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Verfahren zur Erzeugung lauter und rein sinusförmiger Töne aus der
Interferenz elektrischer Grundschwingungen, insbesondere zur Prüfung der menschlichen
Hörschärfe Es sind bereits Anordnungen bekannt, bei welchen zwei elektrische Grundschwingungen
zur Interferenz gebracht und damit Schwingungen innerhalb des hörbaren Tonbereiches
erzeugt werden. Solche Anordnungen sind sowohl zur Gehörsmessung als auch zur Erzeugung
von musikalischen Tönen benutzt worden.
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Jedoch ist man auf Schwierigkeiten gestoßen, wenn es galt, hierbei
den gesamten Tonbereich von der unteren bis zur oberen Hörgrenze kontinuierlich
zu umfassen, da bei hohen Tönen störende Energiependelungen zwischen den Erregerschwingungskreisen
stattfinden, bei tiefen Tönen wegen der geringen Frequenzabstände ein In-Phase-Springen
beider Schwingungen eintritt. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist die Wahl einer
geeigneten Kopplung der interferierenden Schwingungen von großer Wichtigkeit.
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Die induktive Kopplung ist für diese Zwecke nicht geeignet, da bei
fester Kopplung die bereits genannten Fehler auftreten, bei loser Kopplung eine
zu große Intensitätsschwächung stattfindet. Es ist auch versucht worden, eine einzige
Glühkathodenröhre als Kopplung zu benutzen. Dies hat aber den Nachteil, daß über
das gemeinsam benutzte Gitter Energie- bzw. Frequenzpendelungen zwischen den interferierenden
Schwingungserzeugern stattfinden. Die Eifindung besteht nun darin, daß die Kopplung
zweier oder mehrerer Erregerschwingungssysteme über getrennt angeordnete Entladungsgefäße
(Relaisröhren) unter Vermeidung von Streufeldern stattfindet, welche durch Verbindung
mit einem gemeinsamen schwingungsfähigen System, in welchem die verstärkten Energien
zur Interferenz gebracht werden, eine Dämpfungsreduktion erhalten. Dabei werden
bei der Interferenz in dem gemeinsamen schwingungsfähigen System, welches eine Verstärkung
der Schwingungen nur in einem bestimmten Frequenzbereich zuläßt, durch geeignete
Wahl des Verhältnisses der Kapazität zur Selbstinduktion Oberschwingungen unterdrückt.
Zur Erreichung dieses Zweckes werden die Kreisselbstinduktion und die Rückkopplungsspule
gemeinsam auf einen praktisch verlustfreien Ringkörper . aufgebracht. Gemäß einer
weiteren Ausbildungsform der Erfindung werden die Kreisselbstinduktion und die Rückkopplungsspule
von einem die Streufelder zusammenhaltenden Gehäuse umgeben. Alle weiteren Einzelheiten
der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. i das Beispiel einer Schaltung, bei der
der Gegenstand der Erfindung Verwendung findet,
Fig.2 in schematischer
Darstellung einen senkrechten Längsschnitt und ebenso schematisch einen senkrechten
Ouerschnitt durch einen Ringkörper gemäß der Erfindung.
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In der Schaltung nach Fig. z, die symmetrisch ausgebildet ist, sind
die Gitter der beiden Empfangslampen Ei und E2 direkt mit den Gittern der Sendelampen
A und B ver-
bunden, jedoch unter Zwischenschaltung der kleinen Kopplungskondensatoren
cl und c2. Die Verbindungsleitung V ist besonders kurz gehalten. Die Gitter der
Empfängerröhren El und E2 werden durch Gitterableitwiderstände, z. B. Silitstäbe
S1, S2, abgeleitet. Die Anoden der Röhren A und B sind je mit einem
Schwingungskreis v verbunden, der aus einer Selbstinduktion L1 und einem festen,
groß bemessenen Kondensator besteht, zu welchem j e ein verstellbarer Kondensator
F bzw. 0 parallel liegt. Der Kondensator F dient zur Einstellung der jeweiligen
Tonfrequenz. Er kann vorteilhaft in Schwingungszahlen oder Tönen geeicht sein und
hat großen Umfang, während der Kondensator 0 kleiner und fein regulierbar ist. Er
dient -dazu, etwaige nicht wahrnehmbare innere, durch Temperatur-oder andere Einflüsse
hervorgerufene Veränderungen zu korrigieren, damit die Eichung stets ihren gleichen
Anfangswert beibehält. Es ist nämlich durch Ausdehnung des Materials möglich, daß
sich im Betrieb der Nullpunkt des Tonspektrums verschiebt, für den der Kammerton
a1 festgesetzt ist. Man stellt dann den Kondensator F auf den Kammerton a1 ein und
verstellt den Kondensator 0 so lange, bis man mit einer angeschlagenen Stimmgabel
des Kammertons a1 ganz langsame Schwebungen hört. Damit ist dann die ganze Tonskala
des Apparates sehr genau korrigiert.
