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Pegelmeßeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Pegelmeßeinrichtung
zur Bestimmung der Dämpfung von Vierpolen beliebiger Art, wie z. B. Filtern, Verstärkern,
Kabeln oder ganzen Übertragungssystemen. Bei solchen Messungen wird an den Eingang
des Vierpols eine Spannung konstanter Amplitude gelegt und das gesamte interessierende
Frequenzband durchlaufen; die Ausgangsspannung des Vierpols wird gleichgerichtet
und irgendwelchen Aufzeichnungs- oder Schreibgeräten zugeführt. Die Frequenzskala
kann dabei punktförmig aufgenommen oder auch stetig durchlaufen werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist als Meß-und Anzeigevorrichtung
eine Braunsche Röhre mit Nachleuchtschirm verwendet. Die Verwendung Braunscher Röhren
in der Meßtechnik ist an sich bekannt, jedoch eignen sich diese Röhren im allgemeinen
nicht für genaue quantitative Amplitudenmessungen, da die Röhren selbst und insbesondere
auch die darin verwendeten empfindlichen Verstärker Schwankungen unterliegen, die
eine Eichung einer solchen Gesamtanordnung sehr fragwürdig, wenn nicht gar unmöglich
machen.
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Diese Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch umgangen,
daß dem einen Ablenkplattenpaar der Röhre eine der Amplitude der zu messenden Größe
proportionale Gleichspannung, dem anderen Plattenpaar eine nur von ihrer Frequenz
abhängige Gleichspannung zugeführt wird, und daß in den Pausen
zwischen
den periodischen Aufzeichnungen der Meßkurve auf dem Leuchtschirm von einem örtlichen
Eich-' gerät gelieferte Eichmarken eingeblendet werden. Auf diese Weise fallen alle
Fehlerquellen und etwaigen Veränderungen heraus. Die Eichleitung kann hierbei so
lange verstellt werden, bis beide Anzeigen sich auf dem Schirm der Röhre vollständig
decken und der genaue Meßwert kann dann auf der Eichleitung abgelesen werden. Umgekehrt
können selbstverständlich mittels der Eichleitung bestimmte vorgeschriebene Eichmarken
auf dem Leuchtschirm eingestellt werden und durch entsprechendes Verändern der Schaltungselemente
des zu untersuchenden Vierpols dieser auf die durch diese Eichmarken gegebenen Sollwerte
gebracht werden.
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Bei den bekannten Pegelmeßeinrichtungen besteht eine weitere Schwierigkeit,
wenn die Frequenz stetig durchlaufen wird. Es muß dann dafür gesorgt werden, daß
zwischen dem zeitlichen Ablauf, indem die Frequenz des Senders sich ändert und dem
zeitlichen Ablauf, mit dem das Aufzeichnungspapier abläuft, ein genauer Synchronismus
verhanden ist. Die Aufrechterhaltung dieses Synchronismus bereitet nicht geringe
Schwierigkeiten und wird dann sogar praktisch unmöglich, wenn es sich um räumlich
ausgedehnte Übertragungssysteme handelt, bei denen Eingang und Ausgang des Übertragungssystems
um Hunderte von Kilometern entfernt sein können. Diese Schwierigkeiten sind bei
der erfindungsgemäßen Pegelmeßeinrichtung dadurch beseitigt, daß die der Frequenz
der zu messenden Größe proportionale Ablenkgleichspannung aus der der Meßeinrichtung
zugeführten Meßspannung selbst mit Hilfe eines an sich bekannten Frequenzmeßgeräts
gewonnen wird. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt,
In Fig. z bedeutet S1 den Sender, der den gesamten interessierenden Frequenzbereich
zu bestreichen gestattet, El eine Eichleitung, mit der die gewünschte Amplitude
eingestellt wird. Y ist der zu untersuchende Vierpol. Die Meßeinrichtung besteht
aus einem Regler R, der es gestattet, die gewünschte Empfindlichkeit einzustellen.
