DE2531742B2 - Vorrichtung zur Bestimmung der Richtung einer Strahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Richtung einer Stranlung einer Strahlungs- η quelle, wobei eine Meßsonde relativ zur Strahlungsquelle bewegt wird und die Richtung des Ausschlags eines Zeigers festgestellt wird, die von der Bewegungsrichtung der Meßsonde abhängt.

Um die Richtung der Strahlung von einer Strahlungs- in quelle zu bestimmen, wurde in dem Fall, daß die Quelle elektromagnetische Wellen abstrahlt, ein elektromagnetisches Meßverfahren entwickelt. Allgemein wurde dabei angenommen, daß die Bestimmung der Richtung einer Strahlung einer strahlenden Quelle nicht bestimm- η bar ist, wenn die strahlende Quelle abgeschirmt ist.

In Hinblick darauf wurde von dem Erfinder der vorliegenden Erfindung zur Messung des elektrischen Feldes an einem Punkt eines Raumes eines Verstärkers mit einer extrem hohen Eingangsimpedanz, beispiels- κι weise einem Eingangswiderstand von 1 ΜΩ, entwickelt. Bei der Bestimmung eines elektrischen Raumpotentials mit dem Verstärker und der nachfolgenden Anzeige auf einem Anzeigegerät wurden unterschiedliche Bewegungen des Zeigers je nach Standort der Strahlungsquelle r, festgestellt. Ein Problem stellt dabei allerdings der Einfluß der im Raum stets vorhandenen elektrischen Umgebungsfelder dar. Um diesen Einfluß zu eliminieren ist ein Nullabgleich erforderlich und auch möglich, wenn die Meßsonde stationär angebracht ist. hi

Die unterschiedlichen Bewegungen des Zeigers sind der Art, daß die vom Ausgangssignal des Verstärkers gespeiste Anzeigeeinrichtung bei Annäherung der Meßsonde an eine Strahlungsquelle bestimmter Art in negativer Richtung ausschlägt, während bei Entfernung in der Meßsonde von der Strahlungsquelle die Anzeigeeinrichtung in positive Richtung ausschlägt.

Der Grund, warum die Anzeigeeinrichtung in einer derartigen Weise ausgelenkt wird, ist unbekannt. Aufgrund von experimentellen Ergebnissen ist jedoch deutlich, daß der Grad des Ausschlages der Anzeigeeinrichtung in Beziehung zur Entfernung der Strahlungsquelle und der Bewegungsgeschwindigkeit der Meßsonde steht, der Zeigerausschlag jedoch im wesentlichen unabhängig davon erfolgt, ob die Strahlungsquelle abgeschirmt oder nicht abgeschirmt ist.

Aus dem genannten Sachverhalt folgt, daß durch Bewegung der Meßsonde die Richtung der Strahlung einer Strahlungsquelle bestimmt werden kann. Aufgrund einer theoretischen Durchdringung des geschilderten Sachverhaltes läßt sich feststellen, daß bei Bewegung eines elektrisch leitenden Materials, z. B. eines Metalls in einem Feld einer Strahlungsquelle aufgrund des Induktionsgesetzes ein elektrisches Potential erzeugt wird, das von der Richtung der Bewegungsgeschwindigkeit, der Stärke des elektrischen Feldes etc., abhängt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Richtung einer Strahlung von einer Strahlungsquelle zu schaffen, bei der ein Verstärker hoher Eingangsimpedanz verwendet wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Meßsonde aus einem einseitig angeschlossenen Leiter besteht, der gegen elektrostatische Störfelder abgeschirmt ist und über eine abgeschirmte Leitung einem einen sehr hohen Eingangswiderstand aufweisenden Verstärker für Gleichspannungen verbunden ist, der sowohl positive als auch negative, durch ein angeschaltetes Instrument angezeigte Spannungen verstärkt.

Die Vorrichtung enthält also neben der Meßsonde einen Verstärker mit sehr hoher Eingangsimpedanz. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich die Richtung einer Strahlung von einer Strahlungsquelle einwandfrei bestimmen.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Zur Kompensation eines Grundausschlags des Instruments kann ein Verstärker mit einer Einrichtung zum Nullabgleich vorgesehen sein. Die Vorrichtung kann darüber hinaus einen bereichsunischaltbaren Meßverstärker mit einstellbarer Empfindlichkeit aufweisen. Der Eingangswiderstand des Verstärkers beträgt vorzugsweise 1000 ΜΩ oder mehr.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher boschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipdarstelliing der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 den Zusammenhang zwischen einer Meßsonde und einem räumlichen elektrischen Feld,

F i g. 3 eine Filterstufe,

F i g. 4 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 5 ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 6a einen Schaltungsaufbau zur Eichung der Anzeige einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auch als Meßgerät bezeichnet ist,

F i g. 6b einen Kurvenverlauf, der bei der Eichung der Anzeige des Meßgerätes vorliegt,

