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Direkt zeigender Frequenzmesser
Es sind direkt zeigende Frequenzmesser
bekannt, bei denen die Amplitude eines abgestimmten Schwingungskörpers, beispielsweise
einer Stimmgabel iii eine elektrische Größe umgeformt und auf ein Zeigerinstrument
überttragen wird. Ferner ist es bekannt, zwei Stimmgabeln vorzusehen, von denen
die eine etwas tiefer und die andere etwas höher als die Sollfrequenz abgestimmt
ist und deren mit der Frequenz wechselnde Amplituden das Verhältnis zweier Stromstärken
ändert. Bei diesen Vorschlägen wird das Meßinstrument durch proportional der Amplitude
der Schwingung der Stimmgabeln geänderte Ströme gesteuert. Da die sich mit der Frequenz
ändernde Amplitude jedoch keine Encare Charakteristik aufweist, ist die Skala nach
oben und unten verschieden.
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Durch die Erfindung wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß unter
Verwendung nur einer auf die Sollfrequenz abgestimmten und von der zu messenden
Frequenz erregten Stimmgabel in einem Quontientenmeßgerät die Phasenlage eines der
Ausleiikung oder der Geschwindigkeit der Stimmgahelschwingung prol)ortionalen Wechselstroms
mit der I<hasenlage der Spannung oder des Stromes der Erregung verglichen wird.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Phasenlage
zwischen einem Wechselstrom. der in einer mit der Stimmgabel verbundenen und in
einem permanenten Nfagnetfeld schwingenden Spule erzeugt wird, und der Spannung
oder dem Strom der Erregung verglichen.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Stimmgabel verwendet,
die eine starke Rückwirkung auf den Widerstand der Erregerspule ausübt und wobei
die sich infolgedessen mit ändernder frequenz ändernde Phasenlage zwischen Strom
und Spannung der Erregung verglichen wi wird.
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Schließlich können die Schwingungen der Stimmgabe 1 durch lichtelektrische
Abtastung in der ~Nuslenkung oder der Geschwindigkeit der Stimmgabel-
schwingungen
proportionale Ströme umgeformt und mit der Spannung oder dem Strom der Erregung
verglichen werden. Besonders zweckmäßig ist hierbei die Verwendung eines zusammen
mit dem Meßgerät im Erregerkreis angeordneten Fotowiderstandes, der bei Belichtung
eine verhältnismäßig sehr große Änderung seines Widerstandwertes erfährt.
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In der Zeichnung sind in Fig. I bis 4 vier Ausführungslieispiele
der Erfindung dargestellt. Einander entsprechende Teile sind mit demselhen Bezugszeichen
versehen.
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N.<it I ist die Stimmgabel, mit 2 ihre Erregerspule und mit 3
das Nleßinstrument bezeichnet. Die Stimmgabel ist genau auf die Sollfrequenz, bei
spielsweise 50 Hz, abgestimmt, und damit sie bei der Erregung durch einen Strom
dersellien Frequenz mit dieser Frequenz und nicht wie bei reiner Wechselstromerregung
mit der doppelten Frequenz schwingt, ist der Wechselstromerregung ihrer Erregerspule
in allen Fällen ein zusätzliches Gleichstromfeld überlagert, das beispielsweise
von einem permanenten Magneten erzeugt wird und das nur wenig größer als das Wechselfeld
zu sein braucht.
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In Fig. 1 ist mit der Stimmgabel eine Spule 4 verbunden, die in ein
durch den permanenten Magneten 5 erzeugtes homogenes Magnetfeld eintaucht und in
der beim Schwingen der Stimmgabel Wechselströme induziert werden, die proportional
der Geschwindigkeit der Stimmgabelschwingung sind. Diese Wechselströme werden in
dem Quotientenmeßgerät 3 mit der Spannung der Erregung verglichen, und ihre gegenseitige
Phasenlage stellt ein Maß für die Frequenz des Erregerstromes dar.
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Bei .Abweichung der Frequenz der Erregung vom Sollwert treten eine
Phasenverschiebung und ein entsprechender Ausschlag des Meßinstruments ein.
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Nach Fig. 2 wird eine Stimmgabel mit starker Rückwirkung auf die
Induktion der Erregerspule verwendet, und die Phasenlage der Spannung und des Stromes
der Erregung im Meßinstrument 3 gemessen. Die Rückwirkung der Stimmgabel auf die
Induktion der Erregerspule und damit die Phasenlage zwischen Spannung und Strom
der Erregung ändern sich mit der Frequenz der Erregung.
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Cm einen größeren Frequenzbereich oder eine raschere Einstellung
zu erhalten, kann die Stimmgabel mit einer Dämpfung versehen sein, die als Luftdämpfung,
Älagnetdämpfung oder Flüssigkeitsdämpfung ausgeführt sein kann. I3esonder's zweckmäßig
ist die in Fig. 2 dargestellte Art der Dämpfung durch zwei l)ämpferkolben 6 und
7. da hierbei Parallelschwingungen der Stimmgabelenden mitgedäml)ft werden. Derartige
Dämpfungen könnten hei allen Nusfüh rungen der Erfindung vorgesehen sein .
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In Fig. 3 ist zur lichtelektrischen Abtastung der Auslenkung der
Stimmgabel diese mit einer Blende ii und einem Spiegel 12 versehen, die so angeordnet
sind, daß in der Ruhelage der Stimmgabel die Blende ii den Lichtstrahl von der Lichtquelle
gerade noch gegenüber der Fotozelle 9 freigibt. Die Fotozellenströme werden über
einen Verstärker to zum Quotientenmeßgerät 3 geleitet, dem auch die Erregerspannung
zugeführt wird. Im Meßinstrument wird auch in diesem Falle die Phasenlage der Erregerspannung
mit der der Fotozellenstromstöße, die bei der periodischen Abdeckung und Freigabe
der Fotozelle gegenüber der Lichtquelle entstehen, verglichen.
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An Stelle der Fotozelle kann ein Fotoelement vorgesehen sein, wobei
der Verstärker wegfallen kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist an Stelle derFotozelle
oder desFotoelements ein Fotowiderstand, beispielsweise aus Cadmiumsulfid bestehend,
vorgesehen, der bekanntlich die Eigenschaft hat, bei Belichtung seinen NViderstandswert
verhältnismäßig sehr stark zu ändern. Die Erregerspannung liegt einerseits unmittelbar
und andererseits über den Fotowiderstand an dem Nleßinstrument, in dem die Phasenlage
der Erregung mit der Phasenlage der durch das periodische Belichten des Fotowiderstandes
entstandenen Stromänderung miteinander verglichen wird. Die Spannung an der Lichtquelle
und die Erregerspannung müssen konstant gehalten bzw. die Spannungsschwankungen
durch Verhältnisbildung in hezug auf das Meßinstrument kompensiert werden.
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Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung
wird zweckmäßig zur Kompensation der Blindleistung der Erregung der Spule 2 ein
Kondensator vor- oder parallel geschaltet.