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Einrichtung zum Kontrollieren und Eichen von Kurzzeitmeßgeräten Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kontrollieren und Eichen von Kurzzeitmeßgeräten,
die gestattet, die Angaben derartiger Meßgeräte auf ihre Konstanz hin zu überprüfen
bzw. die Anzeigeskala von Kurzzeitmeßgeräten in einfacher Weise zu eichen. Insbesondere
ist an eine Verwendung der im folgenden »Kurzzeitnormal« genannten Einrichtung zur
Kontrolle von Kurzzeitmeßgeräten gedacht, die bei der Ermittlung von Geschoßgeschwindigkeiten
benutzt werden. Solche Kurzzeitmesser sind mannigfachen mechanischen, thermischen,
elektrischen und Witterungseinflüssen ausgesetzt, die in die Genauigkeit der Anzeige
eingehen. Es sind z. B. Kurzzeitmesser bekannt, bei denen eine große Anzahl von
Glühkathodenröhren in Schaltungen verwendet *@rd, die eine vollkommene Stabilität
der Röhrencharakteristiken zur Voraussetzung haben. Bei der starken Abhängigkeit
der Röhrencharakteristiken von der Stärke der Heizströme bzw. den Kathodentemperaturen
und infolge der zeitlichen Veränderung der Emission ist es, wenn größere Genauigkeiten
'verlangt werden, unbedingt notwendig, das Kurzzeitmeßgerät ständig einer Kontrolle
zu unterwerfen mittels eines Gerätes, das unabhängig ist von den die Anzeige verfälschenden
Einflüssen beim eigentlichen Meßgerät. Bei der Bestimmung der Geschoßgeschwindigkeit,
deren genaue Kenntnis von ausschlaggebender Wichtigkeit
für die
Feuerleittechnik ist, handelt es sich z. B. darum, Zeiten in der Größenordnung von
i Millisekunde auf i0/co genau zu messen. Auch für alle anderen Kurzzeitmeßgeräte,
die z. B. von Kippschaltungen unter Verwendung von Verstärkerröhren, Schwingerröhren
od. dgl. Gebrauch machen, wird bei der geforderten hohen Genauigkeit der Anzeige
ein Kurzzeitnormal als Eichgerät erforderlich sein.
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Bekannt ist die Verwendung des Helmholtzpendels oder Pendelunterbrechers
als Kurzzeitnormal. Hierbei werden zwei auf der Pendelbahn in bestimmter Entfernung
angeordnete Kontakte von dem vorbeischwingenden Pendelkörper beeinflußt und dadurch
zwei aufeinanderfolgende Signale ausgelöst, deren Zeitdifferenz durch den Abstand
der Kontakte und die Schwingungsdauer des Pendels bestimmt ist. Das Helmholtzpendel
erfordert eine erschütterungsfreie Unterlage und ist daher nur bei Laboratoriumsversuchen
zu gebrauchen. Ein Kurzzeitnormal für die Prüfung und Eichung von Geschoßgeschwindigkeitsmessern
hat dagegen nur dann praktische Bedeutung, wenn es beim gefechtsmäßigen Schießen
Verwendung finden kann. Diese Forderung wird erfüllt von der erfindungsgemäßen Einrichtung,
deren Kennzeichen darin besteht, daß ein von einem mit großer konstanter Drehgeschwindigkeit
umlaufenden Drehspiegel reflektiertes Lichtbündel mittels zweier Blenden zwei kurz
aufeinanderfolgende Zeitsignale auslöst, deren als Normalzeit dienende Differenz
auf der Anzeigeskala des zu prüfenden Kurzzeitmeßgerätes mit der von diesem angezeigten
Zeitdifferenz vergleichbar ist. Aus der bekannten Drehgeschwindigkeit des Spiegels
und dem auszumessenden Abstand der beiden Blenden ergibt sich dann leicht die Zeitdifferenz
für die beiden aufeinanderfolgenden Signale. Wenn jede Schiffseinheit bzw. jede
Batterie mit einem derartigen Gerät ausgerüstet ist, so kann man, auch während des
Gefechtes, regelmäßig oder nach Wunsch die mittels des Kurzzeitmeßgerätes erhaltenen
Angaben auf die Konstanz der Skalenwerte überprüfen.