Fig. 7a bis 7f Kurvenverläufe, die sich durch Änderung der Entfernung zwischen einem Standardsignalgenerator (im folgenden als SSG bezeichnet) und dem erfindungsgemäßen Meßgerät ergeben, wobei jeweils der Fall eines abgeschirmten und eines nicht

abgeschirmten SSG dargestellt ist,

F i g. 8a die elektrische Spannung, die festgestellt wird, wenn das Meßgerät sich der Ausgangsöffnung eines Hohlleiters des SSG annähert,

F i g. 8b eine Darstellung der Ausgangsspannung des Meßgeräts in Abhängigkeit von der Entfernung von der Ausgangsöffnung des Hohlleiters, wobei jeweils die Differenz zwischen positivem und negativem Spitzenwert der erhaltenen Wellenform zur Auswertung verwendet wurde und sich bei der Messung das Meßgerät mit einer Geschwindigkeit von 33 U/min an einer 30 a.\ von der Ausgangsöffnung des Hohlleiters entfernten Stelle zur Umdrehung gebracht wurde,

Fig.9a bis 9f und 10a bis 1Of den Verlauf der Ausgangsspannung des Meßgeräts in dem Fall, daß elektrische Lichtquellen verschiedener Leistung rotieren und die kürzeste Entfernung zum Meßgerät verändern,

Fig. 11a bis lic Diagramme der Ausgangsspannung aes Meßgeräts, wenn es auf eine Lichtquelle zu bewegt wird,

Fig. 12a bis 12c Diagramme der Ausgangsspannung des Meßgeräts, wenn es von einer Lichtquelle entfernt wird und

Fig. 13 ein Diagramm zur Feststellung, ob in der Ausgangsspannung des Meßgeräts irgendein Unterschied zwischen Gleichstrom und Wechselstrom zu erkennen ist.

Fig. 1 zeigt ein praktisches Beispiel des ι rfinderischen Prinzips. Das elektrische Feld 1 abgestrahlter elektromagnetischer Wellen umgibt eine Meßsonde 2 aus leitendem Material. Vorgesehen ist ferner ein Schirm 3 und ein Widerstand 4 mit sehr hohem Widerstandswert (etwa ! GQ). Die Endanschlüsse der Meßsonde sind mit 5 und 6 bezeichnet, die Masse ist mit 7 bezeichnet.

Wird die Meßsonde 2 in Richtung des Pfeiles 8 auf die Strahlungsquelle der elektromagnetischen Energie innerhalb des elektrischen Strahlungsfeldes 1 hinbewegt, so wird eine Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen 5 und 6 des mit der Meßsonde 2 verbundenen Widerstandes 4 erzeugt, wobei der Anschluß 5 gegenüber dem Anschluß 6 negativ ist. Wird die Meßsonde dagegen bezüglich der Strahlungsquelle der elektromagnetischen Wellen in entgegengesetzter Richtung bewegt, so ist das am Anschluß 5 erzeugte Potential gegenüber dem Anschluß 6 positiv. Wird dieses Ausgangssignal über einen Verstärker einer Anzeigeeinrichtung eines Anzeigegerätes zugeführt, so läßt sich die Richtung und der Bereich der Anzeige beobachten.

F i g. 2 zeigt die Form der Meßsonde. Um den Einfluß ionisierter Luftmoleküle und statischer Elektrizität um die Probe 2 auszuschalten, sind Schlitzfenster 10 und eine statische Abschirmung 11 um dit Probe 2 vorgesehen, die mit der Außenhülle des Schirmes 3 verbunden sind. Die Abmessungen der Schlitzfenster 10 werden durch die Wellenlänge der strahlenden elektromagnetischen Energie bestimmt. Die Schlitzfenster 10 sind bevorzugt mit einem dünnen Widerstandsfilm versehen, der elektrisch mit der statischen Abschirmung 11 verbunden ist. Für die statische Abschirmung 11 ist z. B. ein Netz mit einer Maschenweite von 2 bis 4 mm aus einem 0,1 mm dicken Kupferdraht verwendbar, das die Meßsonde 2 gegen statische Elektrizität oder gegen Ionisierung aus der Luft schützt; bevorzugt verwendet wird außerdem ein elektrisch leitender Stoff aus Kohlefaser oder ähnlichen Materialien, wobei eine derartige Abschirmung um die Meßsonde 2 herum gelegt ist und mit der äußeren hülle des Schirmes 3 verbunden ist. Der Lastwiderstand 4 zwischen den Anschlüssen 5 und 6 wird so ausgewählt, daß er einen größeren Wert als der Isolationswiderstand zur Masse 7, der die Meßsonde 2 umgebenden Atmosphäre besitzt, also z. B. 1 Cn groß ist. Der Lastwiderstand 4 stellt zusammen mit der vom Schirm 3 dargestellten Kapazität einen zeitkonstanten Schaltkreis dar, so daß der gemessene Wert durch induzierte Spannungen, die durch abgestrahlte Rundfunkwellen oder durch andere herkömmliche elektrische Quellen hervorgerufen werden, nicht beeinflußt wird.

