DE658773C

DE658773C - Verfahren zur Messung der bei Ausgleichsvorgaengen, insbesondere bei elektroakustischen Ausgleichsvorgaengen auftretenden Energie- bzw. Leistungsdifferenzen

Info

Publication number: DE658773C
Application number: DET45833D
Authority: DE
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1935-10-08
Filing date: 1935-10-08
Publication date: 1938-04-19

Description

Es ist bekannt; daß in elektroakustischen Übertragungssystemen· Beeinträchtigungen der Wiedergabe, insbesondere unerwünschte Verfälschungen durch Ein- und Ausschwingyorgange, auftreten können. Es ist weiter bekannt, daß zur Untersuchung dieser Verfälschungen Geräte benutzt werden können, die durch H or vergleich mit willkürlich einstellbaren Ausgleichsvorgängen eine Ab-Schätzung der Größe der in den untersuchten Systemen auftretenden Ausgleichsverzerrungen gestatten.

Im Gegensatz zu diesen subjektiven Untersuchungsmethoden werden gemäß der Erfmdung Energie- bzw. LeistungsdifFereinzen als Maß für die Größe von Ausgleichsverzierrungen objektiv mit einem Meßgerät gemessen und zur Anzeige gebracht bzw. aufgezeichnet, und zwar werden- die verzerrten und die un-

ao verzerrten Impulse· über Gleichrichter mit vorzugsweise quadratischer Charakteristik in einer Kompensationsschaltung gegeneinandergeschaltet und die dabei auftretenden Energie- bzw. Leistungsdifferenzen als Strom- bzw.

Spannungsänderungen. einem gegebenenfalls aufzeichnenden Anzeigeinstrument zugeführt. Dabei ist die Methode nicht auf elektnoakustische Ausgleichsvorgänge allein beschränkt, sondern umfaßt auch alle anderen Ausgleichsvorgänge, die in elektrische umgewandelt werden können.

Selbstverständlich können auch, rein elektrische Ausgleichsvorgänge gemessen werden. Das Meßprinzip beruht auf dem Vergleich zweier Energien bzw. Leistungen.

Wird beispielsweise ein Sinusstrom

I₁ = i₁₀ sin (ω t + ψ) (ι)

plötzlich mit voller Amplitude, eingeschaltet (s. Abb. 1), so ist vorn Augenblick des Ein-Schaltens ab die der Leistung proportionale Größe

: — cos 2 (ω*+ (ρ)}; (2)

ihr zeitlicher Mittelwert

tU

ist konstant, sofern — klein gegen die gemittelten Zeiten

bleibt.

Wird andererseits ein Sinusstrom allmählich eingeschaltet und hat dabei der Einschaltvorgang die Zeitbonstajite T (s. Abb. 2), so verläuft der Einschaltstrom nach dem Gesetz

ta ==

I i_\

I —· e τ J . sin (ω t + ψ) ■ ■ (2)

Auch der leistungsproportionale zeitliche Mittelwert

_ _L\²

ι—■ e τ

ist dann eine Funktion der Zeit. Für große Zeiten ist unter der Voraussetzung i\o = /'20 der Wert ·

— 0

/= oo .

(4)

geworden.

Durch eine Schaltung nach Abb. 3 ist es möglich, die Größe

der Messung zugänglich zu machen, wobei in

_J-diesem Beispiel/ (t) — ι—e ~ Ύ ist.

Für den in Betracht gezogenen Fall eines Vorganges nach Gleichung (5) ist es nun Voraussetzung, daß die in der Schaltung verwendeten Gleichrichter G₁ und G₂ eine quadratische Charakteristik besitzen. Sollen Energien gemessen werden, so ist es erforderlich, daß die Zeitkonstante des anzeigenden Instruments groß gegen die Dauer des zu anessenden Vorganges gewählt wird. Dann wird nämlich von dem Instrument gewissermaßen über den ganzen Vorgang integriert. Es kann aber auch die Zeitkonstante des Instruments gleich oder kleiner als die des zu messenden Vorganges sein. In diesem Fall ist es insbesondere bei Vorgängen mit großer Zeitkonstante möglich, zu verschiedenien Zeiten während des Vorganges Messungen vorzunehmen, d. h. das Leistungsvexhältnis zu den verschiedenen Zeitmomenten zu bestimmen.

