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Vorrichtung zur Helligkeitssteuerung von Oszillographen Bei der Aufzeichnung
von Lissajousfiguren, Vektordiagrammen oder Elektrokardiogrammen, bei denen mindestens
einer der Meßwerte einen längeren isoelektrischen Verlauf aufweist, zeigt das Leuchtbild
bzw. die Aufnahme an einer Stelle einen stark belichteten, meistens sogar überbelichteten
Punkt, der dem isoelektrischen Teil des Meßwertes entspricht.
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Besonders ungünstig wirkt sich diese durch die Aufzeichnung des isoelektrischen
Teils der Meßkurve verursachte Überbelichtung beispiellsweise bei der Aufnahme von
Elektrokardiogrammen aus, bei denen durch die Überstrahlung ein Teil der für die
Beurteilung wichtigen Zacken bzw. Diagrammschleifen überdeckt und verschleiert wird.
Hinzu kommt noch in diesem Fall, daß gerade die den Zacken des normalen Elektrodiagramms
entsprechenden Schleifen sehr schnell geschrieben werden und daher gewöhnlich auf
der Aufnahme nur eine geringe Schwärzung zeigen.
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In den Fig. I und 2 sind Elektrokardiogramme zur Erläuterung dieser
Mängel dargestellt. In Fig. I sind zwei gewöhnliche linear geschriebene Elektrokardiogramme
mit den Zacken Q bis T bzw. R bis T und den isoelektrischen Teilen unter Berücksichtigung
der bei dieser Art von Kardiogrammen auftretenden Phasenlage zu einer Lissajousfigur
zusammengesetzt. Es entsteht ein Bild, wie es Fig. I schematisch darstellt. Dieses
Bild ist aus F. Schellong und A. Buckel, »Grundzüge
einer klinischen
Vektordiagraphie des Herzens«, und »Ergebnisse der Inneren Medizin und Kinderheilkunde«,
Bd. 56, S. 657 bis 743, Springer. Berlin I939, wo es sich auf S. 664 als Abb. 8
findet.
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Eine wifidiche Aufnahme ist in Fig. 2 wiedergegeben. Die im linearenElektrokardiogramm
deutlichen Zacken Q bis T erscheinen hier ebenfalls, jedoch sind sie außer der R-Zaclse
von der Überbelichtung des langsam geschriebenen isoelektrischen Teils der Kurve
verschleiert.
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Es ist nun bereits bekanntgeworden, bei derartigen Vektorelektrokardiogrammen
und auch bei Lissajousfiguren eine Helligkeitssteuerung des die Aufzeichnung bewifl<enden
Licht- bzw.
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Elektronenstrahles vorzunehmen. Hierzu wird in einer besonderen Schaltung
die Veränderung der Meßgröße mit der Zeit gebildet und mit dieser elektrischen Größe
evtl. nach vorangehender Gleichrichtung über eine besondere Blendenanordllung der
Lichtstrahl bzw. der Elektronenstrahl am Wehneltzylinder oder an einer Helligkeitssteuereltelstrode
gesteuert.
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Man erhält auf diese Weise einen sehr gleichmäßigen Helligkeitsverlauf
über die ganze Kurve, so die Bilder klar und übersichtlich werden.
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Jedoch verliert beispielsweise bei der Elektrokardiographie der Arzt
hierbei einen außerordentlich wichtigen Anhaltspunkt für seine Diagnose. Es ist
nämlich aus einer derartigen Figur nicht mehr festzustellen, mit welcher Geschwindigkeit
geschrieben worden ist. Diese Beurteilungsmöglichkeit muß aber erhalten bleiben,
und so kann die bekannte, an sich gute Helligkeitssteuerung in diesen und ähnlichen
Fällen praktisch nicht angewendet werden.
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Es ist an sich bekannt, den Elektronenstrahl zu sperren und erst
dann freizugeben, wenn ein Meßvorgang eintrifft. Der Elektronenstrahl wird dann
aber für die Dauer des gesamten Meßvorganges freigegeben und nach Beendigung desselben
wieder gesperrt. Freigabe und Sperrung sind also unabhängig davon, welchen Verlauf
die Meßspannung im einzelnen hat.
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Die Erfindung schlägt nun eine ganz andere Art von Helligkeitssteuerung
für derartige Zwecke vor, die darin besteht, daß aus der gegebenenfalls vorher verstärkten
Meßgröße eine Steuerspannung abgeleitet wird und daß diese Steuerspannung einer
Steueranordnung des Oszillographen derart zugeführt wird, daß die Freigabe bzw.
Aufhellung des Licht- bzw.
