DE1147691B

DE1147691B - Calibration device for measurements of amplitude and / or phase fluctuations of electrical voltages with display devices

Info

Publication number: DE1147691B
Application number: DEW28773A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Guenther Hoffmann; Dipl-Ing Frank Coenning
Original assignee: GOLTERMANN
Current assignee: GOLTERMANN
Priority date: 1960-10-24
Filing date: 1960-10-24
Publication date: 1963-04-25

Description

Eicheinrichtung für Messungen von Amplituden- und/oder Phasenschwankungen elektrischer Spannungen mit Sichtgeräten Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur quantitativen Bestimmung von Amplituden- und/oder Phasenschwankungen elektrischer Spannungen. Solche Messungen werden vorzugsweise mit Hilfe von Kathodenstrahloszillographen durchgeführt. Calibration device for measurements of amplitude and / or phase fluctuations electrical voltages with display devices The invention relates to an arrangement for quantitative determination of amplitude and / or phase fluctuations electrical Tensions. Such measurements are preferably made with the aid of cathode ray oscilloscopes carried out.

Es sind Elektronenstrahloszillographen bekannt, bei denen zur Bestimmung der Größe der auf dem Bildschirm dargestellten Meßspannung, diese über einen Amplitudenbegrenzer mit einer einstellbaren Schwelle geleitet wird. Zur Bestimmung der Größe der Meßspannung wird die Schwellenspannung so eingestellt, daß sich eine Abplattung des Oszillogrammscheitels ergibt. Der Scheitelwert der Meßspannung ist dann von einer dem Begrenzer zugeordneten Skala ablesbar. Die Einrichtung eignet sich zur Bestimmung von Scheitelwerten, jedoch nicht zur Ermittlung von Amplitudenschwankungen, da der gesamte Kurvenzug eine Beschneidung erfährt und somit geringfügige Änderungen der Amplitude nicht wahrgenommen werden können. There are known electron beam oscilloscopes in which to determine the size of the measurement voltage displayed on the screen, this via an amplitude limiter with an adjustable threshold. To determine the size of the measuring voltage the threshold voltage is set in such a way that the oscillogram apex flattens out results. The peak value of the measuring voltage is then assigned to the limiter by one Readable scale. The facility is suitable for determining peak values, however not for determining amplitude fluctuations, since the entire curve is a clipping experiences and thus minor changes in amplitude are not perceived can.

Es ist auch ein Oszillograph mit einer Elektronenstrahlröhre bekannt, bei dem zur quantitativen Auswertung der auf dem Bildschirm dargestellten physikalischen Größe, als Eichspannung ein Impuls definierter Amplitude verwendet wird, der additiv auf den Eingang des oder der den Ablenkplatten zugeordneten Kanäle geschaltet wird. Diese Anordnung eignet sich nur zur Bestimmung des Absolutwertes von Amplitudenschwankungen und weist den Nachteil auf, daß bei verschiedenen zu messenden Spannungen unterschiedlicher Amplitude, aber etwa gleicher relativer Amplitudenschwankungen, jeweils ein entsprechender Überl agerungsimpuls gewählt werden muß. An oscilloscope with a cathode ray tube is also known, in the case of the quantitative evaluation of the physical ones displayed on the screen Size, a pulse of defined amplitude is used as calibration voltage, which is additive is switched to the input of the channel or channels associated with the deflection plates. This arrangement is only suitable for determining the absolute value of amplitude fluctuations and has the disadvantage that different voltages to be measured are different Amplitude, but about the same relative amplitude fluctuations, each with a corresponding one Overl agerungsimpuls must be selected.

Die Nachteile der bekannten Einrichtungen werden bei der Anordnung nach der Erfindung dadurch vermieden. daß die zu untersuchende Spannung über ein Netzwerk gelangt, dessen Amplituden- und'oder Phasenübertragungsmaß periodisch um einen definierten Betrag sprungartig verändert wird, so daß der Spannung eine Eichgröße überlagert ist, und daß nach einer Amplituden- undíoder Phasendemodulation diese Spannung auf die Ablenkplatten des Oszillographen geschaltet ist. The disadvantages of the known devices are in the arrangement avoided according to the invention. that the voltage to be examined is about a Network arrives whose amplitude and phase transfer factor periodically is changed abruptly by a defined amount, so that the voltage is a calibration variable is superimposed, and that after an amplitude undíoder phase demodulation this Voltage is applied to the deflection plates of the oscilloscope.