Weiterhin kann man auch bei akustischen Messungen den Eindruck 'der subjektiv vom Ohr wahrnehmbaren Verzerrungen objektiv messen, wenn man für das Meßgerät eine Zeitkonstante von etwa 50 bis 150 Millisekunden wählt. Dieser Wert entspricht etwa der Trägheitszieitkonstanten des Ohres.

Bei der praktischen Messung wird zweckmäßigerweise dem einen Übertrager O₁ ein plötzlich geschalteter Sinusstrom zugeführt. Er wird mit dem zu untersuchenden Sinusstrom verglichen, der über den Übertrager U₂ und das an diesen angeschlossene zu untersuchende System gegangen ist. Besteht das zu untersuchende System z. B, aus einem Resonanzkreis und ist die geschaltete Frequenz die Resonanzfrequenz dieses Kreises, so gilt für Z₃, wie oben angenommen, die Beziehung der Gleichung (3). '

Die Entstellung des plötzlich geschalteten Sinusstroimes beschränkt sich, aber nicht auf diesen Fall. Es kann auch vorkommen, daß der Wert von / (t) im Einschaltvorgang größer als der Dauerwert ist, was beispielsweise eintritt, wenn ein Sinusstrom eingeschaltet wird, dessen Frequenz in einem Amplitudenminimum des Dauerzustandes in der Nähe einer hohen Resonanzspitze der Frequenzkurve liegt. Dann wird die gemessene Größe nach Gleichung (5) negativ. Es ist also ein Instrumentenausschlag nach der anderen Seite zu erwarten. Zweckmäßig wird daher ein Instrument mit dem Nullpunkt in der Mitte der Skala gewählt.

• In Abb. 4 ist ein Ausführüngsbeispiel für eine vollständige Meßapparatur dargestellt, /die zur Messung elektroakustischer Aus-.gleichsvorgänge von Lautsprechern dient. Die vom Tongenerator erzeugte und dann durch den Verstärker 1 verstärkte Tonfrequenz wird auf zwei parallele, durch die hohen Vorwiderstände i? entkoppelte Widerstände/' gegeben. Hierbei ist r ■=€ R. Die Tonfrequenz kann gemeinsam für beide Stromkreise mit der Taste oder auch mit oder ohne Zeitdifferenz mit dem Helmholtz-Pendel geschaltet werden.

Bei einer Stellung des Umschalters U auf Umgehung der nachher zu untersuchenden Übertragungsanlage (in der Abb. 4 die untere Schalterstellung) ist die Meßapparatur so· abzugleichen, daß bei Betätigung des HeImholtz-Pendels, das die Tonfrequenz hier für beide Stromkreise gleichzeitig schaltet, am Instrument/, welches vorteilhaft ein ballistisches Galvanometer ist, kein Ausschlag auftritt. Dies ist dann der Fall, wenn beide Übertragungswege, die das Instrument mit gegenp öligen Gleichströmen versorgen, in jeder Hinsicht symmetrisch sind, was vor allem eine übereinstimmende Charakteristik der Gleichrichter G₁ und G₂ voraussetzt. Das Helmholtz-Pendel dient zur Kontrolle der Symmetrie und zur Eichung der Meßapparatur. Es wird dabei die Abhängigkeit des Instrumentenausschlages von einer eingestellten Schaltzeitdifferenz festgelegt. Diese Werte können dann zu Vergleichen dienen. Zur eigentlichen Messung wird das Pendel nicht benötigt.

