DE768001C

DE768001C - Arrangement for measuring short times

Info

Publication number: DE768001C
Application number: DES126210D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Schaaffs
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1937-02-28
Filing date: 1937-02-28
Publication date: 1955-05-05

Description

Anordnung zur Messung kurzer Zeiten Die Erfindung betrifft eine Anozd'nung zur Messung kurzer Zeiten. Sie beruht auf der Ausnutzung der elektrooptischen Wirkung, die bekanntliich darin besteht, daß bestimmte Stoffe, z. B. hartes Glas, Nitrobenzol'.; gewisse Kristaa'le, unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes doppelt brechend werden. Schickt man einen Lichtstrahl durch zwei gekreuzte Nicolsche Prismen, so tritt keim Licht aus dieser Anordnung heraus. Schaltet man dagegen in dien Strahlengang zwischen den beiden Nicolis eine Kerrzelle ein, das ist ein Kondensator miit einean elektrooptisch wirksamen Dielektrikum, wie z. B. N;@trobenzol, und legt an die Kondensatorpl-atten eine elektriische Spannung, so @spalitet sichder durch das erste Nicol: polarisierte Lichtstrahl in zwei senkrecht zueinander polarisierte Komponenten verschiedener Geschwindigkeit auf, von denen ein bestimmter Teil. der polarisierenden Wirkung des zweiten Nicol gemäß durch diesen hindurchtreten und das elektrooptische System verlassen kann.Arrangement for measuring short times The invention relates to an arrangement for measuring short times. It is based on the use of the electro-optical effect, which is known to be the fact that certain substances, e.g. Hard glass, nitrobenzene '.; certain crystals, double-refracting under the influence of an electric field will. If you send a beam of light through two crossed Nicol prisms, so no light emerges from this arrangement. On the other hand, if you switch into the beam path between the two Nicolis a Kerr cell, that is a capacitor with one electro-optically effective dielectric such. B. N; @trobenzol, and attaches to the capacitor plates an electrical voltage, so @spalitet it through the first nicol: polarized Light beam in two mutually perpendicular polarized components of different Speed up, a certain part of which. the polarizing effect of the second Nicol according to pass through this and the electro-optical system can leave.

Es ist bekannt, derartige, auch Lichtventile genannte elektrooptische Anordnungen zur Messung des zeitlichen Abstandes zweier kurz aufe-inanderfolgend;er Spannungsimpulse zu benutzen, welche an die Kerrzel'le gelegt werden. Eine hinter dieser Anordnung mit bekannter konstanter Geschwindigkeit he- ,vegte photographische Platte od. dgl. erhält dann zwei Belichtungen, deren räumlicher Abstand der gesuchten Zeitspanne entspricht. Die photographische Aufnahme ist jedoch «-egen der Lichtempfindlichkeit des Aufnaltmematerials, dessen notwendiger Auswechslung vor jeder Messung und der erforderlichen Entwicklung der Aufnahmen vor ihrer Auswertung, abgesehen von dem erforderlichen Zeitaufwand, mit Bedienungsschwierigkeiten verbunden, die sich besonders bei laufenden Messungen mit ungeschulten Kräften nachteilig bemerkbar machen.Such electro-optical valves, also known as light valves, are known Arrangements for measuring the time interval between two briefly consecutive; he To use voltage pulses which are applied to the Kerrzel'le. One behind this arrangement with a known constant speed , vegte Photographic plate or the like then receives two exposures, the more spatial Distance corresponds to the period of time sought. The photographic recording is however «- against the light sensitivity of the recording material, its necessary replacement before each measurement and the necessary development of the recordings before their evaluation, apart from the time required, associated with operational difficulties, which are particularly noticeable when measurements are being carried out with untrained personnel do.

Die Erfindung benutzt ebenfalls eine elektrooptische Vorrichtung zum Markieren des Zeitpunktes des Eintretens und der Beendigung eines Vorganges auf einem lichtempfindlichen Auffangschirm durch ein in den Weg eines Lichtstrahlenbündels eingeschaltetes Lichtventil, das aus einer zwischen zwei gekreuzten Nicolschen Prismen angeordneten, die Lichtstrahlen nur nach Anlegen einer Spannung hindurchlassenden herrzelle besteht. Sie vermeidet jedoch die den bekannten Meßanordnungen anhaftenden Nachteile dadurch, daß in dem Strahlengang zwischen dem Lichtventil und dem feststehenden Auffangschirm ein rotierendes Ablenksystem zur Erzeugung eines im allgemeinen unsichtbaren Zeitkreises vorgesehen ist, der während der an die Kerrzelle gelegten Spannungsstöße aufgehellt wird, und daß Mittel vorgesehen sind, welche die Leuchtspuren nach Beendigung derSteuerspannungsstößeeinebestimmte Zeit sichtbar machen.The invention also uses an electro-optical device for Marking the time of occurrence and termination of a process a photosensitive collecting screen through one in the path of a light beam switched on light valve, which consists of a between two crossed Nicol prisms arranged, which let the light rays through only after applying a voltage master cell exists. However, it avoids those inherent in the known measuring arrangements Disadvantages in that in the beam path between the light valve and the fixed Capture screen a rotating deflection system to create a generally invisible one Time circuit is provided during the voltage surges applied to the Kerr cell is brightened, and that means are provided which the traces of light after completion make the control voltage surges visible for a certain time.

