-
Verfahren zur Fourier-Analyse von Interferenzsignalen Zusatz zu Patent
1 956 331 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fourier-Analyse der bei
der Spinresonanz-Spektrometrie aufgenommenen Interferenzsignale, die aus den Signalen
bestehen, die für eine, Anzahl von mit hilfe von HF-Impulsen angeregten Spinresonanzen
charakteristisch sind, bei welchem Verfahren die Interferenssignale mit der Repetitionsfrequenz
der HF-Impulse mehrfach wiederholt und durch Mischen mit mindestens einer Überlagerungsfrequenz
in einen Bereioh niederer Frequenz transformiert werden, aus den in diesen Bereich
niederer Frequenz transformierten Interferenzsignalen ein beschränkter Frequenzbereich
herausgefiltert
wird, die in diesem beschränkten Frequenz bereich liegenden Anteile der transformierten
Interferenzsignale gespeichert und einer Mittelwertbildung unterworfen und schließlich
die Frequenzen und Amplituden der in diesen gemittelten Anteilen enthaltenen, für
die Spinresonanzen charakteristischen Signale rechnerisch ermittelt werden, nach
Patent 1 956 331.
-
Im Hauptpatent ist darauf hingewiesen, daß eine einwandfreie Nittelwertbidung
zur Voraussetzung hat, daß die herausgefilterten Anteile der wiederholt angeregten
Interferenzsignale Jeweils wieder genau den gleichen Amplitudenverlauf als Funktion
der Zeit, also die gleiche Phasenlage haben. Damit diese Bedingung bei einer Mittelwertbildung
in einem Zwischenfrequenzbereich erfüllt bleibt, istes ausreichend, wenn die Überlagerungsfrequenzen
jeweils ein ganzzahliges Vielfaches der Repetitionsfrequenz sind, vorausgesetzt,
daß am Ende eines Anregungsimpulses die Interferenzsignale stets die gleiche Phasenlage
haben.
-
Diese Voraussetzung ist bei der Impulsanregung von Spinresonanzen
stets dann erfüllt, wenn auch die Trägerfrequenz der HF-Impulse ein ganzzahliges
Vielfaches der Repetitonsfrequenz ist. Die sich daraus ergebende Bedingung, daß
nämlich sowohl die Trägerfrequenz als auch die dbberlagerungsfrequenz jeweils ein
ganzzahliges Vielfaches der Repetitionsfrequenz sind, ist zwar ausreichend, Jedoch
nicht notwendig. Es ist vielmehr auch hinreichend, daß dann, wenn die Trägerfrequenz
am Ende eines Anregungsimpulses-eine beliebige Phasenlage hat, die Uberlagerungsfrequenz
am Ende des Anregungsimpulses in bezug auf die Trägerfrequenz eine stets gleichbleibende
Phasenlage
aufweist, Diese Bedingung ist dannerfüllt, wenn in der
Repetitionsperiode Tr ein ganzzahliger Zeitunterschied n. Tr zwischen den Perioden
des Tragersignales,'und den Perioden des Überlagerungssignales besteht. Daraus ergibt
sich. für die Anwendung des Verfahrens nach dem Hauptpatent bei der Spinresonanz-Spektrometrie
die Bedingung für eine, -phasenrichtige Addition der in dem herausgefilterten, Beschränkten
Frequenzbereich liegenden Anteile der transformierten Interferenzsignale, daß die
verwendeten.
-
Uberlagerungsfrequenzen Jeweils von der Trägerfrequenz der HF-Impulve
einen-Abstand haben müssen, der'einem ganzzahligen Vielfachen - der Repetitionsfrequenz
gleich ist.
-
Demgemäß liegt, der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren
nach dem Hauptpatent so auszugestalten, daß bei seiner Anwendung bei der Spinresonanz-Spektrometrie
eine einwandfreie Mittelwertbildung der in einen niederen Frequenzbereich transformierten
Anteile gewährleistet ist.
-
Diese' Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die verwendeten
Überlagerungsfrequenzen jeweils von der Trägerfrequenz der HF-Impulse einen Abstand
haben, der einem ganzzahligen Vielfachen der Repetitionsfrequenz gleich ist.