Bei der Messung des zu untersuchenden Geräts wird der Schalter U in die obere Schalterstellung gebracht. In dem Ausführungsbeispiel ist an den Klemmen des Schalters ein Verstärker 2 angeschlossen, welcher die vom Tongenerator kommenden Impulse verstärkt an einen Lautsprecher abgibt. In einer gewissen Entfernung vom Lautsprecher oder unmittelbar vor diesem ist ein Mikrophon aufgestellt, welches an einen Verstärker 3 angeschlossen ist. Die vom Verstärker 3 abgegebenen 'Impulse werden zum Übertrager U₂ geführt. Zwischen dem Verstärker 3 und dem Übertrager U₂ sind Widerstände P und r zur Entkopplung des Kreises vorgesehen. Der Widerstand/" ist ebenso groß wie die an den Verstärker 1 angeschlossenen Widerstände r. Der Widerstand/* ist groß gegenüber r.

Bei der Messung ist der Verstärkungsgrad über die ganze zu untersuchende Anlage so zu regeln, daß für die angegebene Schaltung bei einem Dauerton, also im vollkommen

eingeschwungenen Zustande das Instrument/ keinen Ausschlag zeigt. Dies kann durch entsprechende Einregelung der Verstärker i, und 3 zueinander bewirkt werden.

■5 Treten nun beim Schalten der Tonfrequenz mittels der Taste im Instrument/ Ausschläge auf, so sind diese ein Maß für die· Aus¹-gleichsverzerrungen der untersuchten Anlage.

In der Abb. 4 ist eine Schaltung angegeben, um Ausgleichsvorgänge bei Lautsprechern zu untersuchen. Selbstverständlich können auch irgendwelche andere Geräte bei entsprechender Abänderung der Schaltung an den Schalter U angeschlossen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung der bei Ausgleichsvorgängen, insbesondere bei elektro-

ao akustischen Ausgleichsvorgängen, auftretenden Energie- bzw. Leistungsdifferienzen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der objektiven Messung der bei einem rein elektrischen Ausglieichsvorgang , oder einem in einen elektrischen Vorgang umgewandelten Ausgleichsvorgang auftretenden Energie- bzw. Leistungsvierzierrungen die verzerrten und unverzerrten Impulse über Gleichrichter mit vorzugsweise quadratischer Charakteristik in einer Kompensationsschaltung gegeneinandergeschaltet und die dabei auftretenden Energie- bzw. Leistungsdifferenzen als Strombzw. Spannungsänderungen einem gegebenenfalls aufzeichnenden Anzeigeinstrument zugeführt werden.

2. Meßanordnung zur Ausübung des ■Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Verstärker gelieferten elektrischen Impulse, wie beispielsweise Impulse des akustischen Frequenzspektrums, in einer Stromverzweigung sowohl unmittelbar dem anzeigenden Instrument als auch gleichzeitig über das zu untersuchende Gerät demselben Instrument zugeführt werden.

3. Anordnung nach Anspruch: 2 zur Untersuchung von Lautsprechern, dadurch, gekennzeichnet, daß ein Teil der dem zu untersuchenden Lautsprecher zuzuführenden Impulse unmittelbar dem Instrument zugeleitet wird und ein anderer Teil über den Lautsprecher und ein von den Schallwellen des Lautsprechers beaufschlagtes Mikrophon dem Instrument zugeführt wird.

4. Meßgerät zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgangsklemmen der die unverzerrten und verzerrten Impulse führenden Stromkreise, gegebenenfalls über vorgeschaltete, gleichartig aufgebaute Übertrager je zwei genau symmetrisch arbeitende Gleichrichter mit quadratischer Charakteristik angeschlossen sind, denen Ströme einem Gleichstrominstrument zugeführt werden.

5. Anordnung zur Eichung eines Meßgerätes zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unverzerrte Inipulse über zunächst gleichzeitig, dann nacheinander, gegebenenfalls durch ein Helmholtz-Pendel, in festgelegten Zeitabständen gesteuerte Kontakte der Kompensationsschaltung in gleieher Stärke zugeführt werden, so daß die eingestellten Schaltzeitdiffienenzen ein Maß für die Ausschläge des Instrumentes bilden.

6. Meßgerät zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch ■gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des anzeigenden Instruments, beispielsweise eines ballistischen Galvanometers, groß gegenüber der Zeitkonstante des zu messenden Ausgleichsvorganges ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen