DE1068374B - Procedure for frequency measurement with undelayed display - Google Patents

Procedure for frequency measurement with undelayed display

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DE1068374B
DE1068374B DENDAT1068374D DE1068374DA DE1068374B DE 1068374 B DE1068374 B DE 1068374B DE NDAT1068374 D DENDAT1068374 D DE NDAT1068374D DE 1068374D A DE1068374D A DE 1068374DA DE 1068374 B DE1068374 B DE 1068374B
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DE
Germany
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pulses
sawtooth
frequency
voltage
period
Prior art date
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Pending
Application number
DENDAT1068374D
Other languages
German (de)
Inventor
Konstanz Dr.-Ing. Alois Egger (Bodensee)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefunken AG
Original Assignee
Telefunken AG
Publication date
Publication of DE1068374B publication Critical patent/DE1068374B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Details Of Television Scanning (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Frequenzmessung mit unverzögerter Anzeige, bei dem die Spannung der zu messenden Frequenz in eine gleichf requente Impulsfolge mit abwechselnd positiven und negativen Impulsen umgewandelt wird und die Amplitude einer mit den positiven Impulsen synchronisierten Sägezahnschwingung der Periodendauer der zu messenden Schwingung proportional ist.The invention relates to a method for frequency measurement with instantaneous display in which the voltage of the frequency to be measured in an equal frequency pulse sequence with alternating positive ones and negative pulses is converted and the amplitude of a sawtooth wave synchronized with the positive pulses of the period duration of the vibration to be measured is proportional.

Es sind Verfahren zur Frequenzmessung bekannt, bei denen aus der Eingangsschwingung durch Begrenzung der Amplitude eine Rechteckschwingung gewonnen und mit den so entstehenden Rechteckimpulsen ein Kondensator aufgeladen wird. Der Ladestrom dieses Kondensators ist dann proportional der Frequenz. Methods for frequency measurement are known in which the input oscillation is limited by limiting the amplitude obtained a square wave and with the resulting square pulses a capacitor is charged. The charging current of this capacitor is then proportional to the frequency.

Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen als Maß für die zu messende Frequenz die von. der Frequenz der Eingangsspannung abhängige Amplitude einer Sägezahnschwingung dient. Hierbei werden aus der Eingangsspannung in geeigneten Verstärker-, Diffe- ao renzier- und Begrenzerstufen zunächst Spannungsspitzen, also Impulse, gleicher Amplitude gebildet. Diese Impulse werden dann bei einer der bekannten Anordnungen auf das Steuergitter einer Thyrätronröhre gegeben, die über einen Kondensator und einen Widerstand in bekannter Weise Kippschwingungen erzeugt. Diese Kippschwingungen werden dann über einen Kathodenstrahloszillographen sichtbar gemacht und erscheinen auf dessen Leuchtschirm als gerade Linien bestimmter Länge. Dabei werden diese Linien um so kurzer, je höher die Frequenz der zugeführten Spannung ist. Bei einer anderen bekannten Anordnung werden die aus der Eingangsspannung gewonnenen Spannungsspitzen konstanter Amplitude über einen Gleichrichter einer Kondensatorwiderstandsparallelschaltung, deren Zeitkonstante etwa unterhalb der tiefsten zu messenden Frequenz liegt, zugeführt, wobei der Widerstand der Parallelschaltung gegenüber dem inneren Widerstand der Quelle für die Spannungsspitzen so groß gewählt ist, daß die an der Parallelschaltung entstehende Kippspannung, welche als Ablenkspannung für den Kathodenstrahloszillographen dient, eine von der Frequenz der Spannungsspitzen abhängige Amplitude hat.Furthermore, methods are known in which, as a measure of the frequency to be measured, that of. the frequency the input voltage-dependent amplitude of a sawtooth oscillation is used. The Input voltage in suitable amplifier, dif- ao renzier- and limiter stages initially formed voltage peaks, i.e. pulses, of the same amplitude. With one of the known arrangements, these impulses are then transmitted to the control grid of a thyratron tube given the breakover oscillations in a known manner via a capacitor and a resistor generated. These tilting vibrations are then made visible via a cathode ray oscillograph and appear on its luminescent screen as straight lines of a certain length. In doing so, these lines are the shorter the higher the frequency of the applied voltage. In another known arrangement the voltage peaks of constant amplitude obtained from the input voltage are transferred a rectifier of a capacitor resistor parallel circuit, whose time constant is approximately below the lowest frequency to be measured, supplied, where the resistance of the parallel connection to the internal resistance of the source for the Voltage peaks is chosen so large that the breakover voltage that arises at the parallel circuit, which serves as the deflection voltage for the cathode ray oscilloscope, one of the frequency of the voltage spikes has dependent amplitude.