Hinter dem Regler gabelt sich die Leitung in einen Zweig, der über FB und GVl an
das horizontale Ablenkpaar der Braunschen Röhre BR mit Nachleuchtschirm führt; der
andere Zweig führt über PE und G V, an das vertikale Ablenkpaar. FB ist die
Frequenzbasiseinrichtung, die in Fig. 2 gesondert dargestellt ist; PE bezeichnet
den Pegelempfänger mit Verstärker und Gleichrichteranordnung, die die Ausgangswechselspannung
in eine proportionale Gleichspannung umwandelt. GVl und GV, sind Gleichspannungsverstärker.
S$ und E$ bedeuten den Eichsender bzw. die Eichleitung, an deren Vergleichseinstellung
die Meßwerte abgelesen werden können; u1 ist ein Umschalter. Bei der Durchführung
der Messung wird dieser Umschalter entweder von Hand oder automatisch umgeschaltet
und E2 und S, so lange verändert, bis die Anzeigepunkte auf dem Nachleuchtschirm
der Braunschen Röhre sich decken.
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Als Frequenzbasisgerät FB werden Schaltungen gewählt, die einen Wechselstrom
unabhängig von seiner Amplitude in eine Gleichspannung umformen, die nur der Frequenz
proportional ist. Solche Schaltungen sind an sich bekannt und werden in sogenannten
Frequenzanzeigegeräten verwendet. Eine beispielsweise Ausführungsform ist in Fig.
2 dargestellt. Der obere Teil der Fig. 2 zeigt das Prinzip der Schaltung, darunter
ist der Stromlauf dargestellt. Die ankommende Frequenz f wird durch einen Begrenzer
B und eine nachfolgende Schaltstufe S in nahezu *rechteckige Stromstöße umgewandelt,
die den Kondensator C über den Brückengleichrichter BG in Grätzschaltung
periodisch auf- und entladen. Der Brückengleichrichter in Grätzschaltung bewirkt,
daß an dem Widerstand W sowohl beim Aufladen wie auch beim Entladen ein Gleichspannungsabfall
gleicher Richtung entsteht. Die Größe des Spannungsabfalls ist in bekannter Weise
nur von der Zeit der Lade- und Entladestromstöße abhängig, wenn C konstant und der
maximale Wert der am Ausgang der Schaltstufe auftretenden Spannungen ebenfalls konstant
ist. Damit ist also auch der Spannungsabfall an dem Widerstand W nur der Eingangsfrequenz
fproportional. Diese der Frequenz proportionale Eingangsspannung wird dem horizontalen
Ablenkpaar der Braunschen Röhre zugeführt. Gleichzeitig erhält das vertikale Ablenkpaar
eine Gleichspannung, die nur der Amplitude der zu messenden Frequenz proportional
ist, und es wird daher jedem Punkt des Leuchtschirmes der Braunschen Röhre ein ganz
bestimmter Frequenz- und Spannungswert zugeordnet, dessen zahlenmäßiger Wert durch
Umschalten auf die Eichleitung abgelesen werden kann.
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Wenn die zu messende Frequenz stetig durchlaufen wird, in dem das
Abstimmorgan des Senders S1 mit einem Antrieb A gekuppelt wird, so ist es möglich,
den gesamten Pegelverlauf des Vierpols in einem feststehenden Kurvenzug zu beobachten.
Fig. 3 a zeigt ein solches Beispiel.
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Wenn der Pegelverlauf unregelmäßig ist und Nachstellungen an Entzerrungsmitteln,
Potentiometern od. dgl. erforderlich werden, bietet die erfindungsgemäße Pegelmeßeinrichtung
erhebliche Vorteile. Man kann, während die Nachregulierungen vorgenommen werden,
gleichzeitig die Auswirkungen auf den gesamten Pegelverlauf beobachten und kontrollieren
und ist nicht auf zeitraubende Nachmessungen angewiesen. In diesem Fall spielt der
genaue zahlenmäßige Wert der einzelnen Pegelpunkte eine untergeordnete Rolle; wichtig
ist vielmehr, daß man ständig den ganzen Pegelverlauf und die Auswirkungen der Einregulierungen
beobachten kann.
