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Verfahren zur Frequenzabhängigkeitsmessung Die Güte von Telephonieeinrichtungen
ist abhängig von ihrer Frequenzabhängigkeit. Zur Durchführung der .hierfür in Betracht
kommenden Untersuchungen sind Tongeneratoren erforderlich, die die für den Telephoniebereich
in Frage kommenden Frequenzen, also etwa 5o bis io ooo, abzugeben vermögen. Als
Generatoren zur Erzeugung solcher Tonfrequenzen hat man außer Röhrensummern auch
Einrichtungen benutzt, die grundsätzlich von der Bildtelegraphie her bekannt sind.
Solche Einrichtungen, die im wesentlichen aus einer mit Löchern versehenen rotierenden
Scheibe, einer Lichtquelle und einer photoelektrischen Zelle bestehen, haben sich
als besonders geeignet erwiesen. Bei diesen an sich bekannten Einrichtungen ist
auf der einen Seite der rotierenden Scheibe eine Lichtquelle angeordnet, von der
'ein Lichtstrahl durch die Löcher auf der Scheibe hindurchgeht und auf eine auf
der anderen Seite der Scheibe angeordnete Kaliumzelle .auffällt. In Serie mit der
Kaliumzelle ist eine Gleichstromquelle und ein Ohmscher Widerstand geschaltet. Da
sich in Abhängigkeit von der mehr oder weniger starken Beleuchtung der Kaliumzelle
deren Widerstand ändert, entsteht an den Klemmen des mit ihr in Serie liegenden
Widerstandes eine pulsierende Gleichspannung. In bekannter Weise kann von diesem
Widerstand nunmehr eine Wechselspannung abgenommen und dem Gitter einer Verstärkerröhre
zugeführt werden. Dem Anodenkreis der Verstärkerröhre läßt sich nunmehr ohne weiteres
die verstärkte Wechselspannung entnehmen. Bei geeigneter Dimensionierung der Anordnung
kann der im Anodenkreise liegende Widerstand, von dem die Wechselspannung abgenommen
wird, sehr klein gehalten werden, so daß die Einrichtung in bequemer und vollkommener
Weise als tonfrequente Wechselstromquelle benutzt werden kann. Die Frequenz des
so erzeugten Wechselstromes ist abhängig von der Zahl der rechteckigen Löcher in
der Scheibe und von der Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde. Hat die Scheibe z. B.
i2o Löcher und macht sie pro Sekunde eine halbeUmdrehung, d. h. pro Minute
30 Umdrehungen, so wird der abgegebene Wechselstrom die Frequenz 6o haben.
Bei einem geeigneten Verhältnis vom Durchmesser des Lichtstrahles undBreite der
Löcher in der Scheibe gelingt es, sehr angenäherte Sinusform der erzeugten Wechselspannung
zu erreichen.
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Als besonderer Vorteil ist es anzusehen, daß die Größe der Wechselspannung
unabhängig von der Frequenz ist. Regeln läßt sich die Höhe der Wechselspannung durch
Änderung der Lichtstärke und durch Änderung der in Serie mit der Kaliumzelle und
dem Belastungswiderstande liegenden Gleichstromquelle.
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Da die auf Frequenzabhängigkeit zu untersuchenden Telephonieeinrichtungen
zu prüfen sind mit Frequenzen zwischen 50 und etwa io ooo, wäre es notwendig,
nacheinander verschiedene Frequenzen zu erzeugen und die
sich ergebenden
Ausgangsspannungen hinter der zu untersuchendenEinrichtung zu messen, während die
Eingangsspannung konstant zu halten ist. Solche Messungen sind häufig betriebsmäßig
durchzuführen. Sie nehmen in der beschriebenen Art viel Zeit in Anspruch und sind
auch verhältnismäßig umständlich, zumal z. B. bei der Messung von Leitungen Eingang
und Ausgang des zu untersuchenden Gebildes räumlich voneinander getrennt sind und
die Messung deshalb von mehreren Personen, nämlich einer am Anfang der Leitung befindlichen
und einer am Ende der Leitung befindlichen, auszuführen ist, die sich untereinander
verständigen müssen.