Um die Leuchtspuren eine bestimmte Zeit sichtbar zu machen, können verschiedene Mittel angewendet werden. Beispielsweise kann der Auffangschirm mit einer P'hosphoreszenzschicht mit Nachleuchtwirkung versehen werden, wie es bei Anordnung zur Kurzzeitmessung mit Braunschen Polarkoordinatenröhren schon vorgeschlagen tvorden ist. Es kamt aber auch in der nachfolgend noch näher beschriebenen Weise eine periodische Wiederholung der an die Kerrzelle gelegten. die zu messende Zeitspanne begrenzenden Spannungsimpulse in einer solchen Zeitfolge vorgenommen werden, daß auf dem Auffangschirm stehende Bilder erzeugt werden.To make the traces of light visible for a certain time, you can various means can be used. For example, the catcher can with a phosphorescent layer can be provided with an afterglow effect, as is the case with arrangement for short-term measurements with Braun polar coordinate tubes have already been proposed is. But there was also a periodic one in the manner described in more detail below Repetition of the one placed at the Kerr cell. limit the period of time to be measured Voltage pulses are made in such a time sequence that on the collecting screen still images are generated.

Die Entfernung der beiden durch die Spannungsstöße ausgelösten Lichtpunkte auf dem Schirm kann dann sofort mit freiem Auge abgelesen und aus ihr unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit, mit der der Zeitkreis geschrieben wird, die zu messende Zeitspanne ermittelt werden. Die Ver-,vendung von Lichtstrahlen an Stelle von Kathodenstrahlen hat dabei den Vorteil, daß das Gerät nach dem Einschalten sofort betriebsbereit ist, während bei Kathodenstrahlröhren eine Anheizzeit voit etwa :2 Minuten in Rechnung gestellt werden muß.The distance between the two points of light triggered by the voltage surges on the screen can then be read immediately with the naked eye and taking into account from it the speed at which the time circle is written, the period of time to be measured be determined. The use of light rays instead of cathode rays has the advantage that the device is immediately ready for use after switching on is, while with cathode ray tubes a heating time of about: 2 minutes must be asked.

Statt oder außer der unmittelbaren Ablesung des Meßergebnisses kamt auch eine Registrierung durch Abtasten des Zeitkreise mittels einer lichtelektrischen Vorrichtung vorgenommen «-erden, wie es ebenfalls bei hurzzeitmeßanordnungen mit Braunschen Röhren schon vorgeschlagen wurde. deren Auffangschirm eine gewisse Nacltleuchtdauer besitzt. Dabei. kann ein mit bekannter Geschwindigkeit umlaufendes Spiegel- oder Prismensystem die aufgehellten Bahnpunkte aufnehmen und einer lichtelektrischen Zelle zuführen. welche die Registriervorrichtung steuert. Benutzt man eine Pliosphoreszenzschicht mit NTachleuchtwirkung, so kann das umlaufende Abtastsy stem gemäß der weiteren Erfindung gleichzeitig auch zum Auslöschen der leuchtenden Bahnpunkte dadurch mit herangezogen werden, daß mit ihm ein zweites Spiegel- oder Prismensystem gekuppelt wird. welches ein ultrarotes Strahlenbündel hinter dem Abtastsystem auf den Auffangschirm wirft. Bekanntlich kann durch ultrarote Bestrahlung das Aufleuchten phosphoreszierender Schichten ausgelöscht werden.Instead of or in addition to the immediate reading of the measurement result came also a registration by scanning the time circle by means of a photoelectric Device made «-erden, as is also the case with short-term measuring arrangements Braun tubes has already been proposed. whose catch screen has a certain luminosity owns. Included. can be a mirror or mirror rotating at a known speed Prism system record the brightened orbital points and a photoelectric Feed cell. which controls the registration device. A pliosphorescent layer is used with N afterglow, so the rotating scanning system according to the other Invention at the same time thereby also to extinguish the luminous path points be used that a second mirror or prism system is coupled with it will. which an ultra-red beam behind the scanning system on the collecting screen throws. It is well known that ultrared radiation can make the lighting more phosphorescent Layers are wiped out.

In den Fig. i bis 3 sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.In Figs. I to 3 three embodiments of the invention are shown.

