DE1221741B - Elektromechanisches Laufzeitglied - Google Patents

Description

• Elektromechanisches Laufzeitglied Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Laufzeitglied, bei welchem innerhalb eines geschlossenen Hohlkörpers ein Gas oder Gasgemisch als übertragungsmedium für Nutzschwingungen mittels eines elektroinechanischen Wandlers zu Schwingungen anregbar ist, welche nach Durchlaufen eines vorgegebenen Laufraumes durch zusätzliche Wandler in elektrische Wechselspannungen rückverwandelbar sind.
• Es sind bereits viele Ausführungsformen von Laufzeitgliedem oder Laufzeitketten bekanntgeworden, die beispielsweise aus elektrischen Schaltelementen enthaltenden Kettenleitern oder Keramikkunststoffleitungen, die homogene Leitungen ersetzen sollen, bestehen. Um besonders große Laufzeiten bei kleinen Abmessungen der Bauelemente und bei geringen Verlusten zu erreichen, ist es ebenfalls schon bekanntgeworden, Laufzeitverzögerungen elektrischer Wellen mit Hilfe der Laufzeiten mechanischer Wellen zu erreichen. Dazu werden die elektrischen Wellen in elektromechanischen Wandlern in mechanische Schwingungen verwandelt, diese auf die mechanische Verzögerungsanordnung gegeben und nach Durchlaufen der Anordnung wieder in einem elektromechanischen Wandler in elektrische Energie zurückverwandelt.
• Die dabei benötigten elektromechanischen Wandler sind in ihrem Aufbau aber recht kompliziert und daher auch teuer, wodurch sie, besonders wenn der Wunsch besteht, innerhalb einer Gesamtlaufzeit mehrere zeitliche Unterteilungen vorzunehmen, für viele Anwendungen zu aufwendig werden.
• Weiterhin ist es bekanntgeworden, als Laufzeitmedium an Stelle eines festen Körpers eine durch ein geeignetes Gefäß begrenzte Gassäule zu verwenden, was aber außer dem Vorteil einer kleineren räumlichen Ausdehnung des Laufzeitgliedes die gleichen Nachteile mit sich bringt, die auch bei der Verwendung von festen Körpern auftreten.
• Die Erfindung gibt nun eine Anordnung zur Erzeugung von Laufzeitverzögerungen elektrischer Wellen an, die es gestattet, bei Verwendung nur eines elektromechanischen Wandlers eine beliebige Anzahl von Unterteilungen der Laufzeit mit einfachsten Mitteln vorzunehmen.
• Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, die das Gas oder Gasgemisch innerhalb mindestens eines Teiles des zur Verzögerung ausgenutzten Laufraumes der Schwingungen ionisieren, und es taucht mindestens eine Metallsonde in das ionisierte Gas ein, und die Sonden sind an ein Potential gelegt, durch welches sich der Sondenstrom bei nichtschwingender Gas-oder Gasgemischsäure auf den Wert Null einstellt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es, wenn die lonisation des Gases oder Gasgemisches durch Gleich- oder Wechselspannungen erfolgt, die mit besonderen Elektroden dem Gas oder Gasgemisch zugeführt werden. Die F i g. 1 zeigt dieses Ausführungsbeispiel der Anordnung gemäß der Erfindung. Im abgeschlossenen Hohlkörper 1 aus Isoliermaterial - vorzugsweise kann es ein an beiden Enden dichtes Glasrohr sein - befindet sich ein Gas oder Gasgemisch, das durch zwei, beispielsweise ringförmige Elektroden 2, 3 ionisierbar ist. Dieses Gas kann beispielsweise ein Edelgas, wie Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon sein oder auch ein mehratomiges Gas, wie Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd oder deren gasförmige Verbindungen oder beliebige Gemische derselben. Häufig wird man durch Gaszusätze die Frequenz eines Absorbtionsmaximums üi ungefährliche Bereiche verschieben können oder auch die Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit günstig beeinflussen können.
• Am Ende dieses Hohlkörpers befindet sich ein elektromechanischer Wandler 4, beispielsweise ein Ouarzwandler, der das Gas entsprechend der an seinen Klemmen gegebenen elektrischen Wechselspannung in mechanische Schwingungen versetzt. Diese mechanischen Schwingungen pflanzen sich entsprechend ihrer Laufzeit im Hohlkörper fort und treffen am Ende des Hohlkörpers auf eine Dämpfungsanordnung 5, die die Schwingungen der Gassäule reflexionsfrei absorbiert. Durch die Wandung des Hohlkörpers hindurch ragen nun längs der Fortpflanzungsrichtung der mechanischen Schwingungen der Gassäule mehrere Metallspitzen 6, 7 und 8 in das ionisierte Gas hinein, deren Abstände vom elektromechanischen Wandler und deren Anzahl entsprechend der gewünschten Laufzeit der Schwingungen und der gewünschten Anzahl der Abgriffe gewählt werden. Diese Metallspitzen sind vakaumdicht mit der Wandung des Hohlkörpers verbunden, bei Verwendung eines Glasrohres beispielsweise sind sie eingeschmolzen.