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Die Anoden der Empfangsröhren El und E2 sind durch eine gemeinsame
Leitung miteinander und mit dem Schwingungskreis d verbunden. In dieser Leitung
liegen ferner die Telefone T, die hintereinandergeschaltet sind und zu denen ein
Kondensator parallel liegt. Der Schwingungskreis d hat mehrere Funktionen. Er besitzt
eine sehr hohe Selbstinduktion und nur eine sehr kleine Kapazität. Er ist auf beide
Senderwellen abgestimmt, was möglich ist, wenn die zur Interferenz gebrachten beiden
Senderwellen in ihren Schwingungszahlen relativ sehr dicht aneinanderliegen und
wenn die Selbstinduktion sehr groß ist. Praktisch fallen daher in den Schwingungskreis
d die Abstimmungen beider Senderwellen zusammen. Ferner kann man mit Hilfe dieses
Schwingungskreises d eine beliebige Dämpfungsreduktion vornehmen, und zwar in folgender
Weise: Durch die Sender werden beide Empfangssysteme El und E2 auf der Senderwelle
zunächst fremd erregt. Der Schwingungskreis d ermöglicht nun, sofern er gleichfalls
auf die Senderwellen abgestimmt ist, eine Dämpfungsreduktion, die die Empfänger
El und E2 für die Senderfrequenzen widerstandslos machen. Allerdings darf man mit
der Dämpfungsreduktion nicht so weit gehen, daß die Empfänger anfangen zu generieren,
da sonst Zwitschern und damit Unbrauchbarwerden der Schaltung eintritt.
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Der Schwingungskreis d dient auch zur Reinigung des gesamten Tonspektrums,
indem in ihm Oberschwingungen unterdrückt werden. Seine Wirkungsweise ist dabei
die eines Siebkreises für die Hochfrequenzschwingungen, sofern er auf Resonanz"
eingestellt ist. An sich betrachtet stellt der Schwingungskreis d im Anodenkreise
einen Sperrkreis für die Senderwelle dar, sofern er auf Resonanz abgestimmt ist.
Die Oberschwingungen können jedoch den Kreis passieren, da er auf deren Frequenz
nicht abgestimmt ist. Arbeitet nun das schwingungsfähige System d in Verbindung
mit den Relaisröhren bei einer positiven Gittervorspannung und bei einer geeigneten
Wahl des Verhältnisses Kapazität zu Selbstinduktion, und wird der Kreis auf Resonanz
mit der Senderwelle eingestellt und damit eine Dämpfungsreduktion erzielt, so erreicht
man an Stelle der früheren Sperrung eine Verstärkung auf der Senderwelle, während
diese Verstärkung für die Oberschwingungen, auf die der Resonanzkreis nicht abgestimmt
ist, ausbleibt. Sind aber die Hochfrequenzschwingungen rein sinusförmig, so werden
auch die aus ihnen erzeugten Überlagerungsschwingungen rein sinusförmig. Es wird
dadurch die große Anzahl von Siebketten überflüssig, die sonst verwendet werden
muß, um nur geringe Bereiche des Tonspektrums zu reinigen, während hier durch den
für ein breites Resonanzband berechneten gemeinsamen Schwingungskreis d das gesamte
Tonspektrum praktisch obertonfrei gemacht wird.
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Es gibt Telefone, die in ihrer Wicklung den Daten von d entsprechen.
Dann liegt der Schwingungskreis d im Telefon selbst. Im allgemeinen ist es aber
vorteilhafter, das Telefon T und den Schwingungskreis d voneinander
zu trennen, wobei dann, wie in der Schaltung dargestellt, das Telefon durch einen
Kondensator überbrückt wird.
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L'1 sind die Rückkopplungsspulen, die je mit dem Gitter der Senderöhren
A und B
verbunden sind. Die Heizung der Röhren wird durch die Widerstände
R1 bzw. R2 reguliert.