Bei diesen ein Frequenzspektrum laufend anzeigenden Anordnungen, ist das exakte Erkennen einer bestimmten, fest vorgegebenen Frequenz sehr schwierig, bzw. es treten bei der Anzeige bestimmter Frequenzen infolge der hierbei erforderlichen Gleichrichtung und der damit verbundenen Erhöhung der Zeitkonstanten in den Anordnungen unerwünschte Verzögerungen auf.With these arrangements, which continuously display a frequency spectrum, the exact detection of a certain, fixed frequency very difficult, or it occurs when displaying certain frequencies as a result of the rectification required here and the associated increase in the time constants unwanted delays in the orders.

Demgegenüber ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, genau den Zeitpunkt des Durchganges der zu messenden sich ändernden Frequenz durch einen Verfahren zur Frequenzmessung
mit unverzögerter Anzeige
In contrast, the method according to the invention enables precisely the point in time of the passage of the changing frequency to be measured through a method for frequency measurement
with immediate display

Anmelder:Applicant:

Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Siddngenstr. 71
Telefunken GmbH,
Berlin NW 87, Siddngenstr. 71

Dr.-Ing. Alois Egger, Konstanz (Bodensee),
ist als Erfinder genannt worden
Dr.-Ing. Alois Egger, Constance (Lake Constance),
has been named as the inventor

festen, vorgegebenen Frequenzwert zu erfassen und dann unverzögert einen Schaltimpuls auszulösen.to detect a fixed, specified frequency value and then to trigger a switching pulse without delay.

Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht mit Hilfe einer mit der Eingangsfrequenz synchronisierten Sägezahsnschwingung eine exakte und unverzogerte Anzeige, der Momentanfrequenz dadurch, daß die Periodendauer durch Ermittlung einer von der schrägen Sägezahnflanke in einem bestimmten Bruchteil der Periodendauer erreichten Höhe gemessen wird.The method according to the invention achieves a sawtooth oscillation synchronized with the input frequency an exact and undelayed display of the instantaneous frequency by the period duration by determining one of the inclined saw tooth flank in a certain fraction of the period reached height is measured.

Das erfindungsgemäße Verfahren sei nun an -Hand der Fig. 1 und 2 erläutert. Die Zeichnungen zeigen die nachstehenden auftretenden Kurvenformen, d. h. die Augenblickswerte der Spannungen in Abhängigkeit von der Zeit. Fig. 1 zeigt den Fall rein sinusförmiger Schwingungein für drei verschiedene Eingangsfrequenzen, links eine zu große, in der Mitte die Frequenz, deren Auftreten angezeigt werden soll, und rechts eine zu kleine Frequenz. Fig. 2 erläutert den Fall nicht sinusförmiger Schwingungen, die aber gemäß Voraussetzung nicht mehr als zwei Nulldurchgänge in jeder Periode haben.The method according to the invention will now be explained with reference to FIGS. 1 and 2. The drawings show the the following waveforms, d. H. the instantaneous values of the voltages as a function from the time. Fig. 1 shows the case of purely sinusoidal oscillations for three different input frequencies, on the left is too high, in the middle the frequency whose occurrence is to be displayed, and on the right too small a frequency. Fig. 2 explains the case of non-sinusoidal oscillations, but according to the assumption have no more than two zero crossings in each period.

Die in den folgenden Erläuterungen auftretenden, in Klammern gesetzten Buchstaben beziehen sich auf die gleichbezeichneten Zeilen der Fig. 1 und 2.The letters in parentheses that appear in the following explanations refer to the identically labeled lines in FIGS. 1 and 2.

Die zu messende, periodische, im allgemeinen nicht sinusförmige Eingangsspannung mit nur zwei Nulldurchgängen pro Periode (α) bzw. (i) wird zunächst in bekannter Weise durch Verstärkung und doppelseitige Begrenzung in eine rechteckförmige Spannung (V) bzw. (F) umgeformt und durch Differenzieren in eine Folge positiver und negativer Impulse (c) bzw. (!) zerlegt. Weiterhin wird dann, wie bereits vorgeschlagen, die Sägezahnspannung (e) bzw. (»), welche von Null ausgeht, mit den positiven Impulsen, (d) bzw. (w) synchronisiert. Die so entstehende, von der Eingangsfrequenz abhängige Amplitudenhöhe der Sägezahnspannung wird erfindungsgemäß mit einer einstellbaren Gleichspannung («) (s. Zeile e) über ein amplitudenselektives Netzwerk verglichen, welchesThe periodic, generally non-sinusoidal input voltage to be measured with only two zero crossings per period (α) or (i) is first converted into a square-wave voltage (V) or (F) in a known manner by amplification and double-sided limitation and then through Differentiate into a sequence of positive and negative impulses (c) or (!). Furthermore, as already proposed, the sawtooth voltage (e) or (»), which starts from zero, is then synchronized with the positive pulses, (d) or (w). The resulting amplitude level of the sawtooth voltage, which is dependent on the input frequency, is compared according to the invention with an adjustable DC voltage () (see line e) via an amplitude-selective network, which

' 909 647/192'909 647/192

Claims (7)