-
Eine besonders einfache Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens,
besteht darin, daß nur eine Überlagerungsfrequenz verwendet wird, die gleich der
Trägerfrequenz der HF-Impulse ist. Es ist leicht ersichtlich, daß in diesem Fall
dir eingangs behandelte- Bedingung,- daß am Ende eines Anregungsimpulses Trägerfrequenz
und tber- -lagerungsfrequenz die gleiche Phasenlage halben, zwangsläufig
erfüllt
ist. Das erfindflngsg,emäße Verfahren schließt also den Fall ein, daß das ganzzahlige
Vielfache der Repetitionsfrequenz, um das sich die Überlagerungsfrequenz von der
Trägerfrequenz unterscheidet, gleich Null ist. Diese Variante des erfinduflgsgemäßen
Verfahrens ist besonders einfach und führt zu einem sehr einfachen Aufbau von zur
Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Vorrichtungen. Allerdings können sich
hier bei sehr breiten Spektren Schwierigkeiten hinsichtlich der Anregung der Spinresonanzen
ergeben, weil die Überlagerungsfrequenz und infolgedessen auch die Trägerfrequenz
stets außerhalb des Spektrums liegen muß. Daher ist in manchen Fällen ein Abstand
zwischen Trägerfrequenz und Überlagerungsfrequenz vorzuziehen.
-
Besonders stabile Verhältnisse werden dann erzielt, wenn in weiterer
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Repetitionsfrequenz ein ganzzahliger
Bruchteil der Trägerfrequenz der HF-Impulse ist, weil dadurch gewährleistet ist,
daß am Ende eines jeden Anregungsimpulses die Trägerfrequenz und mit ihr die Uberlagerungsfrequenz
die gleiche Phasenlage haben und Jittereffekte, die insbe.sondere bei niederen Meßfrequenzen
durch Unterschiede in den Impulslängen bedingt sein können, mit Sicherheit vermieden
werden.
-
Außer durch Rauschen und die soeben erwähnten Jittereffekte können
auch Störungen durch periodisch auftretende Signale hervorgerufen werden, die mit
den bisher behandelten Maßnahmen nicht ausgeschaltet werden können, weil, alle diese
Maßnahmen selbst einen periodischen Charakter haben. Es besteht jedoch unter der
Voraussetzung, daß als Uberlagerungsfrequenz die Trägerfrequenz der HF-Impulse gewählt
wird, die Möglichkeit, die Répetitionsfrequenz stochastisch schwankend zu wählen,
so daß nun auch periodische Störungen ausgemittelt werden können.
-
Besonders wirksam und besonders einfach ist es dann, wenn die RepetitionsSrequenz
ein stochastisch schwankender, ganzzahliger Bruchteil der Trägerfrequenz der HF-Impulse
ist.
-
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden
Beachreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene
naher beschrieben und erläutert wird. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu
entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausfuhrungsarten der Erfindung einzeln
für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen
Fig. 1 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung einer ersten Variante
des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2. ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise
der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 das Blockschaltbild einer weiteren Vorrichtung
zur Durchführung einer anderen Variante des erfindungsgemäße'n Verfahrens und-Fig.
4 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der- Vorrichtung nach Fig. 3.
-
Das in Fig. 1 dargestellte Spinresonanz-Spektrometer umfaßt einen
Magneten 1, in dessen Luftspalt die auf Spinresonanzen zu untersuchenden Proben
angeordnet werden. Das Magnetfeld HO in dem Luftspalt 2 wird mit Hilfe einer auf
dem Magnet angeordneten Wicklung 3. in einem festen gyromagnetischen Verhältnis
zu einer Spinresonanz-Bezugsfrequenz fO gehalten, die mittels einer Meßspule 4 einer
sich ims Luftspalt 2 des Magneten 1 befindenden Bezugsprobe zugeführt wird. Die
Meßspule 4 steht, mit einer Detektoranordnung 5, beispielsweise einer Purcell-3rücke
in Verbindung, die ein von der Frequenz fO abhängiges Detektorsignal erzeugt und
dieses Detektorsignal über einen Siapfänger 6 einer Feldstabilisationseinheit 7
zuführt, die die Väcklung 3 des Magneten 1 mit einem solchen Strom speist, daß die
Spinresonanz-Bezugsfrequenz fO der Bezugsprobe in dem gewünschten gyromagnetischen
Verhältnis zu dem Meßfeld HO steht.