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Die Umschaltung dient in der Hauptsache zur genauen zahlenmäßigen
Bestimmung mit Hilfe der Eichleitung und Eichfrequenz. Bei einer solchen Messung
lassen sich weitere Verbesserungen dadurch erzielen; daß man die bestimmten Frequenz-
und Amplitudenwerte, die man zur Deckung bringen will, nicht als Punkte, sondern
als Kreuze auf dem Schirm der Braunschen Röhre abbildet. Dies kann durch eine zweite
Umschaltung u2 bewirkt werden, die in Fig. r gestrichelt angedeutet ist und die
in kurzen Abständen von etwa o,i bis o,2 Sek. abwechselnd das eine und das andere
Plattenpaar an eine beliebige Wechselspannung, z. B. Netzfrequenz, legt; dann entsteht
aus dem Punkt K (Fig. 3a) ein Kreuz (Fig. 3b).
Die Meßeinrichtung
kann auch so eingerichtet werden, daß die Umschaltung u1 von dem zu messenden auf
den Eichvierpol automatisch geschieht, und zwar immer dann, wenn der Sender S1 gerade
einmal das ganze Frequenzband durchlaufen hat und in seine Anfangsstellung zurückkehrt.
Die Eichwechselspannungbleibt dann so lange eingeschaltet, bisder SenderSl in die
Ausgangsstellung zurückgekehrt ist; dann erfolgt wieder die Rückschaltung auf den
zu messenden Vierpol. Zu diesem Zweck ist es nicht erforderlich, die Umschalteinrichtung
u1 mit dem Sender S1 zu synchronisieren. Die Einrichtung kann vielmehr erfindungsgemäß
so getroffen werden, daß eine Relaissteuerung St, U diese Umschaltung automatisch
so vornimmt, daß der zu untersuchende Vierpol immer dann abgeschaltet und die Umschaltung
auf die Eichspannung vorgenommen wird, wenn an seinem Ausgang keine Spannung vorhanden
ist. Eine solche Ergänzung der Meßeinrichtung ist in Fig. i gestrichelt angedeutet.
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Die erfindungsgemäße Pegelmeßeinrichtung hat gegenüber den bisher
bekannten Einrichtungen weiterhin den Vorteil, daß sie auch den Pegelverlauf solcher
Vierpole sichtbar machen kann, innerhalb deren eine Frequenzversetzung stattfindet.
Der zu untersuchende Vierpol kann z. B. Modulations- oder Demodulationseinrichtungen
enthalten. Dann hat das Frequenzband am Ausgang des Vierpols bekanntlich eine ganz
andere Frequenzlage als am Eingang des Vierpols. Ermöglicht wird dies dadurch, daß
die der Frequenz entsprechende Ablenkspannung nicht von dem Eingang, sondern von
dem Ausgang des zu messenden Vierpols geliefert wird.
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Die erfindungsgemäße Meßanordnung kann auch zur Messung des Pegelverlaufs
von solchen Frequenzen verwendet werden, deren direkte Messung Schwierigkeiten bereiten
würde. In solchen Fällen kann man innerhalb der Meßschaltung Frequenzumsetzer anordnen,
die die zu messende Frequenz in einen für die Messung bequemeren Frequenzbereich
umsetzen. Die quantitativen Eigenschaften dieser zusätzlichen Umsetzer brauchen
nicht bekannt zu sein, da sie in gleicher Weise auf die zu messenden und auf die
Eichfrequenz einwirken. Die Stellen, an denen solche Umsetzer innerhalb der Meßeinrichtung
eingebaut werden können, sind in Fig. i durch X markiert.