Bei dem Beispiel nach Fig. i wird als Ablenksystem zur Erzielung der Kreisbahn ein Drehspiegel verwandt; als Mittel zum Festhalten der aufgehellten Bahnpunkte dient ein phosphoreszierender Auffangschirm mit langer Nachtleuchtdauer. Von einer starken Lichtquelle i geht ein Lichtbündel aus. das durch eine Linse 3 parallel gemacht wird. Der Hohlspiegel a und die Größe der Linse 3 ermöglichen die Ausnutzung einer großen Lichtmenge. Der bei weitem größte Teil des Lichtes läuft dann durch ein Linsensystem und 6, von dem es in ein schmales. aber sehr intensives Lichtbündel zusammengefaßt wird. Ein Nico-1 7 polarisiert das Licht linear. E: läuft dann durch eine Kerrzelle S und den Nicol g. Da die beiden Nicols zueinander gekreuzt stehen, geht kein Licht aus dieser elektrooptischen Anordnung heraus. Wird das elektrooptische System hingegen durch das Anlegen einer Spannung an die Kerrzelle lichtdurchlässig, so gelangt Licht nach Durchsetzen einer Linse i i auf den schräg angeordneten Drehspiegel 12, der auf der Welle eines Motors 13 sitzt. Als Drehspiegel kann jedoch auch die schräg angeschnittene, hochglanzpolierte -@-Iotor-,velle selbst dienen. Der Motor dreht sich mit höchster, aber genau gleichbleibender Drehzahl. Gegebenenfaiis wird man zwischen Spiegel 1:2 und Motor 13 noch eineÜbersetzung anordnen, um die namentlich für :die Messung kürzester Zeiten erforderliic'he hohe Umlaufzahl zu erhalten. Nach Reflexion am Drehspiegel! 12 fällt der Lichtstrahl. auf einen Ringspiegel 14 und von dort auf einen flachen durchsichtigen Ring 15 aus Glas, Glimmer od. dgl-., der auf der Rückseite eine dünne phosphoreszierende Schicht 16 trägt. Die Linse i i wird zweckmäßig als Zylinderlinse ausgebildet, die mit dem Ringspiegel 14 zusammen das Lichtbündel auf einem Auffangschirm 15, 16 meinem schmalen Strich abbildet. Bewegt sich nun der Motor 13 mit hoher, aber genau gleichbleibender Drehzahl, so beschreibt das Lichtbündel auf dem Auffangschirm einen Kreis, den Zeitkreis.. Solange aber kein Licht durch das elektrooptische System hindurchtritt, bleibt der Zeitkreis unsichtbar; der Lichtstrahl läuft auf ihm mit der Intensität Null um. Wird, an die Kondensätorplatten der Kerrzelle eine Spannung genügender Größe gelegt, so tritt eine Aufhellung des Zeitkreises, In einer Breitte, ein, die der Länge der Zeitdauer der an die Kerrzelle gelegten Spannung entspricht. Auf diese Weise kann die Dauer eines Ereignisses bestimmt werden. Werden kurz nacheinander zwei getrennte Spannungsstöße an die Kerrzel'le gelegt, so erscheinen zwei Leuchtflecke an zwei räu,nilich .getrennten Stellen des Zeitkreises, deren Abstand ein Maß für die zwischen den Spannungsstößen verflossene Zeit ist.In the example according to FIG. I, a rotating mirror is used as the deflection system to achieve the circular path; A phosphorescent collecting screen with a long night glow serves as a means of holding the lightened points on the path. A light beam emanates from a strong light source i. which is made parallel by a lens 3. The concave mirror a and the size of the lens 3 enable a large amount of light to be used. By far the largest part of the light then passes through a lens system and 6, from which it passes into a narrow lens system. but very intense light beam is summarized. A Nico-1 7 polarizes the light linearly. E: then runs through a Kerr cell S and the Nicol g. Since the two Nicols are crossed, no light comes out of this electro-optical arrangement. If, on the other hand, the electro-optical system becomes translucent when a voltage is applied to the Kerr cell, light reaches the inclined rotating mirror 12, which sits on the shaft of a motor 13, after passing through a lens ii. The diagonally cut, high-gloss polished - @ - Iotor-, shaft itself can also serve as a rotating mirror. The motor rotates at the highest, but exactly constant, speed. If necessary, a gear ratio will be arranged between mirror 1: 2 and motor 13 in order to obtain the high number of revolutions required for: the measurement of the shortest possible times. After reflection on the rotating mirror! 12 falls the light beam. onto a ring mirror 14 and from there onto a flat, transparent ring 15 made of glass, mica or the like, which has a thin phosphorescent layer 16 on the back. The lens ii is expediently designed as a cylindrical lens which, together with the annular mirror 14, images the light bundle on a collecting screen 1 5, 1 6 of my narrow line. If the motor 13 now moves at a high, but exactly constant speed, the light beam on the collecting screen describes a circle, the time cycle. As long as no light passes through the electro-optical system, the time cycle remains invisible; the light beam revolves around it with zero intensity. If a voltage of sufficient magnitude is applied to the capacitor plates of the Kerr cell, the time cycle becomes lighter, in a width that corresponds to the length of the duration of the voltage applied to the Kerr cell. In this way the duration of an event can be determined. If two separate voltage surges are applied to the Kerrzel'le in quick succession, two luminous spots appear at two rough, nilich separate points on the time cycle, the distance between which is a measure of the time that has elapsed between the voltage surges.

Das aus dem Nicol 9 austretende Licht ist linear polarisiert. Damit es: in allen Winkelstellungen des Drehspiegels 12 von diesem zeit gleicher Stärke zurückgeworfen wird, muß es kreisförmig polarisiert sein. Man erreicht diese kreisförmige Polarisation z. B. durch Einschalten eines Plättchens so bestimmter Dicke .aufs einem doppelt brechenden Kristall in den Strahlengang, z. B. eines Gipsplättchens (sogernanntes Viertetwellen'längenp,lätrtchen).The light emerging from the Nicol 9 is linearly polarized. In order to it: in all angular positions of the rotary mirror 12 from this time the same strength is reflected back, it must be circularly polarized. One reaches this circular Polarization z. B. by switching on a plate so certain thickness .aufs a double refractive crystal in the beam path, z. B. a plasterboard (so-called fourth wave length p, lätrchen).

Statt die Meßergebnisse auf dem Schirm 15 abzulesen, kann man sie auch selbsttätig sich aufzeichnen lassen. Zu diesem Zwecke ist in an sich bekannter Weise vor dem Auffangschirm 15 ein aus Spiegel und Linsen bestehendes optisches System (Periskopsystem) 17, 18 angebracht, das über ein Getrn@ebe 22 mit wesentlich geringerer Umlaufzahli vom. Motor 13 bewegt wird. Seine Drehachse 17 liegt in der Geräteachse, während der rohrförmige Ansatz 18 radial, angeordnet ist, so daß dessen Drehebene parallel zur Ebene des Zeitkreises ist. In dem Augenblick, in dem das. radiale Arnsfiatzrohr 18 an einem Lichtfleck des Zeitkreises vorbeistreicht, wird durch das Periskopsystem eine lichtelektrssche Zelle i9 erregt. Der von der lichtelektrischen Zelle dadurch :ausgelöste Spannungsstoß wird an das Gitter einer Verstärkerröhre 2o gegeben, die auf ein Anzeigewerk 2i, z. B. ein Zähl--,verk, arbeitet. Infolge der räumlichen Trennung der Ereignisse auf dem Phosphoreszenzring 16 und der im Verhältnis zur Spiegeldrehz.ahlt 'langsamen Bewegung des Rohres 18 wirkt diese Anordnung als Zeitdehner (Zeittransformator), die eine in mec'hanisc'her Hinsicht einwandfreie Registrierung der Meßergebnisse ermöglicht.Instead of reading the measurement results on the screen 15, they can also be recorded automatically. For this purpose, an optical system (periscope system) 17, 18, consisting of mirrors and lenses, is attached in a manner known per se in front of the collecting screen 15, which via a Getrn @ level 22 with a significantly lower number of revolutions. Motor 13 is moved. Its axis of rotation 17 lies in the device axis, while the tubular extension 18 is arranged radially so that its plane of rotation is parallel to the plane of the time circle. At the moment when the radial attachment tube 18 sweeps past a light spot of the time circle, a photoelectric cell 19 is excited by the periscope system. The resulting from the photoelectric cell voltage surge is given to the grid of an amplifier tube 2o, which is on a display unit 2i, z. B. a counting, Verk, works. As a result of the spatial separation of the events on the phosphorescent ring 16 and the slow movement of the tube 18 in relation to the mirror rotation speed, this arrangement acts as a time expander (time transformer), which enables the measurement results to be recorded correctly in mechanical terms.