Es sind jedoch einige Verwendungsfälle denkbar, in denen die genannten störenden induzierten Spannungen vorhanden sind, so daß zwischen den Anschlüssen 5 und 6 und einem Gleichstromverstärker 13 ein Filter 12 zur Eliminierung störender induzierter Spannungen angeschlossen wird, vgl. F i g. 3. Insbesondere werden Kondensatoren 14 und 15 und die Impedanz 16 in Form eines .τ-Typ-Filters zur Eliminierung der störenden induzierten Spannungen eingesetzt Als impedanz 16 wird bevorzugt eine Induktivität oder ein Widerstand mit hohem Widerstandswert verwendet, die eine hohe Impedanz für die störenden Spannungen besitzen muß. Die Kondensatoren 14 und 15 sollen eine kleine Impedanz für die störenden induzierten Spannungen besitzen, sie lassen sich zum Beispiel durch die Kapazität zwischen der Außenhülle des Schirms 3 und dem Innenleiterdraht realisieren. Der Wert des Lastwiderstandes 17 soll möglichst hoch sein, die Funktion des Gleichstromverstärkers nicht behindern und zum Nullabgleich einsetzbar sein, der Widerstand 17 kann jedoch weggelassen werden, sofern er durch den Eignangswiderstand des Gleichstromvcrstärkers ersetzt wird.

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild, bei dem die Ausgangsanschlüsse der Filter 18 und 19 mit dem Gleichstromverstärker 13 mittels eines abgeschirmten Kabels verbunden sind. Um die Polarität und Stärke des abgestrahlten elektrischen Feldes zu messen, ist eine Meßeinrichtung 21 vorgesehen, dessen Zeiger entweder in positiver oder in negativer Richtung ausschlägt. Mit 22 ist eine elektrische Speisequelle bezeichnet.

Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Ein erster Verstärker ist mit 23 bezeichnet, ferner ist ein Meßverstärker 24 vorgesehen, der die Meßeinrichtung treibt. Die Eingangswiderstände 26 und 27 übernehmen die Eingangssignale der Meßsonde 2 und besitzen einen äußerst hohen Widerstandswert von etwa 1000 ΜΩ. Der Gleichstromverstärker 28 verstärkt die an den Widerständen 26 und 27 anliegenden Eingangssignale, er wird z. B. durch einen IC-FET vom Typ »147B« realisiert. Die Anschlüsse 29 und 30 der Speisespannungsquelle führen je +15V und -15 V. Die Widerstände 31 und 32 legen die Verstärkung des Verstärkers 23 fest, wobei die Verstärkung durch Änderung des Widerstandsverhältnisses der Widerstände 31 und 32 verändert werden kann. Die Speisequelleanschlüsse 33 und 34 sind mit den Anschlüssen 29 und 30 verbunden. Die Filter 35 und 36 dienen zur Verringerung des Rauschens. Das Ausgangssignal vom ersten Verstärker 23 wird über die Anschlüsse 37 und 38 an den Meßverstärker 24 weitergegeben. Der Widerstand 39 ditnt zum Abgleich des rückgekoppelten Gleichstromverstärkers 58 (z. B. ein IC vom Typ »μΑ708«}. Die Widerstände 40 und 41 sind zur Regelung des Rückkopplungsvolumens vorgesehen. Die Anschlüsse

und 43 der Speisequelle führen je + 15 V und -15V.

ist ein variabler Widerstand, der zum Nullabgleich der Meßeinrichtung verwendet wird. An dem Anschluß liegt die Spannung + 15 V. Die Anschlüsse 46,47 und dienen zur Empfindlichkeitssteuerung; durch Betäti- , gung des Schalters 49 lassen sich zu jedem Zeitpunkt Änderungen vornehmen. Die Meßeinrichtung 50 enthält einen Zeiger, der entweder einen positiven oder negativen Ausschlag von der in der Skalenmitte befindlichen Nullstellung durchführt. Mit 51 und 52 sind m Filter bezeichnet; an den Anschlüssen 53 und 54 liegen - 15 V und + 15 V ebnso wie an den Anschlüssen 42,43 und 45 an.

Mit einem nach Fig. 5 aufgebauten Meßgerät wurden experimentelle Messungen an einem Signal- , -. generator des 13-GHz-Bandes als Strahlungsquelle durchgeführt. Als Resultat ergab sich der Zusammenhang zwischen der Bewegung der Meßsonde und der Ablenkung des Meßgerätzeigers in der unten angegebenen Form. Das Hochfrequenzsignal an der Ausgangsöff- j„ nung des Hohlleiters des verwendeten Signalgenerators besaß eine Amplitude von 20 mV, die Verstärkung des Verstärkers betrug auf der Empfangsseite 46 dB, der volle Skalenbereich des Anzeigegerätes betrug ±10 mV.

