DE2351193A1

DE2351193A1 - Anordnung zur direkten aufzeichnung elektrischer ortskurven bei tiefen frequenzen

Info

Publication number: DE2351193A1
Application number: DE19732351193
Authority: DE
Inventors: Peter Dr-Ing Guettler
Original assignee: Medizinische Akademie Carl Gustav Carus
Current assignee: Medizinische Akademie Carl Gustav Carus
Priority date: 1972-10-17
Filing date: 1973-10-11
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DD101990A1

Description

Anordnung zur direkten Aufzeichnung elektrischer Ortskurven bei tiefen Frequenzen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur direkten Aufzeichnung elektrischer Ortskurven bei Frequenzen von 0,1 Hz bis 100 kHz. Diese Ortskurven geben Auskunft über das Frequenzverhalten von elektrischen Zweipolen im angegebenen Frequenzbereich, der für alle biologischen Impedanzen und für Anwendungszwecke in der Niederfrequenz- und Infraschalltechnik von Bedeutung ist.
Bekannt ist eine Anordnung, welche die für die Ortskurvenschreibung notwendigen dem Wirkwiderstand R und dem Blindwiderstand X proportionalen Spannungen mit Hilfe phasenempfindlicher Glelchrichter liefert. Die hierbei benötigten Baugruppen, wie Verstärker, Impedanzwandler, Gleichrichter, Phasenschieber, sind bei sehr tiefen Frequenzen galvanisch gekoppelt, was zu Drifterscheinungen und zu Schwierigkeiten beim Schaltungsaufbau führt.
Bekannt sind Anordnungen, die auf dem Prinzip des Abgleichs einer -Wechselstrombrücke zur rmpedanzmessung beruhen. Da hierbei jeder Meßpunkt nur einzeln gewonnen werden kann, sind diese Anordnungen für eine kontinuierliche Messung und Ortsknrvenaufzeichnung nicht geeignet.
Bekannt sind Anordnungen, welche die Impedanz als Betrag derselben und als ihren Phasenwinkel messen. Mit diesen Angaben kann eindeutig eine Ortskurve konstruiert werden. Da aber ein X-Y-Schreiber mit Spannungen angesteuert werden muß, welche dem Wirk- und dem Blindwiderstand propórtional sind, lassen diese oben genannten Meßgrößen die Schreibung einer Ortskurve nicht zu.
Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Ortskurvenschreibers für tiefste Frequenzen mit direkter Aufzeichnung dieser Ortskurve.
der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu finden, welche auch bei tiefsten Frequenzen die Reproduzierbarkeit von Ortskurven gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur direkten Aufzeichnung elektrischer Ortskurven zur Untersuchnung des Verhaltens von elektrischen Zweipolnetzwerken bei tiefen Frequenzen, insbesondere von biologischen Impedanzen, ein sich in-seiner Frequenz verändernder Meßstrom durch den zu untersuchenden Zweipol geschickt wird und die über diesem Zweipol entstehende Spannung zu den Zeiten, bei denen der Momentanwert des Meßstromes sein Maximum erreicht bzw. der Meßstrom einen Nulldurchgang von der negativen zur positiven Stromrichtung durchführt, abgetastet, gehalten und an die Klemmen eines X-Y-Schreibers gelegt wird, auf dem dann die Ortskurve in dem Frequenzbereich aufgezeichnet wird, den der Meßstrom durchläuft. Da Eingang und Ausgang nur für die sehr kurze Dauer des Tastimpulses galvanische Verbindung haben, entfallen bei diesem Meßprinzip allee Schwierigkeiten der galvanisch gekoppelten Baustufen. Dabei sind die Impulsstufen bekannterweise ohne galvanische Kopplung ausführbar. Das Meßprinzip ermöglicht eine sehr tiefe untere Grenzfrequenz.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Durch die unbekannte Impedanz # fließt ein durch einen hohen Vorwiderstand 4 konstantgehaltener Meßstrom i = I sinkt mit sich ändernder Frequenz. Die Frequenz durchläuft dabei den gesamten Bereich, in dem der Ortskurvenverlauf interessiert. Dabei werden über einem Teil von 4 eine dem Meßstrom proportionale Spannung uR und über 3 eine um t phasenverschobene Spannung uZ abgenommen. J?ür diese gilt Dann sind uZ = U sin(wt i ) Die Meßschaltung muß aus den Spaaannungen uZ und uP die R-proportionale Spannung ux, die an den X-Eingang des X-Y-Schreibers gelegt wird, und die X-proportionale Spannung Uv für den Y-Eingang liefern. Wird der Meßstrom i = +1 so gilt für uZ = U,cosZ Dagegen gilt beim Nulldurchgang des Stromes in positiver Richtung, also i = O und für uZ : uZ = U,sin # Es wird nun bei den angegebenen Stromwerten, also +I bzw.
0 bei di/dt> @ die Spannung uZ abgetastet und bis zum nächsten Abtastzeitpunkt gehalten. Damit liegen an den Ausgängen der beiden Abtastschaltungen bei konstantem I die gewünschten Signale. Die Abtastung wird in Abtasthaltegliedern, den sogenannten "Sample and Hold1'-Schaltungen, verwirklicht. Die Abtastwerte werden über eine Anpaßstufe direkt an die Eingänge des X-Y-Schreibers gegeben. Zur Erkennung von i = +1 dient ein Maximunindikator, von i = O und di/dt>O ein Nullindikator. Diese Impulse werden in Impulsformerstufen in die notwendigen Torimpulse für die "Sample and Hold-Schaltung umgeformt. Die obere Grenzfrequenz des Ort skurvenschre ibers wird durch die Länge dieser Impulse bestimmt. So bedeutet eine Abtastdauer von1/20 der Periodendauer bei f = 100 kEz eine maximale Torimpulsdauer von 0,5 µs. Die untere Grenzfrequenz des Ortskurvenschreibers wird nur durch die Haltezeit des Abtastgliedes bestimmt. Bei f = 0,1 Hz muß diese Haltezeit größer als 10 s sein.

Claims

Patentansruch

Anordnung zur direkten Aufzeichnung elektrischer Ortskurven zur Untersuchung des Verhaltens von elektrischen Zweipolnetzwerken bei tiefen Frequenzen, insbesondere von biologischen Impedanzen, dadurch ekennzeichnet, daß ein sich in seiner Frequenz verandernder Meßstrom durch den zu untersuchenden Zweipol geschickt wird und die über diesem Zweipol entstehende Spannung zu den Zeiten, bei denen der Momentanwert des Meßstromes sein Maximum erreicht bzw. der Meßstrom einen Nulldurchgang von der negativen zur positiven Stromrichtung durchführt, abgetastet, gehalten und an die Klemmen eines X-Y-Schreibers gelegt wird, auf dem dann die Ortskurve in dem Frequenzbreich aufgezeichnet wird, den der Meßstrom durchläuft.