Es muß dafür gesorgt werden, daß nach Aufnahme des Phosphoreszenzlichtes durch die lichtelektrische Zelle der Lichtfleck wieder verlöscht, damit eine neue Messung möglich ist. Die von Lenard und anderen Forschern durchgeführten Versuche @haben gezeigt, daß man Phosphoreszenzlicht sofort zum Auslöschen bringen kann, wenn es mit ultrarotem Licht geeigneter Intensität :und Wellenlänge bestrahlt wird. Diese Tatsache wird bei der Erfindung ausgenutzt. Zu diesem Zweck ist auf der Achse 17 ein zweites: mit Spiegeln oder Prismen versehenes Rohr 23 angebracht. Das Rohr 23 isst gegenüber dem Rohr i8 derart versetzt, daß bei der Drehung der Achse 17 ein das Rohr 23 ständig durchsetzender ultraroter Lichtstrahl unmittelbar nach Aufnahme des P'hosphoreszenzlichtes durch die lichteliektrische Zelle auf den Leuchtfleck fällt und diesen auslöscht. Fig. i .a zeigt die gegenseitige Anordnung der beiden Rohre in einer Ansicht von vorn. Das erforderliche ultrarote Licht wird durch die Ringspiegel 4 und 24 aus dem Strahlengang der Lichtquelle i ausgeblendet, so daß ein axial zur ganzen Anordnung liegender Lichtzylinder entsteht, von dem stets ein Teil Licht auf den Auffangspiegel 25 in- dem Rohr 23 fällt. Die Lichtquelle i muß natürlich außer Strahlen sichtbaren Lichtes auch eine hinreichende Menge ultraroten Lichtes liefern, könnte also z. B. eine Bogenlampe sein, und die Linse 3 muß aus geeignetem ultrarotdürchlässigem Baustoff bestehen.Care must be taken to ensure that the light spot is extinguished again after the phosphorescent light has been picked up by the photoelectric cell, so that a new measurement is possible. The experiments carried out by Lenard and other researchers have shown that phosphorescent light can be made to extinguish immediately if it is irradiated with ultrared light of suitable intensity and wavelength. This fact is used in the invention. For this purpose, a second tube 23, provided with mirrors or prisms, is attached to the axis 17. The tube 23 is offset from the tube 18 in such a way that when the axis 17 rotates, an ultra-red light beam continuously penetrating the tube 23 falls on the light spot immediately after the phosphorescent light has been received by the light-electrical cell and extinguishes it. Fig. I .a shows the mutual arrangement of the two tubes in a view from the front. The required ultra-red light is masked out of the beam path of the light source i by the annular mirrors 4 and 24, so that a light cylinder is created which is axially to the entire arrangement and of which part of the light always falls on the collecting mirror 25 in the tube 23. In addition to rays of visible light, the light source i must of course also deliver a sufficient amount of ultra-red light. B. be an arc lamp, and the lens 3 must be made of suitable ultra-red-permeable building material.

Aus Fig. i b ist eine etwas andere Konstruktion zur Abnah@me und Auslöschung des Leuchtens von Bahnpunkten auf dem Zeitkreise ersichtlich. Das Licht fällt gleich auf die phosphoreszierende Substanz 16" die auf den ringförmigen Schirm 15" aufgestrichen ist. Abnahme und Auslöschung erfolgen dann durch die Rohr- und Spiegelsysteme 18" und 23a senkrecht zur Achse des ganzen Gerätes.From Fig. I b is a slightly different construction for decrease and extinction the lighting of path points on the time circle can be seen. The light is about to fall on the phosphorescent substance 16 "which is painted on the annular screen 15" is. Acceptance and extinction then take place through the pipe and mirror systems 18 " and 23a perpendicular to the axis of the whole device.

Die Drehzahl, des Spiegelfis i2 ist abhängig von der Länge der zu messenden Zeit. Je kürzer die Meßzeit ist, desto höher muß auch die Drehzahl sein, wenn die Genauigkeit glefiichbleiben soll. Zweckmäßig wählt man die Drehzahl so, daß die Zeit für eine Umdrehung etwa dem Höchstwert der zu messenden Zeiten entspricht. Die erforderliche Nach- Leuchtdauer der auf dem Phosphoreszenzschirm 15, 16 erzeugten Lichtflecke ist abhängig von der Drehzahl des PeriskopsYstems 17, 1S. Beträgt diese eine Umdrehung je Sekunde, so muß die Nachleuchtdauer etwas über i Sekunde betragen; bei zehn Umdrehungen je Sekunde würde eine Nachleuchtdauer von etwa über 1/1o Sekunde ausreichend sein.The speed of the Spiegelfis i2 depends on the length of the to measuring time. The shorter the measuring time, the higher the speed must be, if the accuracy should remain the same. Appropriately, one chooses the speed so, that the time for one revolution corresponds approximately to the maximum value of the times to be measured. The required post Luminous time on the phosphorescent screen 15, 16 generated light spots depends on the speed of the periscope system 17, 1S. If this is one revolution per second, the afterglow time must be somewhat longer i second; at ten revolutions per second an afterglow period of about 1 / 1o of a second will be sufficient.

