DE1253372B

DE1253372B - Stabilisierter Festkoerper-Ultraschall-Verzoegerungsleiter

Info

Publication number: DE1253372B
Application number: DEC24900A
Authority: DE
Inventors: Jason Haupt Eveleth
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1960-08-18
Filing date: 1961-08-17
Publication date: 1967-11-02
Also published as: NL122546C; US3209286A; GB989184A; NL267641A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H03h

Deutsche KL: 21g-34

Nummer: 1253 372

Aktenzeichen: C 24900IX d/21 g

Anmeldetag: 17. August 1961

Auslegetag: 2. November 1967

Stabilisierter Festkörper-Ultraschall-Verzögerungsleiter

Anmelder:

Corning Glass Works, Corning, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne (Westf.), Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:

Jason Haupt Eveleth, Bradford, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 18. August 1960 (50 366)

Die Erfindung bezieht sich auf einen stabilisierten Festkörper-Ultraschall-Verzögerungsleiter mit einer Einrichtung zur Kompensation von auf Änderungen der Betriebsbedingungen zurückzuführenden Abweichungen der Verzögerungszeit von einem Sollwert, die zuerst die Änderungen der Betriebsbedingungen feststellt und dann auf eine Korrektureinrichtung einwirkt, welche das System auf den Sollwert der Verzögerungszeit zurückstellt.

Es ist bekannt, Betriebsbedingungen — beispielsweise die Umgebungstemperatur — die die Verzögerungszeit beeinträchtigen, durch eine veränderliche Vorspannungsquelle zu kompensieren, die mit dem magnetostriktiven Medium selbst gekoppelt ist (USA.-Patentschrift 2 814 793).

Ferner gehört zum Stand der Technik eine Verzögerungseinrichtung, bei der ein flüssiges Verzögerungsmedium, nämlich Quecksilber, in einem Behälter zur Anwendung kommt. Bei dieser Einrichtung wird ein Signal zur Steuerung der Temperatur des Quecksilbers im Behälter verwendet, d.h. die Kompensation am ganzen System vorgenommen

(USA.-Patentschrift 2 685 067).

Bei einem ähnlichen, ein flüssiges Verzögerungsmedium enthaltenden Verzögerungsleiter erfolgt die 35 2
Kompensation durch Regelung des Stromes zu einer

um den Behälter gelegten Heizspule, also ebenfalls Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch am ganzen Verzögerungssystem (I. L. Auerbach, gelöst, daß der Festkörper-Verzögerungsleiter selbst J.G.Eckert, R. F. Shaw und C. B. Sheppard in in wenigstens zwei körperlich getrennte, eine unterder Zeitschrift »Proceedings of the Institute of Radio 30 schiedliche Länge aufweisende, hintereinander ge-Engineers« [Proc. IRE], Vol. 37, Nr. 8, S. 855 bis 861, schaltete Verzögerungsleiterteile mit jeweils eigener August 1949). Regeleinrichtung unterteilt ist und Einrichtungen

Bei einem anderen Verzögerungsleiter wird die vorgesehen sind, die eine von den festgestellten Kompensation für Fehler in der Verzögerungszeit Änderungen der Betriebsbedingungen abhängige mit Hilfe eines gesonderten Trimm-Verzögerungs- 35 Korrektur auf den kürzeren Teil aufbringen, durch leiters vorgenommen. (W.E.Gibson und A.C. welche der Ausgang des gesamten Verzögerungsleiters auf den Verzögerungszeitsollwert zurückgestellt wird.

Während die aufgebrachte Korrektur ausreicht, 40 um die Gesamteinheit aus den beiden Verzögerungsleiterteilen auf den Sollwert der Verzögerungszeit zurückzustellen, ist die Einstellung selbst eine Relativlaufzeitänderung im Vergleich zu der Situation, in der die Kompensation über die Gesamtlänge des einGrößenordnung von + 0,01 cg liegt. Solche empfind- 45 teiligen Verzögerungsleiters erfolgt, wie es bei den liehen Kompensationsvorrichtungen sind aber bei- Vorrichtungen gemäß dem Stande der Technik der spielsweise für Flugzeugausrüstungen absolut unge- Fall ist.

eignet. In weiterer Ausbildung der Erfindung erfolgt die

Aufgabe der Erfindung ist es somit, die Kompen- Feststellung der Änderungen der Betriebsbedingunsationseinrichtungen so zu verbessern, daß sie sich 5° gen vorteilhaft im längeren Leitungsteil, und es auch für einen Betrieb dort eignen, wo ihrer Emp- dienen dann diese Änderungen als Basis für die auf findlichkeit Grenzen gesetzt sind. den kürzeren Leiterteil aufgebrachte Korrektur.