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Jede Rückkopplungsspule L'1 und die zugehörige Selbstinduktion L1
des Schwingungskreises
sind auf einen gemeinsamen Holzring K gewickelt,
und zwar im entgegengesetzten Wicklungssinn. Die Rückkopplungsspule, die in Fig.
z mit Rsp bezeichnet ist, besteht aus vielen Windungen eines dünnen Drahtes, während
die Schwingungskreisselbstinduktion, die in der Figur mit Ssp bezeichnet ist, aus
wenigen Windungen eines dicken Drahtes besteht. Diese Anordnung ergibt weitgehend
rein sinusförmige Schwingungen, denn die zugehörigen Kreiskapazitäten sind außerordentlich
groß gehalten. Die Spulen sind in eine Trommel m aus isolierendem Material eingebettet,
um welche eine Metalltrommel t liegt, die eine geschlossene Oberfläche aufweist.
Infolge der Ringanordnung verlaufen die Kraftlinien im wesentlichen im Innern des
Spulenringes. Die geschlossene, geerdete Metalltrommel unterstützt diesen Vorgang
und faßt somit die Streufelder zusammen.
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Die auf der Metalltrommel sich etwa ausbildenden Potentiale werden
durch die am Nullpol liegende Ringleitung zl abgeleitet (vgl. Fig. i). Diese Ringleitung
verbindet auch sämtliche Schutzhüllen miteinander, und zwar ist auch der Schwingungskreis
d von einer Schutzhülle t umgeben, die ebenfalls mit dieser Ringleitung verbunden
ist. Diese für ein störungsfreies Arbeiten sehr wichtige Leitung, die die Hauptschwingungskreise
umschließt, ist in Fig. i gestrichelt eingezeichnet. An diese zentrale Ringleitung
sind auch die äußeren Mäntel der Bleikabel, die Deckplatten der Kondensatoren usw.
angeschlossen, wie überhaupt alle zugehörigen Selbstinduktionen, Kondensatoren und
Leitungen sorgfältig in :Metall gekapselt und mit der Ringleitung verbunden sind.
Dadurch kann sich nirgends eine Potentialdifferenz ausbilden, die Anlaß zu wilden
Kopplungen geben könnte. Hierdurch und durch die sorgfältige Trennung und Entkopplung
der beiden Sender, die dadurch bewirkt wird, daß die Kraftflüsse ihrer Selbstinduktionen
in sich geschlossene Ringe bilden, ist die gesamte Hochfrequenzschaltung so stabilisiert
und elektrisch einfach behandelbar wie jede Gleichstrom- oder niederfrequente Wechselstromschaltung.
Die hochfrequenten Schwingungen dieser entkoppelten Sender werden somit getrennt
je einem Empfangssystem zugeführt, das wiederum mit Schwingungskreisen so verbunden
ist, daß eine Dämpfungsreduktion des Empfangssystems durchgeführt werden kann. Diese
darf jedoch nur soweit durchgeführt werden, daß das Empfängersvstem noch als zwischen
beide Sender eingeschaltete Dämpfung wirkt, welche verhindert, daß von dem Sender
A in den Sender B oder umgekehrt Schwingungsenergie hinüberpendelt
und damit das unerwünschte Zwitschern erzeugt.
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Bei der Aufnahme von Hörintensitätskurven in Abhängig lceit von der
Frequenz ist es von Bedeutung, daß die Tonhöhe sich nicht ändert, wenn eine Drosselung
der Energie im Empfangssystem vorgenommen wird, wenn also die Stärke des erzeugten
Tones verändert wird. Hierbei liefert die Kopplung, die in der beschriebenen Art
ausgebildet ist, gute Ergebnisse, und diemedizinischeAnforderung wird exakt erfüllt,
wenn man erstens für den Empfänger getrennte Batterien vorsieht, wie dies in Fig.
i durch die gezeichnete Sammelschiene angedeutet ist, und zweitens die Drosselung
der Energie dadurch erzielt, daß man die Emission der Empfängerlampen herabdrückt,
was mit Hilfe des Heizwiderstandes R erfolgt.
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Bei der Bestimmung des Schwellenwertes durch beliebige Mittel, beispielsweise
durch Änderung der Widerstände in der Heizleitung oder in der Anodenleitung des
Empfangssystems, wird gefordert, daß der Ton beim Verringern der Heizwirkung der
Empfängerröhre durch Drücken einer Taste U unter die Hörschwelle sinkt, ohne daß
jedoch ein Knacken auftreten kann. Die Taste U schaltet beim Schließen einen Parallelwiderstand
zum Heizkreis der Empfängerlampen ein. Der Ton wird dann infolge der W ärmekapazität
des Heizfadens ganz allmählich lauter oder leiser, entsprechend der durch den Parallelwiderstand
hervorgerufenen Erwärmung oder Abkühlung des Heizfadens..