Die Anordnung nach der Erfindung hat gegenüber den bekannten Verfahren unter anderem die Vorteile größerer Meßgenauigkeit und einfacherer Bedienung. The arrangement according to the invention has over the known methods among other things, the advantages of greater measuring accuracy and easier operation.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail with reference to the drawings.

Abb. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung; Abb. 2 zeigt eine mögliche Ausführung der Steuereinrichtung für das Eichnetzwerk; Abb. 3 zeigt eine andere Ausführung der Steuereinrichtung für das Eiclmetzwerk; Abb. 4 zeigt eine weitere Ausführung der genannten Steuereinrichtung. Fig. 1 shows a basic circuit diagram of the arrangement according to the invention; Fig. 2 shows a possible embodiment of the control device for the calibration network; Fig. 3 shows another embodiment of the control device for the egg network; Fig. 4 shows a further embodiment of the control device mentioned.

In dem Prinzipschaltbild nach Abb. 1 ist mit 1 ein Eichnetzwerk bezeichnet, dessen Amplituden- und/ oder Phasenübertragungsmaß mittels einer (nicht gezeichneten) Steuereinrichtung periodisch definiert verändert wird. 2 ist ein Phasen- und 3 ein Amplitudendemodulator. Mit 4 ist symbolisch ein Schalter angedeutet, der mechanischer oder elektronischer Art sein kann, mit dem, für den Fall eines einfachen mechanischen Umschalters. die jeweils gewünschte Meßkurve gewählt wird: In Stellung list dann auf dem Schirm des Braunschen Rohres 5 die Kurve für die Auswertung von Amplitudenschwankungen und in Stellung II diejenige für die Auswertung von Phasenschwankungen zu sehen. Wird der Schalter 4 z. B. als elektronischer Schalter ausgeführt, so können beide Kurven gleichzeitig beobachtet werden. In the basic circuit diagram according to Fig. 1, 1 denotes a calibration network, its amplitude and / or phase transfer rate by means of a (not shown) Control device is periodically changed in a defined manner. 2 is a phase and 3 is a Amplitude demodulator. A switch is symbolically indicated by 4, the mechanical one or electronic type, with which, in the case of a simple mechanical Toggle switch. the desired measurement curve is selected: Then in the list position on the screen of the Braun tube 5 the curve for the evaluation of amplitude fluctuations and in position II the one for evaluating phase fluctuations can be seen. If the switch 4 z. B. designed as an electronic switch, so can both Curves are observed simultaneously.

Liegt am Eingang der Schaltung nach Abb. 1 z. B. eine Spannung a, so ist nach dem Eichnetzwerk 1 eine Spannung b vorhanden: Da das Amplituden-bzw. Phasenübertragungsmaß des Eichnetzwerks periodisch um einen definierten Betrag geändert wird, ist dem Meßsignal nach dem Passieren dieses Netzwerks eine Eichgröße überlagert. (Die Frequenz, mit der das Eichnetzwerk definiert verändert wird, ist dabei vor- zugsweise kleiner als die Frequenz des Meßsignals.) Das Signal b wird dann in einem Phasendemodulator 2 bzw. in einem Amplitudendemodulator 3 demoduliert, und je nach der Stellung (1, II) und der Art (mechanisch, elektronisch) des Schalters 4 kann mit Hilfe des Braunschen Rohres 5 das Bild c oder d oder es können beide Bilder gleichzeitig beobachtet werden. In den Bildern c und d ist je eine Kurve mit einem definierten Sprung vorhanden, der bei c einer exakten Amplitudenänderung AAA (z.B. 1 0/o) und bei d einer exakten Phasenänderung .dqg rp (z. B. 1) entspricht. Is at the input of the circuit according to Fig. 1 z. B. a voltage a, so there is a voltage b after the calibration network 1: Since the amplitude or. Phase transfer factor of the calibration network changed periodically by a defined amount a calibration variable is superimposed on the measurement signal after it has passed through this network. (The frequency with which the calibration network is changed in a defined manner is preferably smaller than the frequency of the measurement signal.) The signal b is then in a phase demodulator 2 or demodulated in an amplitude demodulator 3, and depending on the position (1, II) and the type (mechanical, electronic) of the switch 4 can be done with the help of the Braunschen Tube 5 the image c or d or both images can be observed at the same time. In pictures c and d there is a curve with a defined jump, the one at c an exact change in amplitude AAA (e.g. 1 0 / o) and at d an exact one Phase change corresponds to .dqg rp (e.g. 1).