so arbeitet, daß beim Erreichen' gleiche* Spannungs,-werte ein Impuls abgegeben wird. Damit erhält man aus (d) und (e) eine Impulsfolge (J). Jeder zweite Impuls (J) liegt im, allgemeinen nicht .genau in der Mitte zwischen den beiden !positiven Impulsen, welche β den Periodenbeginn bzw. das Ende anzeigen. In dem. Sonderfall rein sinusförmiger Schwingungen bezeichnen die oben ungenutzt belassenen negativen Impulse der Zeile (c) die·-Mitte der Periode. Wenn man diese Impulse (s. Zeile g) mit den Impulsen (J) so zusammenführt, daß, bei gleichzeitigem Zusammentreffen zweier ein Schaltvorgang ausgelöst Wird, tritt dieser nur bei Gleichheit der zu messenden Frequenz mit der vorbestimmten Frequenz ein. Ist die Frequenz periodisch, aber nicht sinusförmig, wie in Fig. 2 dargestellt, so läßt sich das Verfahren ebenfalls anwenden, nur müssen dann statt der Impulse (g), die in der Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sägezahnflanken liegen sollen, andere erzeugt werden. Dies geschieht in Weiterbildung der ao Erfindung am einfachsten dadurch, daß man die synchronisierte Sägezahnspannung («) um 180° dreht (vgl. c) und durch Amplitudenvergleich der Spannungskurven («) und (0) eine Impulsfolge (p) gewinnt. Mit Hilfe der positiven Impulse (m) können die Impulse, die in den Zeitpunkten der steilen Sägezahnflanke erscheinen, unterdrückt werden, so daß man Impulse (q) genau in der Mitte zwischen den Sägezahnflanken erhält. Die weitere Auswertung erfolgt, wie oben beschrieben. Der Fall nicht sinusförmiger Schwingungen kann entweder durch Feststellung der Perjodenmitte in der dargestellten Weise erfaßt werden, oder man kann sich des Verfahrens ähnlich wie bei sinusförmigen Schwingungen bedienen, wenn das Verhältnis der beiden Halbwellen konstant und bekannt ist, so daß jeder zweite Nulldurchgang die Periode in einem bekannten Verhältnis teilt. Die Gleichspannung μ wird dann so gewählt, daß sie an diesem Teilpunkt der Periode der zu erfassenden Frequenz entspricht. Patentansprüche;works in such a way that when the same * voltage values are reached, a pulse is emitted. This gives a pulse sequence (J) from (d) and (e). Every second pulse (J) is, in general, not exactly in the middle between the two! Positive pulses, which β indicate the beginning or the end of the period. By doing. Special case of purely sinusoidal oscillations denote the above unused negative pulses of line (c) the middle of the period. If you combine these pulses (see line g) with the pulses (J) in such a way that a switching process is triggered when two of them coincide, this only occurs when the frequency to be measured is the same as the predetermined frequency. If the frequency is periodic but not sinusoidal, as shown in FIG. 2, the method can also be used, only then, instead of the pulses (g), which are supposed to lie in the middle between two successive sawtooth edges, other pulses must be generated. In a further development of the invention, the easiest way to do this is to rotate the synchronized sawtooth voltage («) by 180 ° (cf. c) and obtain a pulse sequence (p) by comparing the amplitude of the voltage curves («) and (0). With the help of the positive pulses (m), the pulses that appear at the times of the steep sawtooth flank can be suppressed, so that pulses (q) are obtained exactly in the middle between the sawtooth flanks. The further evaluation takes place as described above. The case of non-sinusoidal oscillations can either be detected by determining the center of the period in the manner shown, or the method similar to sinusoidal oscillations can be used if the ratio of the two half-waves is constant and known, so that every second zero crossing the period in shares a known relationship. The DC voltage μ is then chosen so that it corresponds to the period of the frequency to be detected at this partial point. Claims; 1. Verfahren zur Frequenzmessung mit unverzögerter Anzeige, bei dem die Spannung der zu messendiSn Frequenz in eine gleichfrequente Impulsfolge mit abwechselnd positiven und negativen Impulsen umgewandelt wird und die Amplitude einer mit den positiven Impulsen synchronisierten Sägezahnsehwingung der Periodendauer der zu messenden Schwingung proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodendauer durch Ermittlung einer von der schrägen Sägezahnflanke in einem bestimmten Bruchteil der Periodendauer erreichten Höhe gemessen wird.1. Procedure for frequency measurement with instantaneous display, in which the voltage of the to measure the frequency in a pulse train of the same frequency is converted with alternating positive and negative pulses and the amplitude a sawtooth wave synchronized with the positive pulses of the period duration of the to measuring oscillation is proportional, characterized in that the period duration is determined by one of the inclined saw tooth flank in a certain fraction of the period reached height is measured. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Zahnes, beispielsweise in der Mitte der schrägen Sägezahnflanke, mit einer Gleichspannung verglichen wird, die in dieser Schaltung einer bestimmten Frequenz entspricht. 2. The method according to claim 1, characterized in that the height of the tooth, for example in the middle of the inclined sawtooth flank, is compared with a DC voltage, which in this circuit corresponds to a certain frequency. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erreichen gleicher Spamtttagswerte von Sägezahn- und Vergleichsspannung ein Impuls (/) abgegeben wird.3. The method according to claim 2, characterized in that when the same Spamtday values are reached a pulse (/) is emitted from the sawtooth and reference voltage. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodendauer durch die von der zu messenden Eingangsschwingung abgeleiteten negativen Impulse (g") in einem bestimmten Verhältnis unterteilt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that that the period is derived from the input oscillation to be measured negative momentum (g ") is divided into a certain ratio. 5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammentreffen der Impulse (/) und (g) ein Anzeige- oder Schaltgerät ausgelöst wird.5. The method according to claim 3 and 4, characterized in that when the pulses (/) and (g) coincide, a display or switching device is triggered. 6. Verfahren nach Anspruch 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Impulse genau in der Mitte zwischen den steilen Sägezahnflanken aus der Sägezahnspannung selbst abgeleitet werden, indem man diese («) mit einer um 180° gedrehten, im übrigen gleichen Sägezahnspannung (0) so kotnbi: niert, daß an den Schnittpunkten der steigenden und fallenden Flanken Impulse (p) ausgelöst werden.6. The method according to claim 2, 4 and 5, characterized in that pulses are derived exactly in the middle between the steep sawtooth flanks from the sawtooth voltage itself by turning this («) with a sawtooth voltage (0 ) so kotnbi: niert that pulses (p) are triggered at the intersection of the rising and falling edges. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zweite Impuls (p) durch einen Gegenimpuls (w) ausgelöscht wird.7. The method according to claim 6, characterized in that every second pulse (p) is canceled by a counter pulse (w). In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 692 696.
Considered publications:
German patent specification No. 692 696.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ι 909 €47/192 10.59ι 909 € 47/192 10.59
DENDAT1068374D Procedure for frequency measurement with undelayed display Pending DE1068374B (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE692696C (en) * 1937-11-30 1940-06-25 Aeg Method for the inertia-free recording of frequency changes in electrical vibrations

Patent Citations (1)

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DE692696C (en) * 1937-11-30 1940-06-25 Aeg Method for the inertia-free recording of frequency changes in electrical vibrations

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