DE893089C

DE893089C - Frequenzschreiber und Frequenzspektrograph

Info

Publication number: DE893089C
Application number: DESCH8341A
Authority: DE
Inventors: Fritz Schwarzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-12-23
Filing date: 1951-12-23
Publication date: 1953-10-12

Description

Frequenzschreiber und Frequenzspektrograph Die Erfindung bezieht sich auf das Problem der laufenden Registrierung der Frequenz einer oder mehrerer Wechselspannungen. Derartige Frequenzschreiber sind an sich schon bekannt. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Frequenzmesser mit Instrumentenzeigeranzeige. Statt des Anzeigeinstruments wird zur Registrierung ein schreibendes Instrument, wie etwa beim Pegeischreiber, verwendet.
Derartige Einrichtungen sind umfangreich, relativ kompliziert und meist nicht von großer Genauigkeit im Hinblick auf Anzeigefehler.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Auf gabe zugrunde, ein geeigneteres Prinzip zur Frequenzregistrierung aufzuzeigen, das noch dazu den Vorteil hat, daß gleichzeitig mehrere Frequenzen oder auch Frequenzgemische registriert werden können, so daß die Anordnung im Sinne eines Spektrographen erweitert wird.
Nach der Erfindung wird ein Zungenfrequenzmesser mit einer dem zu messenden Bereich angepaßten Zungenfolge benutzt, dessen Zungen durch ihre Schwingbewegung einen auf Andruck färbenden, in Längsrichtung der Zungen ablaufenden Registrierstreifen entsprechend ihrem Schwingungshub beschreiben. Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedsnkens ist in Abb. 1 dargestellt. Die Zungen a mit ihren Antriebs magneten b, der üblichen Anordnung des Zungenfrequenzmessers entsprechend, sind gegenüber einem Konstruktionsteil c angeordnet, um das herum das durch eine Antriebseinrichtung d bewegte Registrierpapier e gezogen wird. Zwischen c und a läuft ein Kohlefarhpapier f, die Zungen a tragen einen kleinen Nocken, der das Blaupapier durch die Vibration der in Schwingungen befindlichen Zunge gegen das Weißpapier schlägt. Zur Verstärkung der Druckwirkung können nach der Erfindung gegebenenfalls die beiden Papiere gegenläufig gesteuert werden, so daß ein verstärktes reibungsbedingtes Anwischen der Kohlepapierfarbe die Folge ist.
Das Registrierpapier kann nun entweder mit Eichlinien nebst den Zungen entsprechenden Zahlen ausgerüstet, oder es kann ein Auswertelineal beigegeben werden, adras clie entsprechende Eichung enthält. Die Abb. 2 zeigt ein mit der geschilderten Anordnung geschriebenes Diagramm. Um bei unliniertem Papier Bezugslinien zur Orientierung der -Auswerteschablone zu erhalten, wird an einem Rand von einer festen Schreibkante eine Linie zusätzlich geschrieben. Auch zur Kontrolle der richtigen Lage des Registrierpapiers, sofern dieses mit Eichlinien versehen ist, ist letztere geeignet. Die Eichlinien können auch von zwischen den Zungen an-- -geordneten Schreibkanten erzeugt werden, um Ungenauigkeiten durch fehlerhafte Papierlage zu vermeiden.
Bei der praktischen Ausführung ist es! naturgemäß erforderlich, die Registrierkante dicht an den Einspannpunkt der Zungen zu verlegen, damit diese nicht zu Prellschwingungen angeregt bzw. zu stark gedämpft werden. Das Kchlepapier muß in diesem Fall zusammen mit der Schreibkante auch sehr dicht an die Zungen herangebracht werden, da an dieser Stelle die Amplitude der Zunge sehr klein ist. Um dies zu vermeiden, kann auch die Zunge dicht bei der Einspannstelle mit einem kleinen Arm versehen werden, wie dies in Abb. 3 bei g dargestellt ist, wobei dann eine ähnliche Wirkung entsteht, wie bei der üblichen Kontaltfeder am Wagnerschen Hammer einer Klingel (lose Kopplung des Schwingelements).
