DE768017C - Anordnung zur Messung kurzer Zeitspannen mittels einer Braunschen Roehre - Google Patents

Description

• .Anordnung zur Messung kurzer Zeitspannen mittels einer Braunschen Röhre Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung kurzer Zeitspannen mit Hilfe von durch Spannungsstöße bewirkten Auslenkungen eines auf einem nachleuchtenden Schirm einer Braunschen Röhre einen Zeitkreis beschreibenden Elektronenstrahles.
• Es ist an sich bekannt, für die Messung kurzer Zeiten Braunsche Röhren zu verwenden, deren Elektronenstrahl durch Anlegen eines Drehfeldes auf dem Auffangschirm eine Kreisbahn beschreibt. In dem Wege des sich auf einem Kegelmantel bewegenden Elektronenstrahles sind Ablenkelektroden angebracht, an die am Anfang und am Ende der zu messenden Zeitspanne eine Spannung gelegt wird, die den Leuchtfleck auf dem Auffangschirm aus seiner Kreisbahn radial ablenkt. Handelt es sich um periodisch wiederkehrende Vorgänge, so wird durch einen gemeinsamen Taktgeber zur Erzeugung des Drehfeldes und Auslösung der Ablenkspannung dafür gesorgt, daß die Ablenkzacken jedesmal an derselben Stelle der Leuchtbahn erscheinen und als stehendes Bild sichtbar werden. Der Abstand der beiden Zeitmarken oder Zacken ist alsdann leicht meßbar,und dient als Maß für die gesuchte Zeit.
• Für die Zwecke der Echolotung ist es auch bereits bekannt, mit Hilfe einer Braunsehen Röhre stehende Bilder der Auslenkungen eines Elektronenstrahles zu erzeugen. Die stehenden Bilder werden dadurch erzeugt, daß ein Signal dauernd im Rhythmus der Umlauffrequenz des Elektronenstrahles durch eine entsprechend bemessene Tastatur wiederholt wird. Es sind also besondere Vorrichtungen erforderlich, um die Auslenkung des Elektronenstrahles stehend zu machen.
• Bei einmaligen Vorgängen ist ein direktes Wahrnehmen oder Ablesen der Auslenkungen nicht möglich wegen der geringen Dauer des Leuchteindruckes, der in der Regel nur Bruchteile einer Sekunde währt. In solchen Fällen war man bisher gezwungen, die Ausmessung unter Zuhilfenahme einer fotografischen Aufnahme vorzunehmen. Erschwerend trat noch hinzu, daß mit Rücksicht auf die Anwendung der Braunsehen Röhren in der Röntgen- und Fernsehtechnik das Bestreben vorherrschte, Braunsche Röhren zu bauen, deren Leuchtschirm sich durch möglichst kleine Nachleuchtdauer auszeichnete.
• Ein direktes `Fahrnehmen oder Ablesen der einmaligen Auslenkungen bei einer Anordnung zur Messung kurzer Zeitspannen mit Hilfe von durch Spannungsstöße bewirkten Auslenkungen eines auf einem nachleuchtenden Schirm einer Braunsehen Röhre einen Zeitkreis beschreibenden Elektronenstrahles wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, daß die Nachleuchtdauer des Leuchtschirmes derart bemessen ist, daß die durch den Vorgang ausgelösten einmaligen Spannungsstöße Auslenkungen des Zeitkreises bewirken, die sowohl ablesbar als auch auswertbar sind. Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zunutze, daß es möglich ist, durch geeignete Behandlung der Leuchtstoffe, z. B. durch Beifügen von Zusätzen wie Kupfer und Mangan in bestimmten Mengenverhältnissen, ein wesentlich längeres Nachleuchten zu erzielen, das bis zu mehreren Sekunden andauern kann. Wird die Halbwertzeit des Nachleuchtens, d. h. die Zeit, in der die Leuchtintensität auf den halben Wert zurückgegangen ist, etwa 5 Sekunden gewählt, so ist ein Ausmessen oder Ablesen des Abstandes der beiden Auslenkungen mit bloßem Auge möglich.
• Die Auswertung kann auch mittels einer lichtelektrischen Zelle erfolgen, die in an sich bekannter Weise auf einem drehbeweglichen Arm so angeordnet ist, daß sie nur bei ihrem Vorübergang an den Auslenkungen anspricht und Impulse auf eine Anzeigevorrichtung überträgt. Vor der Zelle wird daher zweckmäßig ein radial verlaufender Spalt vorgesehen, der dafür sorgt, daß nur der Lichteindruck der Auslenkungen auf die Zelle gelangt. Zwischen Zelle und Anzeigevorrichtung können ferner noch Verstärker und Relais vorgesehen werden.
• Wegen des mehrere Sekunden dauernden Nachleuchtens braucht sich die Abtastvorrichtung nur sehr langsam zu drehen, z. B. eine Umdrehung je Sekunde machen. Dadurch ist eine sehr genaue Ausmessung des Abstandes der beiden Auslenkungen möglich. Für den Umlauf des Elektronenstrahles kommen beträchtlich größere Frequenzen in Frage. z. B. io ooo Hz. Dadurch stellt die Vorrichtung gewissermaßen einen Zeittransformator dar. mit den genannten Frequenzen wird die Zeit im Verhältnis i : ioooo transformiert. Die benötigten Frequenzen können zweckmäßig durch einen Synchronmotor mit Stimmgabelregelung erzeugt werden.
• Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Messung der Geschoßgeschwindigkeit in Rohren. Hierbei handelt es sich um die Aufgabe, Zeiten von der Größenordnung einer Millisekunde auf etwa 10/0 genau zu messen und in bequem ablesbarer Form zur Anzeige zu bringen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Messung von Geschoßgeschwindigkeiten dargestellt. Es zeigt Fig. i eine Braunsche Röhre mit Leuchtschirm, Fig. -2 den Leuchtschirm mit zwei Zeitmarken, Fig. 3 schematisch zwei Meßstellen im Geschützrohr.
• Wird an die Kathode i der negative, an die Anode .2 der positive Pol einer Gleichstromquelle gelegt, so tritt senkrecht zur Kathode i ein Elektronenstrahl 3 aus, der beim Auftreffen auf dem Leuchtschirm q. einen hellen Fleck erzeugt. Der Elektronenstrahl wird in bekannter Weise z. B. mittels eines elektrischen Drehfeldes, das an ein aus zwei rechtwinklig gegeneinander versetzten Elektrodenpaaren 5 und 6 bestehendes Ablenksystem gelegt wird, abgelenkt und auf einer geschlossenen, vorzugsweise kreisförmigen Bahn bewegt. Als Drehfeld können auch zwei magnetische Felder oder ein elektrisches und ein magnetisches Feld verwendet werden. Bei der Ausführung nach Fig. i werden an die beiden Elektrodenpaare 5 und 6 zwei um 9o= phasenverschobene Wechselspannungen angelegt, so daß der Elektronenstrahl während einer Periode den Mantel eines Kreiskegels beschreibt. Entsprechend bewegt sich die Spur des Elektronenstrahles bei symmetrischer Anordnung und Ausbildung des Leuchtschirmes. auf einer Kreisbahn. Der sich auf einem Kegelmantel bewegende Elektronenstrahl durchläuft zwei weitere koaxiale kegelförmige Elektroden 7, an welche die Beginn und Ende der Meßzeit markierenden Spannungsstöße gelegt werden.
• In dem Geschützrohr 8 (Fig. 3) sind die beiden Meßstellen 9 und io vorhanden. Beim Vorbeigang des Geschosses an der Meßstelle 9 wird auf dem Schirm 4 die Auslenkung i i (s. Fig. 2) als radiale Auslenkung des Elektronenstrahles von seiner Kreisbahn und beim Vorbeigang an der Meßstelle io die Auslenkung 12 erzeugt. Diese Auslenkungen können bei einer Halbwertzeit von 5 Sekunden z. B. mit einem Winkelmesser bequem ausgemessen werden. Ist längs der kreisförmigen Leuchtbahn eine Teilung angebracht, so ist der Abstand der beiden Zeitmarken leicht ablesbar.
• Der Elektronenstrahl kann während der zu messenden Zeitspanne auch mehrere volleUmläufe ausführen. Es braucht dann nur der Überschuß über eine ganze Anzahl von vollen Umläufen aus dem Winkelabstand der Auslenkungen bestimmt zu werden. Diese Art der Messung mit unterdrücktem Nullpunkt ergibt eine sehr hohe Genauigkeit, da der als Maß dienende Abstand zweier Auslenkungen dadurch gewissermaßen um ein Mehrfaches gedehnt wird.
• Ist der Meßwert der Größenordnung nach bekannt und soll durch die Messung der genaue Wert ermittelt werden, so ist es bei diesem Verfahren nicht erforderlich, die vollen Umläufe des Elektronenstrahles zu zählen. Das ist z. B. der Fall bei der Messung von Geschoßgeschwindigkeiten, wo es sich um die Messung von Zeitspannen handelt, deren Einzelwerte nur wenig voneinander abweichen. Es werden beispielsweise nacheinander Zeitspannen von 1040, 10501 1045, 1o58... Mikrosekunden zur Messung gelangen. Vollendet nun beispielsweise der Elektronenstrahl in ioo Mikrosekunden einen Umlauf, so führt er in dem gewählten Beispiel zehn volle Umläufe aus, und der Unterschied der Auslenkungen ergibt dann den Wert der beiden letzten Stellen der zu messenden Größe, also 40, 50, 45, 58 usw.
• Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung der Messung von Geschoßgeschwindigkeiten beschränkt, sondern kann auch zur Messung anderer, sehr kurzer Zeiten vorteilhaft verwendet werden, z. B. zur Messung von Höhen nach dem Echolotverfahren.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Messung kurzer Zeitspannen mit Hilfe von durch Spannungsstöße bewirkten Auslenkungen eines auf einem nachleuchtenden Schirm einer Braunschen Röhre einen Zeitkreis beschreibenden Elektronenstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachleuchtdauer (Halbwertzeit etwa 5 Sekunden) des Leuchtschirmes (4) derart bemessen ist, daß die durch den Vorgang ausgelösten einmaligen Spannungsstöße Auslenkungen (11, 12) des Zeitkreises bewirken, die sowohl ablesbar als auch mechanisch auswertbar sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dieAuswertung mittels einer lichtelektrischen Zelle erfolgt, die in an sich bekannter Weise auf einem drehbeweglichen Arm so angeordnet ist, daß sie nur bei ihrem Vorübergang an den Auslenkungen des Zeitkreises anspricht und Impulse auf eine Anzeigevorrichtung überträgt. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 375 321, 586 986, 589 810, 596 671, 62o 16o.