-
Die zur Anregung der Bezugsprobe dienende Frequenz 6 wird der Detektoranordnung
5 von einem Frequenzsynthetisierer 8 zugeführt, dem von einem Basisoszillator 9
eine Grundfrequenz f zugeführt wird. Die Verwendung eines Frequenzsynthetisierers
8 hat den Vorteil, daß die Bezugsfrequenz fo weitgehend unabhangig von der Frequenz
f des Basisoszillators auf die verwendete Bezugsprobe eingestellt werden kann.
-
Die mit Hilfe des Spinresonanz-Spektrome'ters nach Fig. 1 zu untersuchende
Probe befindet sich ebenfalls in dem Luftspalt 2 des Magneten 1 und es werden dieser
Probe mit Hilfe einer Anregungsspule 10 periodische Hochfre,quenz-Impulse zugeführt,
die von einem HF-Modulator 11 geliefert werden und einen, Leistungsverstärker, 12
passieren,
bevor sie zur Anregungsspule 10 gelangen. Dem HF-Modulator
wird von einem mit dem Basisoszillator 9 verbundenen zweiten Frequenzsynthetisierer
13 eine Hochfrequenz ft zugeführt, die in einer festen Beziehung zu der 3ezugsfrequenz
f0 steht und so gewählt ist, daß sie in den Bereich der Resonanzfrequenzen der sich
im Luftspalt 2 befindenden, zu untersuchenden Probe fällt.
-
Diese Resonanzfrequenzen fr werden mit Hilfe einer Spule 30 ausgekoppelt
und der noch zu behandelnden Analyse zugeführt.
-
Mit dem Basisoszillator 9 ist ein dritter Frequenz synthetisierer
14 verbunden, der eine erste Uberlagerungsfrequenz fi erzeugt. Diese Überlagerungsfrequenz
wird außer einem Mischer 15 einem Differenzbildner 31 zugeführt, der auch das Ausgangssignal
mit der Frequenz ft des Frequenzsynthetisierers 13 empfängt und ein Ausgangssignal
mit der Frequenz £d erzeugt, die dem Abstand zwischen der Trägerfrequenz ft und
der ersten Uberlagerungsfrequenz f1 gleich ist. Diese'Differenzfrequenz fd gelangt
zu einer Teilerstufe 32, in der die Differenzfrequenz fd auf den Betrag fr = den
geteiit wird. Die Frequenz fr wird als Impuls-Repetitionsfrequenz einem Impulsformer
17 zugeführt, der mit dem HF-Modulator 11 verbunden ist und die Folgefrequenz sowie
die Form der HF-Impulse mit der Trägerfrequenz ft bestimmt. Die Frequenz zur wird
weiterhin einem Multiplikator 33 zugeführt, in dem sie mit dem Faktor m multipliziert
wird. Das Ausgangssignal des Multiplikators 33 gelangt zu einem weiteren Differenzbildner
34, dem auch die Trägerfrequenz ft zugeführt wird und der ein Ausgangsignal f2 =
ft - mfr erzeugt.
-
Das mit Hilfe der Spule, 30 ausgekoppelte Signal wird einem Vorverstärker
19 und dann einem zweiten Mischer 20 zugeführt, der ebenso, wie der erste Mischer
15, dem die erste Überlagerungsfrequenz fl zugeführt wird, ein Überlagerungssignal
fM von einem Lokaloszillator 21 erhält.