(A) Ausgangsöffnung des Hohlleiters ist offen:

(a) Der Nullabgleich wurde dadurch hergestellt, daß die Meßsonde 2 in die Ausgangsöffnung des Hohlleiters gesetzt wurde. Dann wurde die Meßsonde 2 so langsam wie möglich von der '" Ausgangsöffnung weggeführt, und der Zeigerausschlag in positiver Richtung in eine Entfernung von etwa 15crn auf den vollen Ausschlag eingestellt.

(b) Anschließend wurde die Meßsonde 2 in einer ^!' Entfernung von etwa 15 cm von der Ausgangsöffnung des Hohlleiters entfernt aufgestellt und es wurde ein Nullabgleich durchgeführt. Anschließend wurde die Meßsonde 2 weiter entfernt, wobei ein langsamer Zeigerausschlag in positiver Richtung erfolgte.

(c) Die Meßsonde 2 wurde in einer Entfernung von etwa 30 cm von der Ausgangsöffnung des Hohlleiters aufgestellt, und es wird ein _,. Nullabgleich vorgenommen. Anschließend wird die Meßsonde so langsam wie möglich bis zu einer Entfernung von 15 cm auf die öffnung zugeführt, wobei der Zeiger langsam in negative Richtung ausschlägt. Wird dann die -_n Meßsonde 2 schnell bewegt, so erfolgt aufgrund der Geschwindigkeit ein großer Zeigerausschlag.

(d) Die Meßsonde 2 wird in einer Entfernung von

15 cm von der Ausgangsöffnung des Hohllei- 5-, ters aufgestellt, und es wird ein Nullabgleich durchgeführt Anschließend wird die Meßsonde 2 so langsam wie möglich auf die öffnung des Hohlleiters zugeführt, wobei der Zeiger langsam, aber voll in die negative Richtung _b0 ausgeienkt wurde. Wird dann die Probe schnell bewegt, so wird dabei der Zeiger schnell zur vollen Auslenkung gebracht

(B) Die Ausgangsöffnung des Hohlleiters ist mit einer Messingplatte von 1 mm Dicke geschlossen und *" dadurch abgeschirmt:

(a) Die Meßsonde 2 wurde in einer Entfernung von 30 cm von der Ausgangsöffnung des Hohlleiters aufgestellt, anschließend wurde der Zeiger auf Null abgeglichen. Anschließend wurde die Meßsonde 2 in Richtung auf die Ausgangsöffnung des Hohlleiters bis zu einer Entfernung von 15 cm heranbewegt, wobei der Zeiger in negativer Richtung bis zum Skalenwert »4« ausgelenkt wurde.

(b) Die Meßsonde 2 wurde in einer Entfernung von 15 cm von der Ausgangsöffnung des Hohlleiters aufgestellt, der Zeiger wurde auf Null abgeglichen. Anschließend wurde die Meßsonde 2 auf die öffnung des Hohlleiters zu bewegt, wobei der Zeiger zuerst in negativer Richtung bis zum Skalenwert >·4« ausschlug und anschließend in einer Entfernung von 5 cm in positive Richtung ausschlug.

(c) Die Meßsonde 2 wurde in einer Entfernung von 30 cm vom Ausgang des Hohlleiters aufgestellt, der Zeiger wurde auf Null abgeglichen. Anschließend wurde die Meßsonde 2 schnell zur öffnung des Hohlleiters geführt Dabei schlug der Zeiger zuerst in negativer Richtung und, ähnlich dem o. g. Fall (b] anschließend in positiver Richtung aus.

Aus diesen Ergebnissen folgen folgende Schlüsse:

In einer Entfernung, in der keine Influenz vom Oszillator vorhanden ist:

(1) Wenn die Meßsonde auf die Öffnung des Hohlleiters hinbewegt wird, so schlägt der Zeiger in negativer Richtung aus.

(2) Wenn die Meßsonde von der Öffnung des Hohlleiters wegbewegt wird, schlägt der Zeiger in positiver Richtung aus.

(3) Wenn die Öffnung des Hohlleiters mit einer Messingplatte möglichst dicht abgeschirmt ist. se ergibt sich keine Besonderheit bezüglich der Empfindlichkeit oder Richtung des Zeigerausschlags.

(4) Der Ausschlag des Zeigers ist im wesentlicher proportional zur Bewegungsgcsuhwindigkeit der Meßsonde.

(5) Je kleiner die Entfernung von dem Ausgang de« Hohlleiters ist, um so größer wird der Ausschlag des Zeigers, in Abhängigkeit von der Bewegung der Meßsonde 2, und umgekehrt.