Es kommt nun häufig vor, daß Frequenzbereiche analysiert, bzw. Einzelfrequenzen registriert werden sollen, für die der Zungenfrequenzmesser kaum dimensioniert werden kann. So besteht z. B. für physiologische Zwecke das Bedürfnis, Frequenzen von I bis 30 Hz zu bestimmen oder einen solchen Bereich zu spektrographieren. Ebenso besteht die Aufgabe, weit höhere Frequenzen, als der Schwingzunge zumutbar, laufend zu überwachen, so etwa Tonfrequenzen im Fernsprechbetrieb usw., oder auch gestrahlte Hochfrequenzschwingungen. In weiterer Ausgestaltung des E rfindnngsgedanl<en 5 wird zu diesem Zweck die zu erfassende Schwingung Szw. der Schwingungsbereich in den für Zungenfrequenzmesser geeigneten Bereich transponiert. (Die Transponierung etwa des genannten Bereiches von I bis 30 Hz mittels eines Überlagerers von 66 Hz in einen Bereich von 65 bis 36 Hz oder eine solche von 8oo Hz mittels eines Überlagerers von 750 auf 50 Hz oder schließlich auch die Transponierung einer Senderwelle von 1 MHz mittels eines quarzstabilisierten Überlagerers von 1,0005 MHz auf 50 Hz unter entsprechend geeigneter Bemessung des Umfanges des Zungenfrequenzmessers bedarf keiner weiteren Erläuterung und liegt im Rahmen normalen ingeniösen Könnens.
Für die Analyse eines Frequenzgemisches ist es häufig notwendig, wie beispielsweise in der Elektroenzephalographie, die Kurve selbst oszillographisch zu registrieren und, vorzugsweise auf dem gleichen Registrierstreifen, das Spektrogramm aufzuzeichneu Die hierfür bisher angewendeten Spektrographen arbeiten nach dem Prinzip der Abtastung des Frequenzbandes und nachträglicher sukzessiver Registrierung. Werden mehrere oszillographische Registrierungen von verschiedenen Punkten nebeneinander auf einen Papierstreifen gebracht, so kann diese Registrierungsart des spektrogramms nach dem heutigen Stand der Technik wegen des Raumbedarfes der bekannten Spektrographen praktisch nur jeweils für I Oszillogramm durchgeführt werden. Zudem leidet die Übersichtlichkeit der Aufzeichnung nicht unerheblich, da die oszillographische Kurve der spektrographischen Kurve in der Darstellung zu ähnlich ist. Sie zeichnen beide in karthesischen Koordinaten. Die oben geschilderte Aufzeichnungsart des Spektrogramms ist dagegen von derjenigen. des Oszillogramms völlig verschieden, so daß aus diesem Grunde und auch, weil die Anordnung entsprechend konstruktiv bemessener Zungenfrequenzmesser gemeinsam mit oszillographischen Direktschreibsystemen sehr viel einfacher ist, das Registrieren auch mehrerer Spektrogramme, baemeinsam mit den verschiedemen Oszillogrammen möglich ist. Die Spektrographie gewinnt damit als Ergänzung zur gleichzeitigen Oszillographierung mehrerer Vorgänge erheblich an Bedeutung. Abb. 4 zeigt ein Vierfachelekt@@ enzephalogram'm, bei (dem gleichzeitig die vier Frequenzanalysen mit aufgezeichnet sind. Die oberen beiden Registrierungen stammen von zwei symmetrischen occipitaien Punkten, die unteren beiden von zwei präzentralen Punkten. Während auf allen vier Abbildungen pathologische träge Wellen vorhanden sind, kommen auf den occipitalen Ableitungen, wie meist, noch physiologische α-Wellenserien hinzu. Bei beiden Aufzeichnungsgruppen sind ferner nochkleine ß-Wellen vorhanden.
Dementsprechend weisen die zwei oberen Spektrogramme Anzeigelinien bei 4 Hz (träge #-Wellen), 16 Hz (α-Wellenserien) und 28 Hz (ß-Wellen) Registrierlinien auf, während in den beiden unteren Registrierungen die Linien für die z - Wellen fehlen.