-
Die Ausgangs signale der beiden Mischer 15 und 20 gelangen verstärkt
zu einem weiteren Mischer 22, an den sich ein Filter 23 anschließt, Bei diesem Filter
handelt es sich um einen Bandpaß. Das Ausgangssignal des Filters 23 wird nach Passieren
eines ZF-Varatärkers 24 einem als Mischer dienenden Phasendetektor 25 zugeführt,
der als Referenzsignal von dem weiteren Differenzbildner 34 die Differenzfrequenz
f2 empfängt. Das Ausgangs signal des Phasendetektors 25 wird einem Tiefpaß 26 zugeführt,
dessen Ausgangssignal im Takt eines vom Impulsformer 18 gelieferten Signales in
einen Speicher 27 eingegeben wird. Die im Speicher 27 enthaltenen Signale werden
von einem Fourier-Transformator 28 verarbeitet. Das Ergebnis dieser Verarbettung
wird mit Hilfe des an dea Fourier-Transformator 28 angeschlossenen Schreibers 29
zur Darstellung gebracht.
-
Bei der Messung von Spektren mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung
werden Teilmagnetisierungen der -Probe, die zu den verschiedenen Resonanzlinien
gehören und die sich in dem statischen Magnetfeld HO nach Ablauf der Relaxation
des Systems in Feldrichtung gebildet haben, von dem im HF-Modulator 11 gebildeten,
im Leistungsverstärker 12 verstärkten und über die Anregungsspule 10 der Probe zugeführten
HF-Impuls alle gleichzeitig um zum Beispiel 900 in die zur statischen Feldrichtung
senkrechte Ebene gedreht. Nach Ende dieses Impulses, wenn also alle Teilmagnetisierungen
eine Drehung um 90° ausgeführt haben, führen diese Teilmagnetisierungen in der zur
Feldrichtung senkrechten Ebene eine Präzession aus. Da die den einzelnen Teilmagnetisierungen
zugeordneten Resonanzfrequenzen verschieden sind, sind auch die Präzessionsgeschwindigkeiten
verschieden (siehe G. Laukien: "Kernmagnetische Hochfrequenzspektroskopie", Handbuch
der Physik, Band 38/1).
-
Die Präzessionsbewegungen der Spins induzieren in der Detektorspule
30 Spannungen, die eine Beobachtung der Präzessionsbewegungen ermöglichen. Diese
induzierten Spannungen bilden dann ein Interferenzsignal, indem die zu den einz'einen
Resonanzlinien gehörenden Induktionsspannungen einander überlagert sind. Mit Hilfe
der Vorrichtung nach Fig. 1 wird dieses Interferenzsignal mehrstufig in einen geeigneten
Zwischenfrequenzbereich transformiert und dann einer Fourier-Transformation unterworfen,
um die in dem Interferenzsignal enthaltenen Schwingungen zu ermitteln.
-
Die Zeile (a) des Diagramms nach Fig. 2 gibt das Frequenzspektrum
des vom Modulator 11 gelieferten und über die Anregungsspule 10 der-Probe zugeführten
HF-Impulses mit der Tr.ägerfrequenz ft wieder. Der Strichabstand wird dabei durch
die Repetitionsfrequenz fr und die Umhünllende durch die Impulsform bestimmt. Da
die Repetitionsfrequenz fr sehr viel kleiner ist' als die Trägerfrequenz ft, beispielsweise
nur' 1.0 Hz im Verhältnis zu einer Trägerfrequenz in der Größenordnung von 100 MHz
beträgt, ist die Intensitätsverteilung praktisch als kontinuierlich anzusehen.
-
In Zeile (b) des Diagramms nach Fig-. 2 sind die zu messenden Resonanzfrequenzen
f# dargestellt, also die Linien des Spektrums. Außerdem sind in Zeile (b) die Bezugsfrequenz
fO mit der dazugehörigen Dispersionskurve der Purcell-Brücke 5 und die erste Überlagerungsfrequenz
f1 -angegeben, die von der Bezugsfrequenz fO einen festen, aber mit Hilfe des zweiten
Frequenzsynthetisierers 44 wählbaren Abstand hat. Die Konstanz des-gewählten Ab-Standes
gewährleistet der zur Steuerung des ersten und
des zweiten Frequenzsynthetisierers
8 bzw. 14 verwendete gemeinsame Basisoszillator 9.
