DE533353C

DE533353C - Verfahren zur Bestimmung der Teiltoene eines Frequenzgemisches nach Amplitude und Frequenz, bei dem dem Frequenzgemisch eine sinusfoermige Wechselspannung ueberlagert wird

Info

Publication number: DE533353C
Application number: DEG70817D
Authority: DE
Inventors: Dr Martin Gruetzmacher
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1927-07-21
Filing date: 1927-07-21
Publication date: 1931-09-12

Description

AUSGEGEBEN AM
12. SEPTEMBER 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JV£ 533353 KLASSE 21 e GRUPPE

Siemens & Halske Akt-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

überlagert wird

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Juli 1927 ab

Bei einem Frequenzgemisch, z. B. dem Ton eines Musikinstrumentes oder einer elektrischen Wechselspannung mit Obertönen, interessiert meistens weniger die mit der Zeit sich ändernde resultierende Amplitude als die Frequenz und Amplitude der einzelnen sinusförmigen Teiltöne.

Es ist bereits eine Methode bekannt geworden, die die Frequenz der Teiltöne eines Frequenzgemisches punktweise nach einer Schwebungsmethode bestimmt. Nach dieser Methode werden die Resonanzlagen der zu messenden Frequenzen bzw. deren Oberschwingungen mit einer bekannten Frequenz bzw. deren Oberschwingungen aufgesucht. Wegen der ganzzahligen Verhältnisse der Oberschwingungen zu den Grundschwingungen ist dann bei Bekanntsein eines Näherungswertes für die Frequenz der zu messenden Schwingung deren Grundschwingung genau festzustellen. Diese Methode, die zwar zur Frequenzbestimmung geeignet ist, aber nicht ohne weiteres die Bestimmung der Amplitude zuläßt, erfordert einen längeren Arbeitsgang, da für die einzelnen Teilfrequenzen die Resonanzlagen abgetastet werden müssen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Teiltöne eines Frequenzgemisches nach Amplitude und Frequenz, bei dem dem Frequenzgemisch eine sinusförmige Wechselspannung überlagert wird und bei dem erfindungsgemäß die überlagerte sinusförmige Wechselspannung bei konstanter Amplitude in der Frequenz kontinuierlich verändert wird und das durch die Überlagerung entstandene Frequenzgemisch gleichgerichtet und einem elektrischen Siebglied zugeführt wird, das nur Differenztöne in einem kleinen Frequenzbereich hindurchläßt und hierauf gegebenenfalls unter Verstärkung durch ein elektrisches Anzeigeinstrument fortlaufend angezeigt wird.

Das zu untersuchende Frequenzgemisch wird, wenn es nicht schon elektrisch, sondern nur akustisch als Druckschwankungen besteht, durch ein verzerrungsfreies Mikrophon elektrische Spannungsschwankungen

um-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Martin Grüt\macher in Berlin-Friedenati.

gewandelt. - Dann wird.ihm erfindungsgemäß eine sinusförmige, in der Frequenz stetig veränderbare, in der Amplitude konstante Wechselspannung überlagert, z. B. durch eine rein galvanische Kopplung, etwa Anlegen der beiden Spannungen an einen gemeinsamen Widerstand. Durchläuft nun diese Überlage-' rungsspannung die Frequenz eines der Teiltöne in dem zu untersuchenden Frequenzgemisch, so entstehen Schwebungen und nach einer Gleichrichtung neben anderen Kombinationstönen sogenannte Differenztöne. Die Frequenz der Differenztöne ist, wie der Name sagt, gleich der Differenz der beiden bilden- *5 den Frequenzen. Ist z. B. ein Teilton des Frequenzgemisches iooo Hertz, und die Überlagerungsspannung durchläuft die Frequenzen ο bis ίο ooo Hertz, so durchläuft der Differenzton die Frequenzen iooo Hertz bis ο Hertz, eine Frequenz, die erreicht wird, wenn der Überlagerungston ebenfalls iooo Hertz beträgt, und danach wieder ansteigend die Frequenzen bis 9000 Hertz.