709 680ßZ7

Schroeder in der Zeitschrift »Journal of the Society of Motion Picture and Television Engineers« [Journal of the SMPTE], Vol. 69, Nr. 6, S. 395 bis 401, Juni 1960).

Allen diesen Verzögerungseinrichtungen ist gemeinsam, daß sie außerordentlich empfindlich sein müssen, damit die Genauigkeit der Kompensation, beispielsweise der Temperaturkompensation, in der

Claims

Gegebenenfalls können alternativ dazu die festgestellten Änderungen des gesamten Verzögerungsleiters die Basis für die auf den kürzeren Leiterteil aufgebrachte Korrektur bilden. Als Basis für die Korrektur können gemessene Temperaturänderungen, aber auch die Änderungen des Phasenunterschiedes zwischen Eingang und Ausgang des gesamten Verzögerungsleiters dienen. An Hand der einzigen Figur der Zeichnungen soll das Erfindungsprinzip kurz erläutert werden. In der Zeichnung ist ein Verzögerungsleiter mit einem Zeitverzögerungsverhältnis von 100:1 beispielsweise dargestellt. Die Verzögerungsleiterteile 10 und 12 sind mit einem dazwischenliegenden Spannungsverstärker 13 in Reihe geschaltet. Das Eingangssignal wird mit Klemmen 26 auf den Eingangswandler 32 aufgegeben und dann durch den Verzögerungsleiterteil um wenigstens 99/ioo der Gesamtverzögerungszeit verzögert. Das am Ausgangswandler 34 erscheinende Signal wird dann auf den Spannungsverstärker 30 aufgebracht, der das Ausgangssignal in geeigneter Weise verstärkt und es auf einen Eingang zum Wandler 36 des Verzögerungsleiterteiles 12 mit der richtigen Impedanzanpassung aufbringt. Das Signal durchläuft dann den Verzögerungsleiterteil 12, der Vioo der Gesamtverzögerungszeit entspricht, und das in geeigneter Weise verzögerte, temperaturstabilisierte Signal erscheint am Ausgangswandler 38 und ist an die Klemmen 28 für einen geeigneten, daran angeschlossenen, jedoch nicht wiedergegebenen Verwertungskreis verfügbar. Der Verzögerungsleiterteil 10 ist in einem inneren Gehäuse 14 eingeschlossen, welches in einem äußeren Gehäuse 16 sitzt, wobei ein geeignetes Isoliermaterial im Zwischenbereich 18 vorgesehen ist, so daß der gesamte Verzögerungsleiter 10 in einem möglichst perfekten isothermen Ofen eingeschlossen ist. Das Heizelement 20, die nicht gezeichnete Heizquelle, die an den Klemmen 22 liegt, der Magnetverstärker 52 und der Brückenkreis 63, der aus einem nicht gezeichneten Brückenpotential und den Klemmen 62 besteht, die Widerstände 24 und 25 bilden alle die dem langen Verzögerungsleiterteil 10 zugeordnete Temperaturregeleinrichtung. Der kurze Verzögerungsleiterteil 12 ist in einem Gehäuse 40 eingeschlossen, wobei im Raum 60 ein geeignetes Isoliermaterial untergebracht ist. Die Temperaturfeststeil- und -reguliervorrichtung für den kurzen Verzögerungsleiter 12 besteht aus einer Brückenschaltung 67 mit einem temperaturempfindlichen Widerstand 50 und Widerständen 48. Ein nicht gezeichnetes Brückenpotential ist an die Klemme 66 angeschlossen, so daß es eine Diagonale der Brücke bildet. An der gegenüberliegenden Diagonalen der Brücke ist ein Magnetverstärker 56 eingeschaltet, dessen Ausgang in Reihe mit einem Heizelement 42 und einer nicht gezeichneten, an die Klemme 58 angeschlossenen Heizquelle geschaltet ist. Eine Stromquelle wird an die Klemmen 22 und 58 angeschlossen, und die Heizelemente 20 und 42 werden erhitzt, bis die Verzögerungsleiterteile auf Betriebstemperatur stabilisiert sind. Die