-
In Zeile (c) ist das Frequenzspektrum mit der Zwischenfrequenz 487
t f1 am Ausgang des Mischers 22 zusammen mit der Kennlinie des Filters 23 angegeben,
Wie Fig. 1 zeigt, erfolgt die Mischung von 9 und 1 nicht unmittelbar, sondern es
werden zuvor sowohl die Resonanzfrequenzen f# als auch die erste Überlagerungsfrequenz
f1 mit dem Signal des Lokaloszillators 21 gemischt, so daß in dem ersten und dem
zweiten Mischer, 15 tzw. .20 die Frequenzen f1 -bzw. f# - M gebildet werden, aus
denen dann im dritten Mischer das Zwischenfrequenzsignal f# - f1 entsteht. Die Bildung
von Zwischenfrequenzen aus den Signalen f1 und f# hat den besonderen Vorteil, daß
die ,Überlagerungsfrequenz nicht besonders stabilisiert zu werden braucht, weil
sie in dem dritten Mischer 22 wieder eliminiert wird.
-
Zeile (c) macht deutlich, daß durch ein Verändern der Überlagerungsfrequenz
f1 bei gleichbleibendem Filter 23 das Spektrum gegenüber dem Filter verschoben werden
kann, weil durch Verändern von f1 das Spektrum längs der Frequenzachse verschoben
wird, wogegen die Durchlaßkurve des Filters ihren Platz unverändert beibehält. Wie
Zeile (d) zeigt, ist die Überlagerungsfrequenz f1 so gewählt, daß sie genügend weit
unterhalb der Resonanzfrequenzen f# liegt, so daß in dem durch die Kurve 31 wiedergegebenen
Durchlaßbereich des Filters 23 weder die Überlagerungsfrequenz f1 noch irgend welche
Spiegelfrequenzen, sondern eindeutig nur die in diesen Zwischenfrequenzbereich transformierten
Resonanzlinien liegen. Die niederfrequente Grenze des Durchlaßbereiches des Filters
hat von der ersten Überlagerungsfrequenz f1 einen größeren Abstand als das gesamte
Interferenzsignal f#. Der aus dem Interferenzsignal
mit Hilfe des
Filters 23 ausgefilterte-Frequenzbere-ich ist in Zeile (d) der Fig. 2 zusammen mit
der zweiten Uberlagerungsfrequenz- f2 dargestellt, die gleich der Differenzfrequenz
ft - mfr ist und nahe an der Grenze des ausgefilterten Zwxschenfrequenzbereiches
liegt.
-
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Mischung
in einem Phasendetektor 25, dem die zweite Überlagerungsfrequenz als Referenzsignal
zugeführt wird. Das Ergebnis ist das in Zeile (e) darge--stellte SignaI f-- f1 -
f2. Der sich an den Phasendetektor 25 anschließende Tiefpaß 26, dessen Durchlaßbereich
in Zeile (e) durch die gestrichelte Kurve 32 wiedergegeben ist, eliminiert noch
die rechts von der Hauptgruppe des ausgefilterten Frequenzbereiches liegenden Li-.
nien, so daß'das in Zeile (f) wiedergegebene Teilapektrum übrigbleibt. Es sei Jedoch
darauf hingewiesen, daß am Ausgang des Tiefpasses 26 nicht etwa das Spektrogramm
nach Zeile (f) erscheint, sondern vielmehr das in Zelle (g) dargestellte Interferenzsignal,
das sich aus der Uberlagerung der Frequenzen des ausgefilterten Frequenz'bereiches
nach Zeile (f) ergibt.
-
Bei der Spektrometrie, wird die Probe mit der Repetitionsfrequenz
fr periodisch angeregt, so daß auch das Interferenzsignal nach Zeile (g) in Fig.
2 periodisch erscheint.