Durch geeignete Dimensionierung der geometrischen Anordnung wirdi sich ohne weiteres ergeben, daß, falls erwünscht, sogar durch die Intensität der Linie die Größe der Amplitude dargestellt wird, was ohne weiteres einleuchten dürfte.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens können aber auch, notwendigenfalls unter Versetzung der einzelnen Zungen mit ihren weitausschwingenden Enden auf Lücke die Schwingelemente so angeordnet werden, daß sie in Richtung der Papierbreite schwingen. In diesem Fall ergibt die Breite der Linie ein Maß für die Amplitude.
Die ruhende Zunge schreibt dann ihre Bezugseichlinie selbst. Die praktische Ausgestaltung etwa unter Anwendung eines mitschwingenden Schreibzeigers, der gegebenenfalls federnd ausgebildet ist, bedarf keiner weiteren Erläuterung, da sie im Rahmen normalen ingeniösen Könnens liegt.
Schließlich ist die Ausgestaltung nach der Erfindung noch in dem Sinne möglich, daß die Registrierung durch einen Überschlag elektrischer Funken in an sich bekannter Weise erfolgt. Bei einer solchen Anordnung wird die Funkenspannung so gewählt, daß bei ruhender Zunge noch kein Funkenüberschlag entsteht, sondern erst dann, wenn die Zunge sich infolge einer gewissen Amplitude bei jeder zweiten Halbperiode der Gegenelektrode nähert.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : I. Frequenzschreiber und Frequenzspektrograph, gekennzeichnet durch einen Zungenfrequenzmesser, dessen Zungen durch ihre Schwingbewegung einen auf Andruck färbenden, in Längsrichtung der Zungen ablaufenden Registrierstreifen entsprechend ihrem Schwingungschub beschreiben.
2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein selbstfärbender Wachspapierregistrierstreifen um eine scharfe Kante gezogen wird, gegen welche Kante die schwingende Zunge anschlägt.
3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, gekennzeichnet durch eine Kombination von Kohle- und gewöhnlichem Papier, wobei eines der beiden um ein Kon,strutktionsteil gezogen, das andere in ebener Fläche zwischen Kante und Zunge bewegt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch I bis 3, gekennzeichnet durch eine der Papierbreite parallele Schwingebene beider Zungen, die vorzugsweise mit einem mitschwingenden, an die Registrierfolie anfedernden Zeigerorgan versehnen Zungen im Ruhestand eine dünne, als Bezugsricbtlinie wirkende und je nach Amplitude verbreiterte und damit als Indikation erkennbare Registrierung ausführen.
5. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, gekennzeichnet durch eine Funkenschrift bekannter Art und durch eine Funkenspannung, die so bemessen ist, daß bei ruhender Zunge der Abstand zu groß ist, um Funkenschlag zustande kommen zu lassen.
6. Vorrichtung nach Anspruch I bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß zur Vermeidung von Prellschwingungen an den Zungen ein lose angekoppeltes separates Konstruktionsteil zum Anschlag an das Papier gelangt.
7. Vorrichtung nach Anspruch I bis 5, gekennzeichnet durch ein der Zungenbemessung entsprechend geeichtes Registrierpapier.
8. Vorrichtung nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Papiereichung eine entsprechend geeichte Schablone, vorzugsweise aus durchsichtigem Material, vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch I bis 7, gekennzeichnet durch eine von einem dauernd registrierenden, starren Konstruktionsteil erzeugte Bezugslinie zur Kontrolle der Papierlage und zur Orientierung der geeichten Ableseschablone.
10. Vorrichtung nach Anspruch I bis 8, gekennzeichnet durch die Kombination mit einer direktschreibenden oszillographischen Apparatur, insbesondere für physiologische Zwecke und durchRegistrierung auf gemeinsames Registrierpapier.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet durch Organe zur Transponierung beWliebilger Frequenziberei,che in den für Schwingzungen ans reichende Amplitude geeiIgneten.