementation of the method according to the invention.

Mit dem Rauschgenerator 1 wird ein elektrisches weißes Rauschen innerhalb beliebiger Frequenzgrenzen erzeugt. Dieses elektrische weiße Rauschen wird vorteilhaft unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 2 in einem elektromechanischen Wandler 3 in ein mechanisches weißes Rauschen umgewandelt und mit diesem weißen Rauschen die zu untersuchende Elektronenröhre 4 erregt bzw. in mechanische Schwingungen versetzt. Die Anodenspannung der Elektronenröhre 4 wird zweckmäßig unter Zwischenschaltung eines Meßverstärkers 5 einem Anzeigeinstrument 6 zugeführt. With the noise generator 1, an electric white noise becomes inside any frequency limits generated. This electrical white noise becomes beneficial with the interposition of an amplifier 2 in an electromechanical converter 3 converted to mechanical white noise and with that white noise the electron tube 4 to be examined is excited or set into mechanical vibrations. The anode voltage of the electron tube 4 is expediently interposed a measuring amplifier 5 is supplied to a display instrument 6.

Der Rauschgenerator 1 kann entweder ein an sich bekannter elektrischer Widerstandsrauschgenerator oder ein Schrotrauschgenerator oder ein mit einer ein Gas enthaltenden Röhre arbeitender Rauschgenerator od. dgl. sein. The noise generator 1 can either be a known electrical one Resistive noise generator or a shot noise generator or one with one Gas-containing tube operating noise generator or the like. Be.

Der elektromechanische Wandler 3 ist ein solcher, der, durch ein weißes Rauschen oder im allgemeinen durch einen Strom oder eine Spannung konstanter Amplitude gespeist, für die Röhre mit einer kleines Masse eine Beschleunigung konstanter Amplitude erzeugt. The electromechanical converter 3 is one that, by a white noise or in general by a current or a voltage constant Amplitude fed, for the tube with a small mass an acceleration more constant Amplitude generated.

Die zu untersuchende Elektronenröhre 4 wird mit dem weißen Rauschen vorteilhaft derart erregt, daß die erregende Schwingung je eine Komponente in der Richtung der Symmetrieachse der Röhre als auch in einer zu dieser senkrechten Richtung aufweist. Um dies zu erreichen, wird die Röhre unter einem Winkel zur Richtung der erregenden Schwingung angeordnet, welche kleiner als eirx rechter Winkel ist und vorteilhaft 450 beträgt. The electron tube 4 to be examined becomes with the white noise advantageously excited in such a way that the exciting vibration is one component in each Direction of the axis of symmetry of the tube as well as in a direction perpendicular to this having. To do this, the tube is at an angle to the direction of the arranged exciting oscillation, which is smaller than eirx right angle and is advantageously 450.

Die Frequenzgrenzen des zur Untersuchung gewählten Frequenzbandes werden entsprechend den jeweiligen Umständen, z. B. vorteilhaft zwischen 50 und 5000 Hz, gewählt Vorteilhaft liegt die untere Grenze nicht unter der Periode der Netzspannung (50 Hz), um das Netzgeräusch zu vermeiden. Eine obere Grenze von 5000 Hz genügt bereits praktisch in fast allen Fällen. The frequency limits of the frequency band selected for the examination are made according to the circumstances, e.g. B. advantageous between 50 and 5000 Hz, selected. The lower limit is advantageously not below the period of the Mains voltage (50 Hz) to avoid mains noise. An upper limit of 5000 Hz is sufficient in almost all cases.

Das Verfahren nach der Erfindung zum Prüfen des Mikrophoneffektes von Elektronenröhren weist den Vorteil auf, daß in demselben keine unterschiedlichen Frequenzen eine Rolle spielen, sendern die integrale Wirkung des gesamten gewählten Frequenzbereiches durch einen einzigen numerischen Wert gekenuzeichnef wird. Außer für Laboratoriumszwecke eignet sich das Verfahren vorteilhaft auch zur Anwendung in der Massenfabrikation zum Untersuchen und Sortieren der fertigen Röhre in bezug auf ihren Mikrolorlefelrt. The method of the invention for testing the microphone effect of electron tubes has the advantage that no different Frequencies play a role in broadcasting the integral effect of the entire chosen Frequency range is identified by a single numerical value. Except the method is also advantageously suitable for use in laboratory purposes in mass production related to inspecting and sorting the finished tube on their microlorlefelrt.

Da durch das Verfahren die zulässige maximale Mikrophonef elctneigùrlg der Röhre mit einem einzigen Zahlenwert gekennzeichnet werden kann, werden die zu untersuchenden Röhren der beschriebenen Prüfmig unterworfen und die sich als Resultate ergebender Meßwerte mit einem im voraus festgesetzten Maximum verglichen. Auf diese Weise kann es festgestellt werden, ob die Röhre in bezug auf den Mikrophoneffekt den gestellten Forderungen entspricht oder als Ausschuß zu bewerten ist.Since the procedure limits the maximum allowable microphone elctneigùrlg the tube can be identified with a single numerical value, which are too examined tubes subjected to the test described and the results resulting Measured values compared with a predetermined maximum. In this way it can be determined whether the tube has regard to the microphone effect corresponds to the demands made or is to be assessed as a committee.

PATENTANSPRUCEIE 1. Verfahren zur Untersuchung des Mikrophoneffektes von Elektronenröhren unter Verwendung mechanischer Schwingungen und durch Messung der hierdurch im Anodenkreis entstehenden Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß die zu untersuchende Röhre zwischen beliebigen Frequenzgrenzen durch ein mechanisches weißes Rauschen erregt wird. PATENT CLAIM 1. Method for the investigation of the microphone effect of electron tubes using mechanical vibrations and by measurement the resulting voltage in the anode circuit, characterized in that the tube to be examined between any frequency limits by a mechanical white noise is excited.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that the mechanical white noise with the help of a noise generator and an electromechanical converter is produced.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that those in the anode circuit of the tube to be examined by the mechanical white noise resulting voltage measured after connecting an electronic amplifier will.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that that the excitation vibrations hit the tube to be examined at an angle, which is smaller than a right angle.

Considered publications: German Patent Specifications No. 875 696, 963 263; U.S. Patent Nos. 2,399,859, 2,487,599, 2,685,671, 2,721 971; Valvo reports, Vol. II, Issue 1, January 1956, pp. 38 to 44.