-
Die periodisch erscheinenden Interferenzsignale werden dem Speicher
27 zugeführt und in diesem Speicher zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses
summiert, bevor sie der Fourier-Transformation unterworfen werden; Eine solche Summierung
der sich wiederholenden Interferenzsignale
führt jedoch nur dann
zu dem gewünschten Ergebnis, wenn die Interferenzsignale vollständig übereinstimmen,
also auch hinsichtlich ihrer Phasenlage. Da die Interferenzsignale von der Trägerfrequenz
ft angeregt werden, haben sie eine bestimmte, stets gLeichbleibende Shasenlage zur
Trägerfrequenz. Es ist daher für eine gleichbleibende Phasenlage des Interferenzsignales
ausreichend, wenn dafür Sorge getragen wird, daß die tbe,rlagerungsfrequenz am Ende'eines
jeden HF-Impulses die gleiche Phasenlage in Bezug auf die Trägerfrequenz hat.
-
Daraus folgt, daß dann, wenn während einer Repetitionsperiode Tr die
Trägerfrequenz x Perioden Tt ausführt, die Über-lagerungsfrequenz (x-n) Perioden
T1 ausführen muß, wobei x eine beliebige und n eine ganze Zahl ist.
-
Hieraus folgt als Gleichung Tr = xTt = (x-n) T1.
-
Für die Frequenzen gilt dann fr = ft/x = f1 (x-n).
-
Durch einfaches Umformen ergibt sich daraus - f1 -#ft = nfr.
-
Es muß also die Differenz aus der Trägerfrequenz und der Überlagerungsfrequenz,
, und zwar dem Betrage nach, ein ganzzahliges Vielfaches der Repetionsfrequenz sein.
-
Diese Bedingung ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch erfüllt,
daß mit Hilfe des Differenzbildners 31 die Differenz ft f1 aus der Trägerfrequenz
und der Uberlagerungsfrequenz gebildet und diese Frequenz in der Teilerstufe 32
durch die ganze Zahl n dividiert
wird, um die Repetitionsfrequenz
fr zu bilden. Damit auch für die zweite Überlagerungsfrequenz f2 die Bedingung ft
- 2' - nfr erfüllt ist, wird die Repetitionsfrequenz fr der Multiplikationsstufe
33 zugeführt, in der das Produkt.mfr gebildet wird, und es wird dann dieses Produkt
einer zweiten Differenzstuffe 34 zugeführt, in der die Differenz ft - mfr gebildet
wird, die dann die zweite Uberlagerungsfrequenz.f2 darstellt.
-
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die nur in
Einzelheiten von der Ausführungsform nach Fig. 1 abweicht. Soweit eine Übereinstimmung
in den Bauteilen besteht, sind diese Bauteile in Fig. 3 mit, den gleichen Bezugszeichen
versehen wie in Fig.'1 und es wird auf die- 3eschreibung der Fig. 1 verwiesen. Abreichend
ist, daß die mit Hilfe des Basisoszillators 9 stabilisierten Frequenzen nicht mit
Hilfe von Frequenzsynthetisatoren erzeugt werden, sondern mit-Hilfe von getrennten
Oszillatoren 41 und 42, deren Frequenz mit Hilfe von. Differenzstabilisatoren 43
bzw. 44 in einem konstanten, aber einstellbaren Abstand von der -Frequenz des Basisoszillators
9 gehalten werden. So dient der Oszillator 41 mit dem zugeordneten Differenzstabilisator
43 dazu, eine-konstante Bezugsfrequenz fO zu erzeugen, während der Oszillator 42-in
Verbindung mit dem zugeordneten Differenzstabilisator 44 die Trägerfrequenz £t erzeugt,
die dem HF-Modulator 11 zugeführt wird.