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Um jede noch so kleine Verschiebung der Blenden gegeneinander mit
genügender Genauigkeit einstellen zu können, empfiehlt es sich, die beiden Blenden
übereinander anzuordnen und ein schmales Lichtbündel entsprechender Länge zu verwenden,
dessen obere Hälfte über die eine Blende und dessen untere Hälfte über die zweite
Blende hinwegstreicht.
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Eine völlig zuverlässige Eichung ist nur dann möglich, wenn die am
Beginn und am Ende des zu messenden Zeitintervalls auf elektrischem Wege gegebenen
Signale beim Kontrollieren durch das Normal möglichst in der gleichen Form zur Verfügung
stehen, wie sie beim eigentlichen Ileßvorgang vorkommen. Bei der Verwertung des
Anfangs- und des Endsignals wird man beispielsweise bei einer bestimmten Bauart
von Kurzzeitmessern die Grenze für das zu messende Zeitintervall durch das Erreichen
einer bestimmten Spannungshöhe an einer bestimmten Stelle eines Stromkreises definieren.
plan kann auch statt der absoluten Größe der Spannung eine bestimmte Änderungsgeschwindigkeit
der Spannung bzw. einer Stromstärke zur Begrenzung des Zeitintervalls verwenden.
Um nun diese und ähnliche Methoden der Begrenzung des zu messenden Zeitintervalls
bequem bei dem Kurzzeitnormal nachbilden zu können, ist es zweckmäßig, durch entsprechende
Formgebung der Blenden den zeitlichen Verlauf der von den Photozellen ausgelösten
Signale den bei dem zu kontrollierenden Kurzzeitmeßgerät vorliegenden Verhältnissen
anzupassen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. i bis 3 dargestellt.
Fig. i zeigt schematisch die Gesamtanordnung, in den Fig. 2 und 3 sind, in Richtung
auf den Blendenschirm gesehen, besondere Ausbildungen und Anordnungen der Blenden
dargestellt.
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Ein mit i bezeichneter Drehspiegel, dessen Drehachse 2 senkrecht zur
Zeichenebene steht. läuft mit einer etwa auf 10 /'o konstant gehaltenen Drehgeschwindigkeit
um. Die Konstanz der Drehzahl kann in bekannter Weise durch Stimmgabelsteuerung,
durch ein phonisches Rad, einen Schwingquarz oder eine ähnliche Anordnung erreicht
werden. Von einer feststehenden Lichtquelle 3 geht ein Lichtbündel 4 aus, das durch
einen schmalen Spalt 5 begrenzt ist. Die Backen dieses Spaltes verlaufen parallel
zur Spiegeldrehachse 2. Das auf den Schirm reflektierte und sich infolge der Spiegeldrehung
bewegende Spaltbild fällt nacheinander auf zwei Blenden 6 und 7, die in einem Auffangschirm
ä vorgesehen sind. Der Schirm S hat zweckmäßig die Form eines zur Spiegeldrehachse
z zentrischen Zylindermantels. Die Blenden 6 und 7 sind mittels einer Präzisionsschraube
gegeneinander verstellbar, so daß ihr Abstand sehr genau meßbar ist. Ferner sind
auch die Winkelgeschwindigkeit des Spiegels i und die Länge des umlaufenden Lichtbündels
..l (Abstand des Zvlindermantels vom Spiegeldrehpunkt) bekannt. Damit ist also die
Zeitdifferenz, die das Spaltbild zum Durchlaufen des Abstandes zwischen den beiden
Blenden 6 und 7 gebraucht, gegeben.
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Hinter den Blenden 6 und 7 befinden sich Photozellen 9 und io, die
im Augenblick des Vorbeistreichens des Lichtbündels 4 der
dadurch
hervorgerufenen Belichtung entsprechende elektrische Signale auslösen. Diese Signale
werden nach Durchlaufen von Verstärkern i i und 12 auf das eigentliche Kurzzeitmeßgerät
gegeben. Die auf der Skala des Kurzzeitmeßgerätes angezeigte Zeit wird mit der durch
das Kurzzeitnormal festgelegten Zeit für das Durchlaufen des Blendenabstandes verglichen.