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht also eine bequeme und genaue Auswertung von Amplituden- und Phqasenschwankungen besonders in den Fällen, in denen kleinere Schwankungen festgestellt werden sollen. Der Vorteil der Anordnung nach der Erfindung gegenüber bekannten Einrichtungen besteht insbesondere darin, daß, wenn z. B. Signale verschiedener Amplitude, aber etwa gleicher relativer Amplitudeuschwankungen untersucht werden, der Betrag der definierten Änderung des Eichnetzwerks nicht geändert werden muß. The arrangement according to the invention thus enables a convenient and precise Evaluation of amplitude and phase fluctuations, especially in those cases in which minor fluctuations should be detected. The advantage of the arrangement according to the invention compared to known devices consists in particular in that, if z. B. Signals of different amplitude, but about the same relative amplitude fluctuations are examined, the amount of the defined change in the calibration network is not changed must become.

Sollen bei den bekannten Einrichtungen kleinere Amplitudenschwankungen festgestellt werden, so ist zur Erhöhung der Meßgenauigkeit eine starke Dehnung der Auslenkung in Y-Richtung des Braunschen Rohres nötig. Infolgedessen muß der Nullpunkt unterdrückt werden, damit die Hüllkurve des Meßsignals sichtbar wird. - Dies ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht erforderlich, da nach dem Amplitudendemodulator 3 keine Gleichspannungsanteile mehr vorhanden sind und deshalb unabhängig von der Amplitude des Signals die Hüllkurve auf dem Braunschen Rohr 5 sichtbar ist. Should smaller amplitude fluctuations in the known devices be determined, a strong elongation is required to increase the measurement accuracy the deflection in the Y-direction of the Braun tube is necessary. As a result, the Zero point must be suppressed so that the envelope curve of the measurement signal becomes visible. - This is not necessary in the arrangement according to the invention, since after the amplitude demodulator 3 no more DC voltage components are present and therefore independent of the Amplitude of the signal the envelope curve on the Braun tube 5 is visible.

Ist für die Meßanordnung nur ein relativ kleines Auflösungsvermögen erforderlich, d. h., sollen größere Amplitudenschwankungen (einige Prozent) festgestellt werden, so kann eine Amplitudendemodulation unterbleiben. (Der Amplitudendemodulator 3 könnte dann wegfallen.) Dann wäre auf dem Schirm des Braunschen Rohres 5, vorausgesetzt Schalter 4 befindet sich in Stellung I, das Bild e zu sehen. Is only a relatively small resolving power for the measuring arrangement required, d. That is, larger amplitude fluctuations (a few percent) are to be determined amplitude demodulation can be omitted. (The amplitude demodulator 3 could then be omitted.) Then there would be 5 on the screen of the Braun tube, provided Switch 4 is in position I, image e can be seen.

In Abb. 2 ist eine Möglichkeit angedeutet, wie eine periodische Steuerung des Eichnetzwerks 1 erfolgen kann: Das definierte Umschalten des Eichnetzwerks wird mit Hilfe eines elektronischen Schalters 6 vorgenommen, der von einem Impulsgenerator 7 gesteuert wird. In Fig. 2 a possibility is indicated, such as a periodic control of the calibration network 1 can take place: The defined switching of the calibration network is made with the help of an electronic switch 6, which is from a pulse generator 7 is controlled.

Es besteht beim Vorhandensein eines geeigneten Meßsignals auch die Möglichkeit, die Spannung, die zur Steuerung des elektronischen Schalters erforderlich ist, der die definierte periodische Amplituden-und/oder Phasencharakteristikänderung des Eichnetzwerks bewirkt, aus dem zu untersuchenden Signal selbst abzuleiten. If a suitable measurement signal is present, there is also the Possibility of setting the voltage required to control the electronic switch which is the defined periodic amplitude and / or phase characteristic change of the calibration network causes to derive from the signal to be examined itself.