Wichtig ist bei diesen Ergebnissen insbesondere, da[ der festgestellte Ausschlag des Meßgeräts und die Ausschlagsrichtung des Zeigers unabhängig davon sind ob die Öffnung des Hohlleiters mit einer Messingplatu abgeschirmt ist oder nicht. Außerdem wurden diesf Experimente des Erfinders auch dadurch bestätigt, dat dieselbe Erscheinung beobachtet wurde, wenn dif Meßsonde des Meßgerätes relativ zu einem Isotoj bewegt wird.

In dem zuletzt genannten Fall ist jedoch die Richtunj des Ausschlages des Zeigers derart, daß bei Annäherung der Meßsonde an das Isotop der Zeiger in positive! Richtung und bei Entfernung der Meßsonde vom Isotoj der Zeiger in negativer Richtung ausschlug.

Die angegebenen Ergebnisse sind bisher nur voi qualitativer Gestalt Im folgenden werden jedoci quantitative Ergebnisse verschiedener Experimente mi zwei verschiedenen erfindungsgemäßen Meßgeräte!

durchgeführt, wobei ein sogenanntes großes und ein sogenanntes kleines Meßgerät mit folgenden Eigenschaften zur Anwendung gelangte:

(I) Großes Meßgciiit

Bereich SpttnnungiS' I.innings Coulomb ■ see

verstärkung empfindlichkeit tier
Meßsonde (iiV) hei
vollem Skiilen-(clB) yiisM-liliii· pQ/s

Eingangswiderstand:

I	66,4	10(10.4)	0.2
2	46,4	100(104)	2
3	26,4	1 mV (1.04 mV)	20

Eingangskapazität:
Ungef.33pF.

Meßsondenspitze:

Durchmesser lern; Länge 2 cm; nickelplattiertes

Messing.

Schirm der Meßsonde:

Innerer Durchmesser 3 cm, Länge 4,5 cm; Dicke 0,2 cm;

zylindrisches Aluminiummaterial.

Eingangskapazität bei abgeschirmter Meßsonde:
Ungef.33,3pF.

(2) Kleines Meßgcriil

Bereich	Sp;innungs- \ erstarkim^ (dB)
1	53
2	33
3	U
4	-7
Eingangs widerstand: 2,4 GO.
Eingangskapazität: Ungef. 16 pF.
Meßsondenspitze: Durchmesser 5 mm; Messing.	Länge 2 ei

Kingiingsenipfincllichkeil der Meßsonde (iiV) bei Coulomb · se
vollem Skiileniiiisschhig

pQ/s

V (+136 JiV, -121 μV)
1,3 mV (+1,37 mV. -1,39 mV)
mV (+13 mV, -127 mV)
mV ( + 115 mV, - 126.5 mV)

0.1
1

10
100

Meßsondenschirm:

Innerer Durchmesser 3 cm; Länge4,5 cm. Dicke 0,2 mm; zylindrisches Aluminiummaterial.

Eingangskapazität bei abgeschirmter Meßsonde:
Ungef. 16.2 pF.

Es wurde dann überprüft, ob das Meßgerät normalerweise ohne Beeinflussung von Ionenladungen oder der im Raum vorhandenen statischen Elektrizität arbeitet. Die Ergebnisse sind in den F i g. 6a und 6b dargestellt. In diesem Fall sind die Ergebnisse jedoch nur für das große Meßgerät angegeben. Die gleichen Experimente wurden aber auch für das kleine Meßgerät durchgeführt.

Wie sich aus den F i g. 6a und 6b ergibt, wurde diese Überprüfung nicht nur für das Meßgerät sondern auch für den Fall vorgenommen, in dem ein Aufzeichnungsgerät R mit dem Meßgerät verbunden war. In F i g. 6a ist das Aufzeichnungsgerät R mit der Bezugsziffer 59 bezeichnet dessen Papiertransportgeschwindigkeit 18 cm/min beträgt Das erfindungsgemäße Meßgerät wird durch 60 gekennzeichnet 61 stellt ein Dämpfungsglied dar. Auf dem Widerstandselement 63 rotiert ein Gleitkontakt 62. Die Batterien 64 stellen die Speisequelle für den Widerstand 63 dar. Die von dem Gleitkontakt 62 abgegriffene Spannung wird unmittelbar zwischen die Spitze der Meßsonde und der Masse des Geräts 60 angelegt wodurch die Meßdaten von dem Aufzeichnungsgerät 59 wahrgenommen und aufgezeichnet werden.

Im o. g. Fall wurden 9 Bereiche des Aufzeichnungsgerätes 59 verwendet, d. h. 10 mV, 25 mV, 50 mV, 100 mV, 250 mV, 500 mV, 1 V, 2,5 V und 5 V. Als Bereich R wurde der Bereich 100 mV verwendet. Im Falle des großen r. Meßgerätes wurde für die Darstellungen der Bereich 3 gewählt das Eingangssignal betrug 1,4 V und der volle chromplattiertes Skalenbereich beträgt —63,8 dB. Der Ausschlag des Meßgerätes beträgt +4 ±0,25 (bei 33 U/min), und in diesem Fa!! ist eine Korrektur von - 0,75 dB erforderlich. Die größte Wellenform in Fig.6b ist eine einmalige Testwelle, wobei die obere Hälfte des Aufzeichnungspapiers einen negativen Ausschlag und die untere Hälfte einen positiven Ausschlag darstellt.

F i g. 7 zeigt die Änderung der Wellenform, wenn das genannte kleine Meßgerät auf einen drehbaren Tisch gestellt und durch Drehung des Drehtisches näher oder weiter entfernt von der Ausgangsöffnung des Hohlleiters des Signalgenerators gebracht wird, der auf eine Oszillatorfrequenz von 13,5 GHz fest eingestellt ist. Die F i g. 7a bis 7f zeigen insbesondere experimentelle Ergebnisse in den Fällen, in denen die kleinste Entfernung zwischen Meßsonde (in diesem Fall war die Meßsondenspitze nicht geschirmt) und der Ausgangsöffnung des Hohlleiters 10 cm, 20 cm und 40 cm betrug, wobei eine Abschirmung entweder vor die Ausgangsöffnung des Hohlleiters gesetzt oder nicht gesetzt war.

Die Bedingungen für diese Experimente sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Fall Kleinste Hohlleiter- Entspr. Bemerkungen
Entfernung öffnung Figur

(cm) offen

1 10 Nein Fig.7(a)

10 Ja Fig.7(b) Kupferplatte

1,5 mm dick

I ;il I	Kleinste Knlimumg (cm)	Hohlleiter- öffnung offen	liiilspr. Figur	llemerkungi.'M
3 4	20 20	Nein la	F i g. 7(c) F i g. 7(d)	Kiipi'crplattc 1,5 mm dick
5 6	40 40	Nein la	F i g. 7(c) F i g- 7(1)	Ktiplerplatle 1,5 mm dick

Bereich des Aufzeichnungsgeräts: 0,5 V. Bereich 1 des Meßgeräts. Keine Meßsondenschirmung. 33 U/min.

Die aus Fig. 7 ableitbaren Ergebnisse machen deutlich, daß zwar die Amplitude der Wellen je nach Entfernung vom Signalgenerator unterschiedlich sind, die Wellenformen jedoch im wesentlichen gleich bleiben, und daß sich auch kein Unterschied zwischen dem Fall des Offenhohlleiters und dem des abgeschirmten Hohlleiters ergibt. Wenn die Ausgangsöffnung des Hohlleiters abgeschirmt war, so wurde die Form der Welle davon nur wenig verändert, obwohl das hochfrequente Ausgangssignal des Signalgeneratois -26 dB betrug.

Anhand der F i g. 7a bis 7f läßt sich auch die Beziehung zwischen Abstand vom Signalgenerator und Ausgangsspannung des Meßgerätes angegeben, vgl. die F i g. 8a und 8b. In beiden Figuren ist die Abszisse in cm unterteilt und stellt den kleinsten Abstand zum Signalgenerator dar, an der linken Ordinate ist die Alisgangsspannung des Meßgerätes in logarithmischem Maßstab aufgetragen. Auf der rechten Ordinate ist die der Eingangsspannung an den Eingangsanschlüssen des Meßgerätes entsprechende Ausgangsspannung in logarithmischem Maßstab aufgetragen. Fig.8 wurde dadurch erhalten, daß die bei der Annäherung des Meßgerätes an die Öffnung des Hohlleiters erzeugte Spannung, d.h. die Halbwellen-Spitzenwerte über dem Nullpegel in Fig. 7 aufgetragen wurde. Fig.8b wurde dadurch gewonnen, daß von den vollen Schwingungen die Differenzen zwischen den positiven und negativen Spitzenwerten aufgetragen wurden, die sich einstellten, wenn das Meßgerät mit einer Drehgeschwindigkeit von 33 U/min in einer Position von etwa 33 cm vor der öffnung des Hohlleiters rotiert wurde. Das Zeichen O zeigt an, daß dieser Meßwert durch eine Messung bei offener öffnung des Hohlleiters gewonnen wurde, das Zeichen X zeigt an, daß bei Erhalt dieses Meßwertes die Ausgangsöffnung des Hohlleiters abgeschirmt war.

Den Ergebnissen entnimmt man, daß in Ausgangsspannung des erfindungsgemäßen Meßgerätes in Abhängigkeit von der Entfernung zur Strahlungsquelle abnimmt.

Anschließend wurden Versuche durchgeführt, bei denen das erfindungsgemäße Meßgerät (ohne Abschirmung der Meßsondenspitze) an einem festen Punkt aufgestellt wurde, und wobei eine kontinuierlich betriebene Lichtquelle auf einem Drehtisch rotiert wurde. Tabelle 2 gibt die Bedingungen dieser Versuche wieder, bei denen die Entfernung zwischen dem Meßgerät und der Lichtquelle, ebenso wie die Leistung der Lichtquelle verändert wurde. Was die Wellenform des erhaltenen Ausgangssignals betrifft, so ist die für den Fall 1 erhaltene Wellenform in Fig.9 und die für den Fall 3 erhaltene Wellenform in Fig. 10 dargestellt. Die aufgrund der anhand der Fälle 1 bis 10 gewonnenen Wellenformen zusammengetragenen Daten sind in den Fig. 11 und 12 dargestellt.