• Die Spannungen, die an diesen Spitzen abgegriffen werden können, sind proportional der sich an dem Ort der Spitzen befindlichen lonendichte. Diese Gasionen aber ihrerseits verhalten sich entsprechend der Dichteverteilung des durch den elektromechanischen Wandler in Schwingungen versetzten Gases, womit sich also an den Spitzen eine Wechselspannung proportional des sich an den Spitzen vorbeibewegenden Wellenzuges abgreifen läßt. Die Figur zeigt neben der schematischen Darstellung des mechanischen Aufbaues der erfindungsgemäßen Anordnung auch noch die notwendige äußere elektrische Schaltanordnung, mit der die einzelnen Sonden 6, 7 und 8 sowie die Elektroden 2 und 3 verbunden sind. über ohmsche Widerstände 9 werden den einzelnen Sonden Gleichspannungen zugeführt, die Batterien 10 ent-nommen werden, welche zwischen den Elektroden und den einzelnen Sonden liegen. Diese einzelnen zugeführten Spannungen sollten genau dem örtlichen Wert des Spannungsgefälles entsprechen, das sich zwischen den beiden Elektroden 2 und 3 gebildet hat. über Kondensatoren 11 werden die gewünschten Wechselspannungen den Sonden 6 ' 7 und 8 entnommen und Klemmen 12 zugeführt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel hat zwischen Quarzwandler 4 und der entferntesten Sonde 8 eine Länge von 30 cm. Mt ihr ist eine Laufzeit vom 1 m/sec erreichbar.
• Ein anderes Ausführungsbeispiel der Anordnung gemäß der Erfindung ist es, wenn die lonisation nicht durch Gleich- oder Wechselspannung hervorgerufen wird, die durch besondere Elektroden dem Gasgemisch zugeführt werden, sondern wenn die an sich bekannte Eigenschaft von Ultraschall, ebenfalls Gas zu ionisieren, ausgenützt wird. Diese Ultraschallenergie kann dabei beispielsweise durch den elektromechanischen Wandler, der im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel'mit 4 bezeichnet wurde, selbst abgegeben werden, und zwar mit einer Frequenz, die der Trägerfrequenz entspricht, auf dem das zu verzögernde Signal aufinoduliert worden ist.
• Es ist aber auch möglich, mit einer Ultraschallerregung anderer Frequenz zu ionisieren und dann die gewünschte zu verzögernde Frequenz durch elektrische Siebschaltungen an den Ausgängen des Verzögerungsgliedes von der lonisierungsfrequenz zu trennen. Da die Reichweite der Ultraschallionisierung nicht sehr groß ist, könnten mehrere Ultraschallionisatoren - beispielsweise Schwingquarze - in der Gassäule untergebracht werden.
• F i g. 2 zeigt dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung. Für gleiche Bauteile wie in F i g. 1 wurden die gleichen Bezugszeichen übernommen. Die Elektroden 2 und 3 sind nicht mehr vorhanden. Zusätzlich sind neben dem elektromechanischen Wandler 4 weitere Schwingquarze 13 dazugekommen, die nun die lonisation des Gases übernehmen. An den Ausgängen 12 der Sonden 6, 7 und 8 sind elektrische Siebschaltungen 14 mit ihren Ausgängen 15 angeordnet, die auf die Frequenz des Elektromechanischen Wandlers 4 abgestimmt sind und die Frequenz der Schwingquarze aussieben.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es, wenn die Ionisierung des Gases oder Gasgemisches durch ein radioaktives Präparat, das in den Isolierkörper eingebracht ist, erfolgt.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Elektromechanisches Laufzeitglied, bei welchem innerhalb eines geschlossenen Hohlkörpers ein Gas oder Gasgemisch als übertragungsmedium für Nutzschwingungen mittels eines elektromechanischen Wandlers zu Schwingungen anregbar ist, welche nach Durchlaufen eines vorgegebenen Laufraumes durch zusätzliche Wandler in elektrische Wechselspannungen rückverwandelbar# sind, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (2 und 3) vorgesehen sind, die das Gas oder Gasgemisch innerhalb mindestens eines Teiles des zur Verzögerung ausgenutzten Laufraumes der Schwingungen ionisieren, und daß mindestens eine Metallsonde (7) in das ionisierte Gas eintaucht und daß die Sonden an ein Potential gelegt sind, durch welches sich der Sondenstrom bei nichtschwingender Gas- oder Gasgemischsäure auf den Wert Null einstellt.
2. 2. Elektromechanisches Laufzeitglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden (2 und 3) vorgesehen sind, die mit Hilfe von Gleichspannungen (10) oder Wechselspannungen zur lonisierung des Gases oder Gasgernisches dienen. 3. Elektromechanisches Laufzeitglied nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschalhonisatoren, beispielsweise Schwingquarze (13), vorgesehen sind, die zur lonisierung des Gases oder Gasgemisches dienen. 4. Elektromechanisches Laufzeitglied nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß radioaktive Präparate vorgesehen sind, die zur Ionisierung des Gases oder Gasgemisches dienen. 5. Elektromechanisches Laufzeitglied nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Metallsonden (6, 7, 8) (Metallspitzen) in den Isolierkörper eingelassen, beispielsweise eingeschmolzen, sind und in das ionisierte Gas eintauchen, die dazu dienen, eine Unterteilung der Gesamtlaufzeit innerhalb des Schallwellenlaufraumes vorzusehen. 6. Elektromechanisches Laufzeitglied nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromechanische Wandler im Hohlkörper ein Quarzwandler (4) ist. 7. Elektromechanisches taüfzeitglied nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem elektromechanischen Wandler gegenüberliegenden Ende des Hohlrohres eine schalldämpfende Vorrichtung (5) angebracht ist. 8. Elektromechanisches Laufzeitglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Helium, Argon, Krypton, Xenon, Wasserstoff (H.), Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxyd (CO) und Kohlendioxyd (CO..) oder deren gasförmige Verbindungen (soweit nicht Edelgas) oder beliebige Gemische derselben (einschließlich Edelgase) vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 709 031; deutsche Auslegeschrift Nr. 1114 957- britische Patentschrift Nr. 770 397; USA.-Patentschriften Nr. 1114 957, 1775 775, 2830233. »Die Naturwissenschaften«, Bd. 39, 1952, H. 15, S.349.