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Das neue Verfahren besteht in folgendem. Als Meßinstrument am Ende
der Leitung wird gegebenenfalls über einem geeichten Verstärker ein registrierendes
Meßinstrument eingeschaltet. Mit dem Tongenerator werden nicht nacheinander einzelne
bestimmte Tonfrequenzen gegeben, sondern der Tongenerator der beschriebenen Art
wird mit einer Schwungmasse versehen, wobei die Schwungmasse entweder an der rotierenden
Scheibe selbst oder an dem Antriebsmotor für die rotierende Scheibe angebracht sein
kann. Man treibt nun die Scheibe mit solcher Geschwindigkeit an, daß sich z. B.
eine Frequenz von 12 ooo pro Sekunde ergeben -würde. Mit der rotierenden Scheibe
ist ein Tachometer verbunden, das nach Frequenzen geeicht sein möge und die Frequenzen
direkt abzulesen gestattet. Ist die Frequenz von 12 ooo erreicht, so schaltet man
den Motor ab und in einer mehr oder weniger langen Zeit wird nun die mit der Schwungmasse
verbundene Scheibe auslaufen. Während dieser Zeit beobachtet man das Tachometer
und schaltet die Spannung an die Eingangsklemmen des zu untersuchenden Gebildes
an in dem Augenblick, in dem das Tachometer anzeigt, daß die augenblickliche Tonfrequenz
io ooo beträgt. Die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe läßt nun kontinuierlich
nach, wobei die Frequenz immer mehr und mehr absinkt. In dem Augenblick, in dem
die Frequenz gemäß Ablesung am Tachometer auf 5o pro Sekunde gesunken ist, schaltet
man die Tonfrequenz von den Klemmen der zu untersuchenden Einrichtung, z. B. der
Leitung, ab. Während dieser Zeit, die in Abhängigkeit von der Größe der Schwungmasse
mehr oder -weniger lang sein kann, hat an den Ausgangsklemmen der zu untersuchenden
Einrichtung, z. B. der Leitung, das direkt oder über einen geeichten Verstärker
angeschlossene registrierende Meßinstrument den Spannungsverlauf aufgezeichnet,
und- zwar beginnt die Aufzeichnung mit einem harten Anstieg der Spannung in dem
Augenblick nämlich, in dem bei io ooo Perioden die Wechselspannung angeschaltet
wurde, und die Aufzeichnung fällt scharf ab in dem Augenblick, in dem die Tonfrequenzspannung
abgeschaltet wurde zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Frequenz auf 5o Perioden abgefallen
war. Da die Geschwindigkeit der auslaufenden mit der Schwungmasse verbundenen Lochscheibe
in irgendeiner vorher zu ermittelnden e-Funktion abnimmt, ist es ohne weiteres möglich,
den Verlauf der Frequenzen auf der Abszisse der durch die Registrierung erhaltenen
Kurve zwischen io ooo Perioden und 5o Perioden aufzutragen.
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Das beschriebene Verfahren erlaubt nach dem Vorstehenden, innerhalb
von wenigen Minuten Frequenzabhängigkeitskurven an beliebigen Einzelteilen sowohl
als auch an der Kombination von Einzelteilen, sogar ganzen Rundfunkanlagen durchzuführen.
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Es sei bemerkt, daß bei der kontinuierlichen Veränderung der Frequenz
der Meßspannung von io ooo auf 5o die Sinusform natürlich nicht exakt aufrechterhalten
bleiben kann, daß aber die Abweichung von der Sinusform, namentlich wenn die Änderung
von io ooo auf 50 Perioden während geniigend langer Zeit vor sich geht, eine
so geringe ist, daß hierdurch in Betracht kommende Meßfehler nicht entstehen.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der beiliegenden Zeichnung gezeigt.
Es sei i eine auf der Achse 2 befestigte Scheibe, die von dem Motor 3 angetrieben
ist. Die Scheibe i sei mit einer bestimmten Anzahl, z. B. i 2o, Schlitzen 4 versehen.