-
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird diese Trägerfrequenz
ft zugleich als Überlagerungsfrequenz verwendet und dem Mischer 15 zugeführt, in
dem diese Frequenz ebenso wie die Signalfrequenz fr in dem Mischer 20 mit der Frequenz
fX des Lokaloszillators21' gemischt wird. Um zu
verdeutlichen,
daß die Ausgangssignale der Mischer 15 und 20 verstärkt werden, bevor sie in dem
dritten l.iischer 22 überlagert werden, sind-hier zusätzliche Verstärker 45 und
46 eingezeichnet, deren Eingänge mit den Mischern 15 bzw. 20 und deren Ausgänge
mit dem dritten Mischer 22 verbunden sind. Es versteht sich, daß solche Verstarker
auch, bei der Ausführungsform nach Fig. 1 vorgesehen sein können. Da die Trägerfrequenz
ft unmittelbar als Uberlagerungsfrequenz Anwendung findet, ist das Ausgangssignal
des dritten Mischers 22 unmittelbar das von der Trägerfrequenz ft befreite Interferenzsignal,
das dann nacheinander einen Tiefpaß 4,7 und einen Hochpaß 48 durchläuft, deren Grenzfrequenzen
verstellbar sind, und es wird das Ausgangssignal des-Hochpasses 48 dem Speicher
27 zugeführt. Weiterhin wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Repetitionsfrequenz
fr für den Impulsformer 18 von der Trägerfrequenz ft mit Hilfe einer Teilerstufe
49 abgeleitet, so daß die Repetitionsfrequenz zur ein ganzzahliger Bruchteil der
Trägerfrequenz ft-ist und infolgedessen die Trägerfrequenz und die Repetitionsfrequenz
in, Phase sind. Auf diese Weise werden besonders stabile Verhältnisse erzielt, wenn
insbesondere bei niedrigen Meßfrequenzen Jittereffekte bezüglich der Konstanz der
Impulslängen vermieden werden sollen. Treten dagegen periodische Störungen bei der
Signalbeobachtung, also im .Verstärkungszweig 19, 20, 46, 22, 47, 48, 27 auf, dann
kann es auch zweckmäßig sein, vorausgesetzt daß ft = f1, fr als stochastisch schwankende
Größe zu wählen, da-sich dann bei der Signalmittlung in dem Speicher 27 die periodischen
Störungen herausmitteln.
-
Es ist sogar möglich, die Repetitionsfrequenz fr sowohl als ganzzahligen
Bruchteil der Trägerfrequenz als auch als stochastisch schwankende- Größe zu wählen,
indem die Maßzahl für den ganzzahligen Bruchteil der Trägerfrequenz stochastisch
gewählt wird. Es werden dann sowohl Jittereffekte als auch periodische Störungen
vermieden.
-
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, muB jetzt das Frequenzspektrum des vom
Modulator 11 gelieferten HF-Impulses so breit- sein, daß die zu messenden Resonanzfrequenzen
f# noch innerhalb des Impulsspektrums liegen, jedoch die Trägerfrequenz ft außerhalb
dieser Resonanzfrequenzen f# liegt, wie es aus den Zeilen-Ca) und (b) des Diagrammes
nach Fig. 4 ersichtlich ist. Auch. hier ist Jedoch zur Variation des auszuwählenden
Frequenzbereiches noch ein Verschieben der Trägerfrequenz 9 gegenüber den Resonanzfrequenzen
f# möglich.
-
Die Zeile (c) zeigt die Resonanzfrequenzen f - ft nach der Überlagerung,
also am Ausgang des Wischers 22, in Verbindung mit der Durchlaßkurve des Tiefpasses
47. Durch Verändern der Grenzfrequenz' des Tiefpasses 47 und/oder die richtige Wahl
des Trägerfrequenz ft ist erreicht, daß die höheren Anteile der R'esonanzfrequenzen
aus dem Durchlaßbereich des Tiefpasses 47 herausfallen und daher eliminiert werden.
-
Zeile (d) zeigt die restlichen Resonanzfrequenzen am Ausgang des Tiefpasses
47 in Verbindung mit der Durchlaßkurve des Hochpasses 48. Auch hier ist wieder durch
Einstellen der unteren Grenzfrequenz des Hochpasses und/oder der Trägerfrequenz
ft dafür Sorge getragen, daß von dem Hochpaß die tieferen Resonanzfrequenzen nicht
mehr übertragen werden. Das Ergebnis ist der in Zeile (e) -dargestellte Anteil der
Resonanzfrequenzen f# # - ft, der in Form des Interferenzsignales nach, Zeile (f)
vorliegt.
-
Es versteht sich,-daß die Erfindung nicht auf die Verfahren beschränkt
ist, die mit den dargestellten Ausführungsbeispielen verwirklichbar sind, sondern
Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.