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Elektronenstrahles nur dann erfolgt, wenn die Meßgröße einen Grenzwert
über- oder unterschreitet, derart, daß die zeitlich unveränderlichen Kurventeile
nicht mit aufgezeichnet werden.
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An Hand von Fig. I läßt sich dieser Erfindungsgedanke näher erläutern.
Für die Beurteilung des Elektrokardiogramms sind an sich nur die Zacken Q bis T
wichtig, also die in der Figur dargestellte Seite der Kurven eines Herzschlages.
Die sich hieran anschließenden isoelektrischen Teile sind völlig miinteressant,
und man kann daher auf ihre Beohachtung verzichten.
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Die Erfindung schlägt nun vor, dafür Sorge zu tragen, daß nur die
erstgenannten Teile der Kurven registriert werden und daß die isoelektrischen Teile
unterdrückt oder völlig verdunkelt werden. Es wird also hierbei nicht wie bisher
in Abhängigkeit von der Spannungsänderung, sondern in Abhängigkeit von der Meßspannung
selbst gesteuert. Stimmt man die den Steuerimpuls für den Lichtstrahl bzw.
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Elektronenstrahl erzeugende Vorrichtung so ab, daß eine Dunkelsteuerung
während des isoelektrischen Teils erfolgt und nur beim (3ber- bzw. Unterschreiten
der hierfür gewählten Grenzen eine Freigabe des Lidit- bzw.
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Elektronenstrahles eintritt, so bekommt man ein Diagramm, dessen einzelne
Teile den auftretenden Geschwindigkeiten entsprechende Durchzeichnung aufweisen,
das aber durch die langsam geschriebenen, zur Überbelichtuilg Anlaß gebenden, isoelektrischen
Teile nicht gestört wird.
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In Fig. 3 der Zeichnung ist ein Schaltungsbeispiel für die Ausführung
des Erfindungsgedankens angegeben. Die Ableitungsspannungen werden den Verstärkern
I und 2 zugeführt, deren Ausgänge mit denAblenkplattenpaaren3 und 4 der Braunschen
Röhre 5 verbunden sind.
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Man kann natürlich auch einen entsprechenden Lichtkoordinatenschreiber
in ähnlicher Weise verwenden. Von der Ausgangsspannung des Verstärkers 7 wird über
einen Arbeitswiderstand 6 das Gitter einer Elektronenröhre 7 gesteuert. Die Ausgangsspannung
dieser Röhre steuert den Wehneltzylinder 8 der Braunschen Röhre 5. Die Vorspannung
dieses Steuerzylinders ist so gewählt, daß der Arbeitspunkt der Röhre 7 wie in Fig.
4 dargestellt liegt, daß also, sobald die Meßspannung unter einen gewünschten Grenzwert
absinkt, die Röhre gesperrt wird. Dadurch steigt die Spannung an dem Punkt 9 der
Schaltung stark an, und es gelangt an denWehneltzylinder8 ein positiver, den Elektronenstrahl
aufhellender bzw. freigebender Impuls. Wie aus der Fig. 4 deutlich zu entnehmen
ist, wird also bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung nur in Abhängigkeit von der
Höhe der AIeßspannung gesteuert.
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Zweckmäßig bildet man die Steuerschaltung so aus, daß der Arbeitspunkt
der Röhre einstellbar ist, so daß man den darzustellenden Kurventeil beliebig auswählen
kann. Hierbei ist es beispielsweise möglich, wenn man die Steuerspannung für die
Röhre7 an einer Stelle
des Verstärkers vor dem Verstärkungsregler
abnimmt, durch Wahl de'r Verstärkung und Einstellung des Röhrenarbeitspunktes die
kleineren Zacken, wie Q, S und T oder einzelne davon, in voller Größe über den Leuchtschirm
zu schreiben, während die große Zacke R bereits über den Leuchtschirm hinaus fäl
lt. Um sowohl die oberhalb des isoelektrischen Teils der Kurve als auch unterhalb
liegenden Zacken mit ein und derselben Steuerschaltung zu erfassen, muß man entweder
einen Polwender in dem Steuerkreis der Röhre 7 vorsehen oder aber eine an sich bekannte
Gleichrichterschaltung verwenden. Durch Anwendung eines Vollweggleichrichters ist
man in der Lage, beide Arten von Zacken zur Aufzeichnung zu bringen.
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Die an einem Elektrokardiographen beschriebene Helligkeitssteuerung
ist natürlich bei allen Oszillographeneinrichtungen für die Aufzeichnung von Vektordiagrammen
und Lissajousfiguren anwendbar, wenn der bzw. die Meßwerte ähnlich verlaufen wie
die Herzaktionsspannungen. Auch für die stereoskopische Darstellung von Vektordiagrammen
ist die neue Helligkeitssteuerung mit Vorteil anwendbar.