Die Breite der Schlitze möge ebenso groß sein wie die Stege zwischen den Schlitzen.
Eine Glühlampe 5 wirft ihr Licht durch dieBlende 6 und dieSchlitze 4 auf die Kaliumzelle
7, so daß z. B. bei einer Umdrehung der Scheibe pro Sekunde die Kaliumzelle i 2omal
beleuchtet und verdunkelt -wird. In Serie mit der Kaliumzelle 7 liegen die Widerstände
8 und 9 mit der Batterie 1o. Durch die Beleuchtungsänderungen der Kaliumzelle ändert
sich bekanntlich deren Widerstand, und die an den Widerständen 8 und 9 dadurch auftretenden
Wechselspannungen werden den Verstärkerröhren i i und 12 über Kondensatoren 13,
14, 15, 16 zugeleitet. Im Anodenkreise der Röhren, die durch die Batterie 17 gespeist
werden, liegen die Widerstände 18 und i9, von denen über die Kondensatoren 2o und
21 an den Klemmen 22 und 23 Wechselspannung abgenommen werden kann.
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Wie in der Beschreibung vorstehend schon erwähnt, wird noch eine Schwungmasse
benutzt, die in der Zeichnung mit 24 bezeichnet ist und auf der Welle 2 sitzt. Ein
Tachometer möge noch in beliebiger Weise, z. B.
durch eine Gummipese,
von der Achse aus angetrieben werden, und die Eichung des Tachometers kann von vornherein
in Frequenzen der erzeugten Wechselspannung vorgenommen sein. Die von den Klemmen
22, 23 abzunehinendeMeßspannung wird nun in der beschriebenen Art dem zu untersuchenden
Objekt, z. B. einem Verstärker, den Leitungen, dem Sender oder einer gesamten Rundfunkanlage
zugeführt. Hat man den Motor und somit die Schlitzscheibe i auf die höchste für
die Untersuchung in Frage kommende Frequenz gebracht, so schaltet man den Motor
ab und schaltet gleichzeitig die Klemmen 22, 23 an das zu untersuchende Objekt an.
Auf Grund der vorhandenen Schwungmasse wird der Auslauf der Scheibe i ziemlich lange
Zeit (eine oder mehrere Minuten) in Anspruch nehmen, w ä ' hrend welcher
die Messung an den Ausgangsklemmen des zu untersuchenden Objektes entweder durch
ein registrierendes Instrument oder durch viele Ablesungen von einem nichtregistrierenden
Instrument in kurzen Zeitabständen, z. B. von io zu io Sekunden, vorgenommen wird.
Wenn die für die Messung in Betracht kommende geringste Frequenz gemäß Ablesung
am Tachometer erreicht ist, wird das Untersuchungsobjekt von den Klemmen 22, 23
abgeschaltet. Da die Gesamtzeit der Messung und die Grenzfrequenzen markiert sind
durch die An- und Abschaltung der Meßspannung an den Kleinmen 22 und 23, lassen
sich für jeden einzelnen Meßmoment, da man die Kurve des Auslaufs, die eine e-Funktion
ist, der Scheibe i kennt, die Frequenzwerte bestimmen.
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Es ist gleichgültig, ob für den Tongenerator eine Lichtquelle und
eine Kaliumzelle in Zusammenwirkung mit der rotierenden Scheibe benutzt werden oder
ob man zwischen zwei voneinander isolierten und mit Aussparungen versehenen Kränzen
aus Metallblech eine mit Löchern versehene Isolierscheibe sich so drehen läßt, daß
bei ihrer Drehung in Tonfrequenz Kapazitätsänderungen entstehen und eine solche
Anordnung zur Erzeugung einer tonfrequenten Wechselspannung benutzt.
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Das Verfahren ist natürlich immer dann anwendbar, wenn für die Herstellung
der tonfrequenten Wechselspannung eine mechanische Drehung irgendeines Teiles, z.
B. auch eine nach induktivem Prinzip arbeitende Tonsirene, verwendet wird.