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Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Blendenschirmes 8 von vorn. Die Blenden
6 und 7 sind hierbei, um ihren Abstand auf jeden beliebigen Wert einstellen zu können,
übereinanderliegend angeordnet. Das vom Lichtbündel q. auf den Schirm 8 geworfene
Spaltbilde' ist durch entsprechende Ausbildung des Spaltes 5 so hoch, daß seine
obere Hälfte über die Blende 6 und seine untere Hälfte über die Blende 7 hinwegstreicht.
Um die Blenden gegeneinander verstellen zu können, genügt es, wie es auch die Ausführung
nach Fig. 2 zeigt, nur eine Blende in Richtung des Blendenabstandes verschiebbar
zu machen. Die Blende 6 ist in den Schirm 8 eingelassen und also feststehend. Die
verschiebbare Blende 7 befindet sich in einem Schlitten 13, der in einer Führung
1q. des Schirmes 8 gleiten kann. Eine Präzisionsschraube 15 (z. B. Mikrometerschraube)
ist einerseits mit Feingewinde in einem auf dem Schirm 8 befestigten Bügel 17 geführt
und legt sich andererseits mit ihrem freien Ende gegen einen auf dem Schlitten 13
befindlichen Lappen 16 an. Durch Verstellen der Mikrometerschraube 15 kann der Abstand
der beiden Blenden auf 1/1o mm oder noch genauer eingestellt werden.
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Eine mögliche Ausbildung der Blenden zur Anpassung an die Form der
beim eigentlichen Meßgerät auftretenden Auslösesiggnale zeigt Fig. 3. Die Blenden
sind in diesem Beispiel mit 6" und 7" bezeichnet. Im übrigen ist die Ausbildung
des Auffangschirmes die gleiche wie in Fig. 2, und es sind deshalb die gleichen
Bezugszeichen beibehalten worden. Wie ersichtlich, ist nur die eine Begrenzungskante
derBlenden 6a und 7, dem Spaltbild q.' parallel, während die zweite Kante
durch eine Kurve ersetzt ist. Je nach Gestaltung der Kurve kann man die Form des
von der Photozelle ausgelösten Signals mannigfach variieren und nach Möglichkeit
den Verhältnissen anpassen, die bei den bei der eigentlichen Messung vorkommenden
Signalen vorliegen.
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An einem Zahlenbeispiel soll noch gezeigt werden, mit welcher Genauigkeit
das Kurzzeitnormal verwandt werden kann. Der Drehspiegel drehe sich mit der Winkelgeschwindigkeit
ioo sec-1 (entsprechend etwa 16 Umdrehungen in der Sekunde) und der Abstand des
Schirmes vom Spiegeldrehpunkt (d. i. der Radius des umlaufenden Lichtstrahles) sei
0,5 m. Da sich bei einer Drehung des Spiegels um den Winkel a der reflektierte Strahl
um den Winkel 2 a dreht, bewegt sich somit das Spaltbild auf dem Zylindermantel
mit der Umfangsgeschwindigkeit ioo m/sec. Eine Millisekunde entspricht also einem
Wege von io cm, und eine Verschiebung der Blenden gegeneinander um 1 /1o mm entspricht
bereits einer Mikrosekunde (io-6 sec). Wenn die Drehzahl des Spiegels auf i ()/oo
konstant gehalten wird, so ist also bequem die Ausmessung einer Zeitdifferenz von
i ursec auf 10/00 möglich.
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Das erfindungsgemäße Kurzzeitnormal ist nicht nur anwendbar bei der
Geschoßgeschwindigkeitsmessung, sondern ganz allgemein für jedes Kurzzeitmeßgerät
beliebigen Verwendungszweckes zu gebrauchen. Es kann z. B. auch vorteilhaft verwendet
werden für die Prüfung und Eichung der Kurzzeitmesser von Echoloteinrichtungen.