Die Kerrzelle kann aus einem einzigen Plattenpaar bestehen, hataber dann denNachtei.l, daß ein starkes Lichtbündel auf einen sehr schmalen Bereich konzentriert werden muß. Gestaltet man sie aber so, wie es die Fig. i zeigt, d. h. setzt man sie aus einer ganzen Anzahl von Plattengruppen zusammen (ähnlich einem Luftblockkondensator), so kann der hindurchgehende Lichtstrahl von relativ großem Ouerschnitt sein und eine g roße Lichtenerg ie bequem ausgenutzt werden.The Kerr cell can consist of a single pair of plates, but has Then think about the fact that a strong bundle of light is concentrated on a very narrow area must become. But if you design them as shown in Fig. H. one sets they are made up of a number of plate groups (similar to an air block capacitor), so the light beam passing through can be of relatively large cross-section and A large amount of light energy can be used comfortably.

Die Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Drehspiegel, bei dem als Mittel zum Festhalten der auf dem Zeitkreis aufgehellten Bahnpunkte die selbsttätige periodische Wiederholung der Spannungsstöße durch lichtelektrischeZelle und-Verzögerungsleitungen dient. Die mit gleichen Bezugsziffern versehenen Teile der Fig. 2 haben die gleiche Bedeutung und Wirkungsweise wie in Fig. i. Als Auffangschirm wird jedoch jetzt zweckmäßig eine 'Mattglasscheibe 15 verwendet. Da es in der vorliegenden Anordnung, wie die Darstellung weiter unten zeigen wird, keineswegs mehr auf sehr hoheLichtintensität ankommt, genügen eine schwache Lichtquelle i, eine kleine Linse 3 und ein noch durch eine Blende 26 begrenztes Lichtbündel für den Durchgang durch die Kerrzelle S. Gelangen nun ein oder mehrere Spannungsstöße von außen an die Kerrzelle, so werden kurze Lichtstöße das Gerät durchlaufen und auf der Mattglasscheibe 15 Aufhellungen hervorrufen. Zwischen den Nicols und dem Glimmerplättchen io ist eine schräg liegende planparallele Glasplatte 27 angeordnet. Der größte Teil des aus den i'\Ticols austretenden Lichtes durchläuft diese Glasplatte ohne Richtungsänderung, ein Bruchteil wird jedoch an ihr reflektiert und fällt in eitle lichtelektrische Zelle 28, die ihn in einen Spannungsimpuls verwandelt, der in einen Verstärker 29 geschickt wird. Von dort läuft der Spannungsstoß über ein elektrisches Leitersystem 30 in einen zweiten Verstärker 31. Über einen Widerstand im Anodenkreis der letzten Röhre dieses Verstärkers 31 wird der außerordentlich verstärkte Spannungsstoß abgegriffen und wieder den Platten der Kerrze.lle S zuggeführt. Die von außen kommenden und festzuhaltenden erstmaligen Spannungsstöße werden, da sie meistens szhr schwach sind, zweckmäßig vor dem Verstärker 3i über Drähte 3 2 in das Gerät gegeben.2 shows an embodiment with a rotating mirror, in which the automatic periodic repetition of the voltage surges by photoelectric cells and delay lines serves as the means for holding the points on the path highlighted on the time circle. The parts of FIG. 2 provided with the same reference numbers have the same meaning and mode of operation as in FIG. However, a frosted glass pane 15 is now expediently used as a collecting screen. Since in the present arrangement, as the illustration below will show, very high light intensity no longer matters, a weak light source i, a small lens 3 and a light beam still limited by a diaphragm 26 are sufficient for passage through the Kerr cell S. Gelangen Now one or more voltage surges from the outside to the Kerr cell, short bursts of light will pass through the device and cause lightening on the frosted glass pane 15. An inclined plane-parallel glass plate 27 is arranged between the Nicols and the mica platelets. Most of the light emerging from the ticoles passes through this glass plate without changing direction, but a fraction is reflected on it and falls into a vain photoelectric cell 28, which transforms it into a voltage pulse which is sent to an amplifier 29. From there the voltage surge runs via an electrical conductor system 30 into a second amplifier 31. The extraordinarily amplified voltage surge is picked up via a resistor in the anode circuit of the last tube of this amplifier 31 and fed back to the plates of the Kerrze.ll S. The first voltage surges coming from the outside and to be recorded are, as they are usually very weak, suitably fed into the device in front of the amplifier 3i via wires 3 2.