In Abb. 3 ist das Blockschaltbild einer Anordnung dargestellt, bei der dieser Gedanke verwirklicht ist. Das Schaltbild entspricht prinzipiell der Abb. 1 Am Eingang liege eine Spannung f (getastete Sinusspannung). Das Meßsignal gelangt über das Eichnetzwerk 1 und den Amplitudendemodulator 3 an einen Frequenzteiler 8. Dieser halbiert die Tastfrequenz f1 des Meßsignals, und der elektronische Schalter 6 wird von der niedrigeren Frequenz 2ft gesteuert, so daß dem Signal nach jeder zweiten Austastlücke die Eichgröße überlagert ist (s. Bild g). Auf dem Bildschirm des Braunschen Rohres 5 sind dann, je nach Stellung des Schalters 4, die Bilder h und i zu sehen. In Fig. 3 the block diagram of an arrangement is shown at who realized this idea. The circuit diagram corresponds in principle to Fig. 1 There is a voltage f (sampled sinusoidal voltage) at the input. The measuring signal arrives Via the calibration network 1 and the amplitude demodulator 3 to a frequency divider 8. This halves the sampling frequency f1 of the measurement signal, and the electronic switch 6 is controlled by the lower frequency 2ft, so that the signal after each the second blanking interval the calibration variable is superimposed (see Fig. g). On the screen of the Braun tube 5 are then, depending on the position of the switch 4, the images h and i see.

Abb. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ableitung der Steuerspannung für den elektronischen Schalter 6. In dem Beispiel speist ein Wobbelsender 9 einen Prüfling 10, der mit dem Eichnetzwerk 1 verbunden ist. In diesem Fall ist es naheliegend, die Wobbelfrequenz als Steuerspannung für den elektronischen Schalter 6 zu verwenden. Eine Herleitung der Wobbelfrequenz aus der zu untersuchenden Spannung ist aber nur aufwendig (mit Hilfe eines Frequenzdiskrim.inators) möglich. In Abb. 4 wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die Wobbelfrequenz unmittelbar dem Wobbelsender 9 entnommen wird und über eine Schaltung 11, mittels der aus der Wobbelfrequenz die Steuerimpulse gewonnen werden, dem elektronischen Schalter 6 zugeführt wird. Fig. 4 shows a further embodiment for the derivation of the Control voltage for the electronic switch 6. In the example, a wobble transmitter feeds 9 a test item 10, which is connected to the calibration network 1. In this case it is Obviously, the wobble frequency as the control voltage for the electronic switch 6 to use. A derivation of the wobble frequency from the voltage to be examined but is only possible with great effort (with the help of a frequency discriminator). In fig. 4, this disadvantage is avoided in that the wobble frequency directly to the Wobble transmitter 9 is removed and via a circuit 11, by means of which from the wobble frequency the control pulses are obtained, the electronic switch 6 is supplied.

Claims

PATENT'S PRÜCHE: 1. Circuit arrangement for quantitative determination of amplitude and / or phase fluctuations of electrical voltages with cathode ray oscilloscope, characterized in that the voltage to be examined is via a network (1) arrives, whose amplitude and / or phase transfer factor periodically by one defined amount is changed abruptly, so that the voltage is a calibration variable is superimposed, and that after an amplitude and / or phase demodulation this Voltage is applied to the deflection plates of the oscilloscope.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that when determining larger amplitude fluctuations, an amplitude demodulation of the Signal with the superimposed calibration quantity is omitted.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that the periodic change by a defined amount of the amplitude and / or Phase transmission factor of the network (1) by means of an electronic switch (6) is made, which is controlled by a pulse generator (7), its Frequency is preferably lower than the frequency of the signal to be examined.

4. Schaltun, gsanordaung according to claim 3, characterized in that that the voltage required to control the electronic switch (6) is that the periodic change by a defined amount of the amplitude and / or phase transfer rate of the network (1) caused from the to be examined Signal itself is derived.

5. Circuit arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that that the control voltage for the electronic switch (6) is half as large as the frequency of the measurement signal or, if a sampled measurement signal is present, half is as great as the sampling frequency.