Bei der Beurteilung der Änderung der Wellenformen in Fig.9 und Fig. 10 stellt sich heraus, daß bei Anwachsen der Entfernung zwischen Meßgerät und Lichtquelle, die Regelmäßigkeit der Wellenform verlorengeht und die Formstärke gestört wird. Das läßt darauf schließen, daß bei anwachsender Entfernung die Strahlung von der Lichtquelle schwächer wird und der Einfluß des Rauschens stärker wird.

Tabelle 2	Kleinste Ent	Verschiebung	Leistung der	linisprechende	Uemcrkungen
Fall	fernung		Lichtquelle	Figuren
	(cm)	(cm)	(W)
	20	100	10,40, 100	F ig. 9	Wechselstrom
1	40	100	10,40. 100		Wechselstrom
2	70	100	10,40	Fig. 10	Wechselstrom
3	70	100	100		Wechselstrom
4	15	200	10,40, 100		Wechselstrom
5	35	200	10,40, 100		Wechselstrom
6	65	200	10,40, 100		Wechselstrom
7	10	300	10,40, 100		Wechselstrom
8	30	300	10,40, 100		Wechselstrom
9	60	300	10,40, 100		Wechselstrom
10

F i g. 11 zeigt Fälle, die in Tabelle 2 enthalten sind. Die Beziehung zwischen der kleinsten Entfernung und der Ausgangsspannung des Meßgeräts sind für den Fall, daß sich die Lichtquelle dem Meßgerät nähert bzw. von diesem entfernt aufgetragen. Auf der linken Ordinate ist die Ausgangsspannung des Meßgerätes logarithmisch unterteilt aufgetragen, auf der rechten Ordinate ist die entsprechende Eingangsspannung am EingangsanSchluß des Meßgerätes logarithmisch aufgetragen. Die Abszissen geben die kleinste Entfernung, d. h. den Abstand zwischen Lichtquelle und Meßgerät wieder. Aus den Ergebnissen läßt sich entnehmen, daß die Ausgangsspannung des Meßgerätes mit Verringerung des Abstandes zunimmt, und daß die Ausgangsspannung mit steigender Temperatur der ständig betriebenen Lichtquelle zunimmt.

Fig. 12 wird nach anderen Gesichtspunkten als F i g. 11 gewonnen, d. h. es ist die Ausgangsspannung des Meßgerätes dargestellt, wobei die Entfernung d zwischen Lichtquelle und Meßgerät als Parameter dient. In diesem Fall gibt rfoder d+Δ c/die Entfernungsdiffe- > renz zu der rotierenden Lichtquelle auf dem Drehtisch an. Aufgetragen ist die Ausgangsspannung des Meßgeräts auf der Ordinate, während die Leistung der Lichtquelle auf der Abszisse aufgetragen ist. Diese Darstellungen zeigen, daß das Meßgerät nicht durch die in Helligkeit der Lichtquelle sondern durch die von der Lichtquelle emittierte Strahlung aktiviert wird, und daß die Intensität der Strahlung eine Funktion des Abstandes von der Strahlungsquelle ist.

Die Ergebnisse von Experimenten, die durchgeführt ι ί wurden, um herauszufinden, ob in der Ausgangsspannung irgendein Unterschied besteht, wenn die Speisequelle für die Lichtquelle eine Wechselstromquelle oder eine Gleichstromquelle ist, sind in Fig. 13 dargestellt. Die mit O eingetragenen Meßpunkte gelten für den Fall, :n daß die Lichtquelle durch eine 2,5 A Gleichstromquelle gespeist wurde, während die Meßpunkte X aus Experimenten gewonnen wurden, bei denen eine 2,5 A Wechselstromquelle zur Speisung verwendet wurde. Die Beschriftung und Bezifferung der rechten und _'"< linken Ordinate entspricht den Fig. 11 und 12, während auf der Abszisse die kleinste Entfernung, d. h. der Abstand aufgetragen ist. Dieser Darstellung läßt sich entnehmen, daß das Ausgangssignal von der Entfernung abhängt, aber unabhängig von der Art der Speisequelle >o d. h. ob Wechsel- oder Gleichstromquelle ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät wurden Änderungen in der Richtung des Zeigerausschlags (ein Ausschlag in positiver oder negativer Richtung) für verschiedene Materialien untersucht, und es wurde s"> festgestellt, daß die Richtung des Zeigerausschlags durch die Art des Testmaterials bestimmt war. Die Arten des Materials, die durch die Richtung des Zeigerausschlags klassifiziert sind, lassen sich wie folgt angeben: w