Das Leitersystem 30 ist in bekannter Weise aus Kapazitäten und Induktiv itäten, z. B. in der Form eines Kettenleiters, aufgebaut und soll bewirken, daß der durch die lichtelektrisc'he Zelle ausgelöste Spannungsstoß erst nach einer Zeit, die einer vollen Drehung d< Drehspiegels 12 oder einem ganzzalliigenVielfachen davon entspricht, an die Kerrzelle S gelangt. Der durch diesen neuen Spannungsstoß erzeugte Lichtfleck erscheint alsdann an genau derselben Stelle des Zeitkreises auf der Mattscheibe 15, worauf wiederum ein Spai1-nungsstoß in der lichtelektrischen Zelle ausgelöst wird usw., so daß sici1 ein stehendes Bild des ursprünglichen einmai'gen Vorganges ergibt. Da der erstmalige schwache Lichteindruck ständig wiederholt wird, kann man bei dieser Ausführungsform der Erfindung mit einer schwachen Lichtquelle auskommen. Die Verzögerungszeit des Kettenleiters läßt sich aus der Bemessung der einzelnen Teile und ihrer Schaltung berechnen und kann mittels eines Schleifkontaktis leicht auf den erforderlichen Wert e_llgestellt ,werden. ':'ersieht man den Auffangschirm entlang des Zeitkreises in bekannter Weise mit einer entsprechend geeichten Skala. so kann man aus dem Abstand zweier Bal1npunkte, die durch zwei zeitlich ver:chiedeii erfolgte, über die Drähte 32 an die Kerrzelle gelegte Spannungsstöße erzeugt worden sind. den Zeitunterschied ablesen. Ist eine 'Messung beendet, so wird in dem Stromkreis des Verzögerungsleiters ein Schalter 34 geöffnet und gleich wieder geschlossen. Das Gerät ist nuii für eine neue Messung aufnahmebereit.The conductor system 30 is in a known manner from capacities and inductances, z. B. in the form of a chain conductor, and should have the effect that the voltage surge triggered by the light-electric cell reaches the Kerr cell S only after a time corresponding to a full rotation d <rotary mirror 12 or a whole-number multiple thereof. The light spot produced by this new voltage surge then appears at exactly the same point in the time circle on the ground glass 15, whereupon a voltage surge is again triggered in the photoelectric cell, etc., so that it gives a steady picture of the original one-time process. Since the first weak light impression is repeated continuously, one can manage with this embodiment of the invention with a weak light source. The delay time of the chain conductor can be calculated from the dimensioning of the individual parts and their circuit and can easily be set to the required value e_ll by means of a sliding contact. ':' you can see the collecting screen along the time circle in a known way with an appropriately calibrated scale. Thus, from the distance between two ball points, which occurred as a result of two different times, voltage surges applied to the Kerr cell via the wires 32 have been generated. read off the time difference. When a measurement has ended, a switch 34 in the circuit of the delay conductor is opened and immediately closed again. The device is now ready to take a new measurement.

Durch entsprechende Wahl der Spiegeldrehzahl hat man die Möglichkeit, den --\le?bereiell in weiten Grenzen ändern zu können. Für die Auswertung der ließergLbnisse ist es am einfachsten. wenn die Zeit für eire vol:e Spiegeldrehung gleich der größten zu messenden Zeitspanne gewählt wird.By choosing the mirror speed accordingly, you have the option of to be able to change the - \ le? region within wide limits. For the evaluation of the results it is the easiest. when the time for a full mirror rotation equals the greatest time to be measured is selected.

Das Leitersystem 3o braucht nicht als Kettenleiter, sondern kann auch in viel einfacherer Weise ausgebildet sein. z. B. so wie es die Fig. 2 a angibt. Als Induktivitäten dienen hierbei Variometer 33. die in :ehr bequerner reise ihre Selbstinduktion urd s@@nlit die Verzögerungszeit in weiten Bereichen zu ändern gestatten und einen besoildertii Schleifkontakt überflüssig machen. Im e:nfacllsten und für viele Zwecke ausreichenden Fall genügt ein Kondensator und ein Variometer oder überhaupt auch nur letzteres.The ladder system 3o does not need a chain ladder, but can also be designed in a much simpler way. z. B. as shown in FIG. 2 a. Variometers 33 are used as inductors Self-induction urd s @@ nlit allow the delay time to be changed over a wide range and make a special sliding contact superfluous. In the e: nfacllsten and for A capacitor and a variometer, or even at all, suffice for many purposes also only the latter.

Ein Spannungsstoß setzt sich nach dein Fourierschen Theorem aus einer Anzahl von Sinuswellen zusammen. Es ist bei der Bemessung des Leitersystems 3o darauf zu achten, daß es mindestens auf die Hauptwelle des Spannungsstoßes keine Drosselwirkung ausübt. Die formgetreue Übertragung von Spannungsstößen ist im allgemeinen unwesentlich. Sofern es auf Zeitunterschiedsmessungen zwischen gleichartigen Signalen ankommt, ist sie völlig belanglos, ja es ist sogar erwünscht, daß die Lichtflecke möglichst kurzzeitig und scharf auf der Mattglasscheibe 15 erscheinen. Der erste Verstärker 29 hat dieAufgabe, den Spannungsstoß der lichtelektrischen Zelle 28 auf einen Wert zu verstärken, der ein sicheres Durchkommen durch das Leitersystem 3o gewährleistet, der nachfolgende Verstärker 31 soll lediglich den Spannungsstoß auf einen Wert bringen, der an der Kerrzelle 8 dem Licht den weiteren Durchgang durch das Ni:colsche Prisma 9 gestattet.According to your Fourier's theorem, a voltage surge consists of one Number of sine waves together. It is 3o on it when dimensioning the ladder system to make sure that it is at least on the main wave of the voltage surge does not have a throttling effect. The accurate transmission of voltage surges is generally insignificant. Unless there is time difference measurements between similar Signals arrives, it is completely irrelevant, yes it is even desirable that the light spots Appear as briefly and sharply as possible on the frosted glass pane 15. The first Amplifier 29 has the task of the voltage surge of the photoelectric cell 28 on to reinforce a value that allows a safe passage through the ladder system 3o ensures that the subsequent amplifier 31 is only intended to generate the voltage surge Bring a value that at the Kerr cell 8 allows the light to pass through further the Ni: Colsche prism 9 is permitted.

Auch das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Feig. 2 kann zum selbsttätigen Anzeigen und Aufzeichnen der Meßergebnisse benutzt werden, wenn vor der Mattglasscheibe 15 ein sich langsam drehendes Periskopsystem 17, i8 bewegt wird. Die Drehzahl des Perislcopsyst@ems: :muß in einem feisten Verhälitnis: zur Drehzahl, des Spiegels 12 stehen; zweckmäßig erfolgt daher der Antrieb vom gleichen Motor 13 über ein Übersetzungsgetriebe 22. Das Licht der aufgehellten Bahnpunkte wird von dem rohrförmigen Ansatz 18 des-Peri.skopsystems gewissermaßen abgetastet und wirkt über die leichtelektrische Zelle 19 und den Verstärker ao auf das Zählwerk 21.Also the embodiment of the invention according to Feig. 2 can be used for automatic Viewing and recording the measurement results are used when in front of the frosted glass panel 15 a slowly rotating periscope system 17, i8 is moved. The speed of the Perislcopsyst @ ems:: must in a fat ratio: to the speed of the mirror 12 stand; it is therefore expedient to drive the same motor 13 via a transmission gear 22. The light of the brightened orbital points is from the tubular extension 18 of the peri.skopsystem as it were scanned and acts via the light electric cell 19 and the amplifier ao on the counter 21.