Brückenschaltungen 63, 65 und 67 und die den Brückenschaltungen zugeordneten Magnetverstärker 52, 54 und 56 dienen dazu, die Temperaturen der Verzögerungsleiter 10 und 12 innerhalb eines festgelegten Temperaturbereiches zu halten. Bei Aufbringen geeigneter Betriebspotentiale auf die Klemmen 62, 64 und 66 wird jede Temperaturveränderung im Verzögerungsleiterteil 10 oder im Verzögerungsleiterteil 12 durch die dazu gehörende Brückenschaltung festgestellt und gesteuert. Wenn beispielsweise die Temperatur des Verzögerungsleiterteiles 10 um mehr als 0,10C steigt, dann wird dieser Anstieg durch den Widerstand oder das Feststellelement 44 in der Brückenschaltung 65 festgestellt. Da das auf die Brücke 65 an der Klemme 64 aufgegebene Betriebspotential ίο und die Werte der Widerslände 46 und 44 so gewählt sind, daß die Brückenschaltung in einem abgeglichenen Zustand gehalten wird, erzeugt der vom Element 44 festgestellte Temperaturanstieg eine klassische, nicht abgeglichene Spannung, die als Eingangsspannung auf den Magnetverstärker 54 gelangt Der Ausgang des Magnetverstärkers 54 wird dann über den Leiter 68 als Eingang auf den Magnetverstärker 56 aufgebracht, um den Betriebsspiegel einzustellen, auf dem der Magnetverstärker 56 arbeiten soll. Da die Temperatur des Verzögerungsleiterteils 10 annahmegemäß um 0,1° C gestiegen ist, betrügt die gesamte Verzögerungszeit durch diesen TdI 989,99208 MikroSekunden statt der geforderten 990,00000 Mikrosekunden. Der Ausgang des Maas gnetverstärkers 54 gibt diese einen ausgeglichenen Zustand anzeigende Information auf den Magnetverstärker 56, welcher nunmehr bestimmt, daß die Brückenschaltung 67 ausgeglichen wird, wenn der Verzögerungsleiter 12 so weit abgekühlt ist, um eine Verzögerang hervorzurufen, die die Rückstellung der gesamten Verzögerungszeit auf 1000 Mikrosekundea verursacht. Somit bleibt die Brückenschaltung 67 unabgeglichen, bis das Feststellelement 50 feststellt, daß der Verzögerungsleiter 12 sich um 9,9° C abgekühlt hat und damit eine Verzögerungszeit von 10,00792 Mikrosekunden hervorruft, wodurch wieder die richtige Gesamtverzögerungszeit entsteht In diesem besonderen Ausführungsbeispiel verhindert der Magnetverstärker 56, daß das Heizelement 42 irgendwie mit Strom versorgt wird, so daß Wärme durch das Gehäuse 40 austreten kann und damit der kurze Verzögerungsleiterteil 12 sich abkühlt. Patentansprüche:

1. Stabilisierter Festkörper-Ultraschall-Verzögerungsleiter mit einer Einrichtung zur Kompensation von auf Änderungen der Betriebsbedingungen zurückzuführenden Abweichungen der Verzögerungszeit von einem Sollwert, die zuerst die Änderungen der Betriebsbedingungen feststellt und dann auf eine Korrektureinrichtung einwirkt, weiche das System auf den Sollwert der Verzögerungszeit zurückstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörperverzögerungsleiter selbst in wenigstens zwei körperlich getrennte, eine unterschiedliche Länge aufweisende hintereinandergeschaltete Verzögerungsleiterteile (10, 12) mit jeweils eigener Regeleinrichtung (20, 52; 42, 56) unterteilt ist und Einrichtungen (63, 65, 67) vorgesehen sind, die eine von den festgestellten Änderungen der Betriebsbedingungen abhängige Korrektur auf den kürzeren Teil (12) aufbringen, durch welche der Ausgang des gesamten Verzögerungsleiters (10, 12) auf den Verzögerungszeitsollwert zurückgestellt wird.