(1) Beispiele, bei denen der Zeiger in negative Richtung ausschlägt, während die Meßsonde sich den Proben nähert:

Umgebung von lebenden Pflanzen (mit Wurzeln -n versehenen Pflanzen), Umgebung von negativen Polen einer Batterie, die Bewegung auf eine elektromagnetische Wellen erzeugende Quelle, die Bewegung in Richtung eines stärker werdenden Feldes elektromagnetischer Energie, die Umge- ">n bung von Hochspannungseinrichtungen, bei denen der positive Pol durch die Masse gegeben ist (z. B. Röntgenstrahlungsausrüstungen), Umgebung von Paraffin, Luft, die in komprimiertem Zustand gebracht wird (hierbei kann sich der Zeigeraus- "·", schlag auch je nach lonisierungszustand umkehren).

(2) Beispiele, in denen der Zeigerausschlag in positiver Richtung erfolgt, während die Meßsonde ihren Abstand zum Meßwert verringert:

Umgebung lebloser Pflanzen (Schnittblumen, Zweige von toten Bäumen), Umgebung der positiven Pole einer Batterie, Umgebung von elektromagnetische Wellen absorbierenden Materialien, Bewegung in Richtung eines abnehmenden elektromagnetischen Feldes, Umgebung von Haochspannungsausrüstungen, bei denen die Masse den negativen Pol darstellt (z. B. Kathodenstrahlröhren von Fernsehgeräten), Umgebung von Mineralölprodukten oder Pflanzenölprodukten, Umgebung von Keramikwaren, Umgebung von Materalien, die einen starken Geruch abstrahlen, Rauch, Umgebung von radioaktiven Materialien, Luft in expandierendem Zustand (hierbei kann auch eine Zeigerumkehr entsprechend dem lonisierungszustand der Luft stattfinden), Umgebung japanischer Kerzen oder pflanzlicher Wachse, Richtung zur Sonne.

(3) Beispiele, bei denen der Zeigerausschlag in beiden Richtungen, der positiven und der negativen Richtung erfolgt:

Materialien, die durch Kombination der unter (1) und unter (2) oben angegebenen Materialien hergestellt sind (z. B. plattierte Metallprodukte).

(4) Beispiele, bei denen ein positiver oder negativer Zeigerausschlag während der Bewegung der Probe eine schwingungsförmige oder schrittförmige Änderungerfährt:

Umgebung von Bäumen mit mehreren Jahresringen, Zwiebelschalen etc., reproduzierter Schall aus einem Lautsprecher, Felder, bei denen Luftwellen vorhanden sind, z. B. bei Vibriationen oder Geräuschen von Maschinen.

Die vorliegende Erfindung ist das Resultat von Experimenten, bei der die Meßsonde des erfindungsgemäßen Meßgerätes in einem elektrischen Strahlungsfeld einer Strahlungsquelle bewegt wurde, die Signale der Meßsonde wurden in einen Gleichstromverstärker gegeben, und es wurde dadurch möglich, die Richtung der Strahlungsquelle gemäß der Richtung des Zeigerausschlages der Anzeigeeinrichtung zu bestimmen, die mit dem Ausgangssignal des Verstärkers zur Auslenkung gebracht wurde. Selbst wenn die Strahlungsquelle abgeschirmt wird, besitzt die Schirmung einen geringen Einfluß auf den Zeigerausschlag des vor der abgeschirmten Strahlungsquelle befindlichen Meßgerätes. Gemäß der Erfindung kann daher ein ausgezeichnetes Ergebnis bei der Bestimmung der Strahlungsrichtung einer Strahlungsquelle erzielt werden.

Hierzu 1 I Hl:ilt Zcichnuniicn

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Richtung einer Strahlung einer Strahlungsquelle, wobei eine ". Meßsonde relativ zur Strahlungsquelle bewegt wird und die Richtung des Ausschlags eines Zeigers festgestellt wird, die von der Bewegungsrichtung der Meßsonde abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (2) aus einem einseitig in angeschlossenen Leiter besteht, der gegen elektrostatische Störfelder abgeschirmt ist und über eine abgeschirmte Leitung mit einem einen sehr hohen Eingangswiderstand aufweisenden Verstärker (23) für Gleichspannungen verbunden ist, der sowohl r> positive als auch negative, durch ein angeschaltetes Instrument (50) angezeigte Spannungen verstärkt

2. Vorrichtung nach Ansprrch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Verstärkers (ZJ) mit einem Eingangswiderstand von 1000 ΜΩ oder mehr, jo

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation eines Grundausschlags des Instruments (50) ein Verstärker (23) mit einer Einrichtung zum Nullabgäeich verwendet wird. r>

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verstärker (24) mit einstellbarer Empfindlichkeit (Empfindlichkeitseinstellungswiderstär.de46~48).