Die Leistungsfähigkeit des Gerätes soll an einem Zahlenbeispiel :erläutert werden. An zwei z. B. i m voneinander entfernten Punkten einer Geschoß.bahn werden durch das vorbeifliegende Geschoß Spannungsimpulse ausgelöst und auf das Gerät gegeben. Hier erzeugen sie auf dem Phosphoreszenzring bzw: der Mattglasscheibe 15, deren Durchmesser 70 cm betragen möge, zwei Lichtflecke in einem gegenseitigen Abstand vom z. B. 65 cm. Der Motor habe eine Drehzahl von 2o oöo Umdrehungen je Minute, was z. B. bei Preßluftantrneb leicht erreichbar isst. Zum Durchlaufen des Zeitkreises mit der Bahnlänge von rund 22o cm wird dann eine Zeit von 1/33s Sekunden benötigt, und der Abstand von 65 cm entspricht einer Zeitdifferenz von o,ooo 8873 Sekunden. Bei einer Strichbreite der Bahnaufheflungen von i mm beträgt also die Genauigkeit der Ablesung mindestens 0,000001q. Sekunden, d. h. die Messung der Zeitdifferenz in der Größenordnung von 1/looo Sekunde ist mit einer Genauigkeit von i o/oo durchgeführt worden. Die Umdrehungszahl des zur Registrierung dienenden Periskopsystems 17, 18 wird man vorteilhaft in der Größenordnung von i Hz haben. In :dem Ausführungsbeispiel. nach Fig. 3 dienen als Ablenksystem zur Erzeugung des Zeitkreises zwei: Oszillographenschleifen. Das d'urehdieNicols durchgelassene Lichtstrahlen -bündel wird durch die Linse i i, die nicht notwendig eine Zylinderlinse zu sein braucht, auf den Spiegel 35 einer schwingenden Osziflographenschleife konzentriert und von hier aus auf den Spiegel, 36 einer zweiten Oszillographenschleife geworfen, die mit gleicher Intensität und Frequenz schwingt. Die Anordnung ist derart getroffen, daß die Spiegelschwingungen senkrecht zueinander erfolgen. Die den Schleifen zugeführten Spannungen entstammen einem zweckmäßig mittels Stimmgabel. gesteuerten Generator 37. Vom Spiegel 36 wird der Lichtstrahl, auf eine Mattgla;sscheibe 15 geworfen und beschreibt hier wiederum den Zeitkreis. Um die auf dem Zeitkreis aufgehellten Bahnpunkte festzuhalten, können die in den beiden früheren Ausführungsbeispielen beschriebenen Mittel verwandt werden. In der Fig. 3 ist dazu die selbsttätige periodische Wiederholung eines einmalig erfolgten Spannungsstoßes durch lichteleklrischeZelle undVerzögerungsileitung dargestellt. D.ieErregung der lichtelektrischen Zelle 28 erfolgt dadurch, daß ein Teil des die Nicolfs durchsetzenden Lichtes infolge Reflexion an der unbelegten Spiegelglasplatte 27 auf .die Zelle geleitet wird.The performance of the device should be explained using a numerical example. At two z. B. in distant points of a Geschoß.bahn are triggered by the passing bullet voltage pulses and given to the device. Here they produce on the phosphorescent ring or: the frosted glass pane 15, the diameter of which may be 70 cm, two light spots at a mutual distance from the z. B. 65 cm. The engine has a speed of 2o oöo revolutions per minute, which z. B. Eats easily accessible at Preßluftantrneb. A time of 1/33 of a second is then required to run through the time circle with a path length of around 22o cm, and the distance of 65 cm corresponds to a time difference of o, ooo 8873 seconds. With a line width of the web patches of i mm, the accuracy of the reading is at least 0.000001q. Seconds, ie the measurement of the time difference in the order of magnitude of 1 / looo second has been carried out with an accuracy of 10 / oo. The number of revolutions of the periscope system 17, 18 used for registration will advantageously be of the order of i Hz. In: the embodiment. According to Fig. 3, two serve as a deflection system for generating the time circle: oscilloscope loops. The beam of light transmitted by d'urehdieNicols is concentrated by the lens i i, which need not necessarily be a cylindrical lens, onto the mirror 35 of a swinging oscilloscope loop and thrown from here onto the mirror 36 of a second oscilloscope loop, which has the same intensity and Frequency oscillates. The arrangement is made in such a way that the mirror oscillations take place perpendicular to one another. The voltages applied to the loops come from a suitable tuning fork. controlled generator 37. The light beam is thrown from the mirror 36 onto a frosted glass pane 15 and here again describes the time cycle. The means described in the two earlier exemplary embodiments can be used to hold the path points highlighted on the time circle. In Fig. 3, the automatic periodic repetition of a one-time voltage surge by a light-electrical cell and a delay line is shown. The excitation of the photoelectric cell 28 takes place in that part of the light passing through the Nicolfs is passed onto the cell as a result of reflection on the unoccupied mirror glass plate 27.

Für de selbsttätige Registrierung der Meßergebni.sse dient wiederum das PeriskopsYstem 17, 18, das in einem Lagerbock 38 gelagert ist und über ein Getriebe 40 von einem Motor 39 mit langsamer Drehzahl, die in einem festen Verhältnis zur Frequenz der Oszillographenschleifen steht, bewegt wird:.This is again used for the automatic registration of the measurement results the periscope system 17, 18, which is mounted in a bearing block 38 and via a gear 40 by a motor 39 with slow speed, which in a fixed ratio to the Frequency of the oscilloscope loops stands, is moved :.

Die Oszillographenspiegel 35 und 36 können gegenüber den Ausführungsbeispielen nach Fig, i und 2 mit erheblich größerer Frequenz schwingen, und der Durchmesser des Ringes 15 kann kleiner ausfallen. Auch die Frequenzkonstanz ist viel besser als bei einem sehr .schnell umlaufenden Motor. Das Periskopsystem 17, i8 für die selbsttätige Registrierung der Meßergebni.sse wird durch einen besonderen Motor 39 angetrieben, den man von dem Stimmgabelgenerator 37 nach bekannten Methoden steuern lassen kann.The oscilloscope mirrors 35 and 36 can, compared to the exemplary embodiments oscillate according to Fig, i and 2 with a significantly higher frequency, and the diameter of the ring 15 can be smaller. The frequency constancy is also much better than with a very fast rotating engine. The periscope system 17, i8 for the automatic registration of the measurement results is made by a special motor 39 driven, which can be controlled by the tuning fork generator 37 according to known methods can leave.

Der Ersatz des Drehspiegels durch Oszil'lographenschleifen hat den Vorteil, daß das Licht nicht kreisförmig polarisiert zu werden braucht. Die Verdrehungswinkel der Oszi:llographenspiegel sind so gering, daß keine merkliche Schwächung der Lichtintensität auftritt. An Stelle von zwei zueinander senkrecht steh endenOszillographenspiegel@n würde auch ein Oszillographenspie:gel genügen, wenn man nur dafür sorgt, daß das Licht, welches von .ihm reflektiert worden ist und in einer bestimmten Ebene bewegt wird, durch eine Prismenanordnung wieder auf den Spiegel zurückfällt und nunmehr in einer zur ersten senkrechten Ebene bewegt wird. Beide Bewegungen ergeben dann in der gemeinsamen Wirkung einen Zeitkreis auf dem Schirm 15. Die Konstruktion der Oszillographen ist im übrigen belanglos.The replacement of the rotating mirror by oscilloscope loops has the Advantage that the light does not need to be polarized in a circular manner. The twist angles the oscilloscope levels are so low that there is no noticeable weakening of the light intensity occurs. Instead of two perpendicular oscilloscope mirrors @ n an oscilloscope mirror would also suffice if only one made sure that that Light that has been reflected from him and in a certain Plane is moved, falls back on the mirror through a prism arrangement and is now moved in a plane perpendicular to the first. Both movements then result in the joint effect of a time circle on the screen 15. The construction the oscilloscope is inconsequential.

Auch für dieses Ausführungsbeispiel sei noch ein kurzes Zahlenbeispiel gegeben. Beträgt der Umfang des Ringes 15 Zoo cm und hat die Spiegelfrequenz einen Wert von 3ooo Hz, so entspricht die Strecke von ioo cm der Zeit von 'hooo Sekunde und i mm Strichbreite einer Zeit von llsooo ooo Sekunden. Durch diese Angaben ist die Leistungsfähigkeit des Gerätes hinreichend gekennzeichnet.A brief numerical example is also provided for this exemplary embodiment given. If the circumference of the ring is 15 zoo cm and the image frequency has a Value of 3ooo Hz, the distance of 100 cm corresponds to the time of 'hooo second and i mm line width for a time of llsooo, ooo seconds. Through this information is the performance of the device is adequately marked.

Bei der Anordnung nach Fig. i kann man den Zeitkreis an Stelle durch einen Drehspiegel natürlich auch durch ein Oszillographensystem erzeugen.In the arrangement according to FIG Of course, a rotating mirror can also be generated by an oscilloscope system.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for measuring short times in use an electro-optical device for marking the time of entry and the termination of an operation on a photosensitive collecting screen a light valve switched on in the VVeg of a light beam, which turns off one arranged between two crossed Nicolian prisms, the rays of light exists only after application of a voltage permitting Kerr cell, characterized in that that in the beam path between the light valve and the fixed collecting screen a rotating Ahlenksy system to generate a generally invisible time cycle is provided, which lightened during the voltage surge applied to the Kerr cell is, and that means are provided which the tracer after completion of the Make control voltage surge visible for a certain time.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the deflection system to achieve the time circle consists of a fast rotating mirror (12), which is the one from the light valve (T to 9) transmitted and circular through a fourth-wave plate (io) polarized light bundle via a fixed ring mirror (1q.) onto the collecting screen (16) throws.

3. Arrangement according to claim i. characterized. that the Allenksystem to achieve the time cycle from two oscilloscope mirrors oscillating perpendicular to each other or consists of an oscillator mirror and a system of principles that bundles of light rays reflected from the mirror and moved back and forth in a plane throws back onto the mirror in such a way that the planes of movement of the emitted and the the beam of rays reflected on the mirror are perpendicular to each other. q ..

Arrangement according to claim i. in which the path point which is brightened up on a phosphor, decorative screen with afterglow effect, controls a pointing line by photoelectric means via a rotating mirror or prism system, characterized in that a second rotating mirror or prism system (23, 25) is present, which is a secondary one from the same light source (i) throws an ultra-red bundle of rays behind the scanning periscope system (18) onto the collecting screen (-16) and extinguishes the lightened point of the path.

5. Arrangement according to claim i, characterized in that a part of the light emerging from the 2, # Ticolian prism arrangement by reflection a photoelectric cell with an amplifier tube is steered, and the result is am Grid of the amplifier tube triggered voltage surge via an electrical conductor system is fed back to the Kerr cell with such a delay that the catch screen is brightened at the same point.

To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were considered in the granting procedure: German patent specification No. 85 165; British patent specification no. q.07385: Handbook by Geffcken-Richter-Winckel.mann,>: The light sensitive cell as a control organ <-.

Year 1933, p.290; »Weir and @,% 'monkeys«, Year., An- 1932.

Ness

9. p. 385 ff.