Nach der Erfindung wird weiter in den Stromkreis hinter dem Gleichrichter (s. Abb. 1) ein elektrisches Siebglied eingeschaltet, das nur besondere Differenztöne, etwa die Frequenzen 10 bis 20· Hertz, durchläßt. Wenn also die Überlagerungsspannung das Frequenzgebiet des Frequenzgemisches durchläuft, so wird jedesmal dicht in der Nähe eines Teiltones des untersuchten Frequenzgemisches, sobald der Differenzton die Frequenz 10 bis 20 Hertz besitzt, die Siebkette diese Frequenzen durchlassen und auf einen Verstärker geben. In einem elektrischen Anzeigeinstrument, z. B. einen Oszillographen, werden darauf auf einem fortlaufenden photographischen Papier für jeden Teilton zwei dicht nebeneinanderliegende Ausschläge aufgezeichnet. Die Amplituden dieser Ausschläge sind, da sie proportional der Amplitude der Differenztöne sind, auch proportional den Amplituden der Teiltöne des Frequenzgemisches. Die Frequenz der Teiltöne ist durch die Lage der Ausschläge bestimmt. Bei der Auswahl des Gleichrichters ist darauf zu achten, daß nur Differenztöne erster Ordnung entstehen, da Differenztöne höherer Ordnung falsche Teiltöne vortäuschen können. Ein Gleichrichter, der nur Differenztöne erster Ordnung entstehen läßt, ist z. B. eine Gleichrichterröhre bei der ein rein quadratischer Teil der Kennlinie gearbeitet wird. Die Erfindung kann angewendet werden zur Untersuchung von Frequenzgemischen jeder Art, z. B. zur Untersuchung von Instrumentalklängen, Vokalen, Lungengeräuschen und elektrischen Wechselspannungen . aller Frequenzen.

Claims

Patentansprüche: i. Verfahren zur Bestimmung der Teiltöne eines Frequenzgemisches nach Amplitude und Frequenz, bei dem dem Frequenzgemisch eine sinusförmige Wechselspannung überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte sinusförmige Wechselspannung bei konstanter Amplitude in der Frequenz kontinuierlich verändert wird und das durch die Überlagerung entstandene neue Frequenzgemisch gleichgerichtet und einem elektrischen Siebglied zugeführt wird, das nur Differenztöne in einem kleinen Frequenzbereich, z. B. die Frequenzen zwischen 10 und 20 Hertz, hindurchläßt und hierauf gegebenenfalls unter Verstärkung durch ein elektrisches Anzeigeinstrument fortlaufend angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Frequenzgemisch überlagerte Sinusspannung ihre Frequenz bei gleichen Zeiten um gleiche Beträge kontinuierlich über das ganze zu untersuchende Frequenzband ändert und die Geschwindigkeit der Frequenzänderung mit der der Aufzeichnungsvorrichtung in bestimmtem Verhältnis steht.
3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Anordnung zur Überlagerung des Frequenzgemisches mit der veränderbaren sinusförmigen Wechselspannung, die über ein Siebglied, das nur Differenztöne in einem kleinen Frequenzbereich, z. B. die Frequenzen zwischen ο

. und 30 Hertz, hindurchläßt und gegebenenfalls über Verstärker mit einem elektrischen Anzeigeinstrument verbunden ist, bei der vorzugsweise die Einrichtung zur Erzeugung der Sinusspannung mit dem als Aufzeichnungsvorrichtung ausgebildeten Anzeigeinstrüment derart zusammenwirkt, daß die Geschwindigkeit der Frequenzänderung der überlagerten Sinusspannung mit der Geschwindigkeit der Aufzeichnungsvorrichtung in einem bestimmten Verhältnis steht.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter Überlagerungssummer die sinusförmige Überlagerungsspannung erzeugt.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzvariationskondensator des Überlagerungssummers mit der Registriertrommel des Aufzeichnungsapparates derart gekoppelt ist, daß sich zugleich mit der Frequenzänderung durch Drehung des Kondensators das photographische Papier weiterbewegt.
6. Einrichtung nach Anspruch 3 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gleichrichtung der parabelförmige Teil der Kennlinie der Gleichrichterröhre dient.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsspannung nur so groß gegen die zu untersuchende Wechselspannung gewählt ist, daß die Überlagerungsspannung innerhalb des quadratischen Teiles der Kenn-. linie verbleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen