DE898036C

DE898036C - Vorrichtung zum Messen von Phasenwinkeln, beispielsweise fuer die Bestimmung einer Funkpeilrichtung

Info

Publication number: DE898036C
Application number: DES9475D
Authority: DE
Inventors: Carl-Erik Granqvist
Original assignee: Svenska AB Gasaccumulator
Current assignee: Svenska AB Gasaccumulator
Priority date: 1944-01-04
Filing date: 1944-12-07
Publication date: 1953-11-26
Also published as: US2534711A

Description

Es ist eäirne Vorrichtung zum Messen von Phasenwinkeln, beispielsweise für die Bestimmung von Furikpeilricbtungen, 'unter Benutzung einer Katbodenstrahlenröhre oder eines ähnlichen Schwingungskudikators, bekannt, bei welcher die «ine der Schwingungen, denen gegenseitige Phasenlage gemiessien werden soll, den Ablemkelektroidien der Kathodenistrahlenröhre in der Form· von wenigstens zwei derart 'Unter sich phaisenverscboibeniein Schwinguingen zugeführt wird, daß säe ein rotier endles Kraftfeld in der Röhre erzeugen. Außerdem! sand Vorrichtungen vorhanden, mittels deren die andere der Schwingungen, denen gegenseitige Phasenlage gemessien werden soll, 'einer in der Kathodienstrahlenröhre befindlichen Elektrode in der Form einer Schwingung mit derart verformter Kurvenform zugeführt wird, daß dfese ein scharf markiertes Spanniungsmaximurn in einer bestimmten, dem Phasenwinkel, der gemessen werden soll, eindeutig entsprechenden Phasenlage zeigt, so daß das Drehkraftfeld Jn dem Augenblick wo dieses Spannungsmaximum auftritt, in der Anzeigevorrichtung den Phasenwinkel angibt.

Bei der bekannten Vorrichtung findet dies dadurch statt, daß die Kathodenstrahlenröhne, die mit Steuergitter versehen ist, eine solche Vorspannung erhält, daß die dem Steuergitter angeschlossene Spannung mit scharf markiertem Spannungsmaximuim das Ausbilden eines Lichtpunktes auf dem' Lichtschirm der Röhre in .allen Augenblicken außer demjenigen verhindert, wo das Maximum der Spannung vorhanden ist. Auf dem¹ Lichtschirm

er schielet deshalb ein Lichtpunkt, dessen Lage abhängig von. dem.¹ Phasenwinkel ist, der gemessen werden, soll.

Iinidesaein kaum es mit Schwierigkeiten verbunden seani, schnell wind bequem den Phasenwinkel mit Hilfe nmr eines Punktes abzulesen. Das Auge ist ntäirnüich gewöhnt, Ablesungen, mit Hilfe eines Punktes, z. B. der Spitze eines Zeigers, stets in Verbindung¹ mit einer Skala vorzunehmen. Zwar ίο kamin man eiiime Skala auf dem Lichtschirm der Kathodenstrahlenrahre anbringen, aber es kamin bei nur wesentlich abweichenden Elektroden'spannungen, beispielsweise tun'ter dein· Einfluß einer Veränderung· der Netzspannung, eintreten, daß der Punkt wesentlieh innerhalb oder !außerhalb der festen Skala erscheint. Wenn auch die Ablesung- durch das Vorhandensein der Skala erleichtert wird, so ist sie trotzdem nicht ideal.

Die Erfindung¹ betrifft eine Verbesserung der obengenannten vorgeschlagenen Vorrichtung. Nach der Erfindung wird die mit scharf markiertem Spannungsmaximum versehene Spannung nicht dem Steuergituer in der Kathodanstrahlenröhre mit einer solchem Vorspannung zugeführt, daß- augenblicklich ein Lichtpunkt entsteht, sondern sie wird statt dessen veranlaßt, die Spannungen, ^!die einer oder mehreren Elektroden in der Kathodemstrablenröbxe zugeführt werden., derart zu beieinflussien, 'daß.die von. dem¹ Drehkraftfeld des Lichtpunktes erzeugte Kreishahn augenblicklich ihren Radius ,ändert. Beispielsweise werdeni die Spannungen beeinflußt, durch welche das Drehkraftfeld erzeugt wird, so daß Äese vorübergehend im Augenblick des Spannungsmaximums 'einen abweichenden Wert erhalten,. Wird der Wert der Spannungen größer, was einem¹ !größeren, auf dem Lichtschirm auf tretenden Kreisbild entspricht, so wird das Kreisbild während des größeren Teiles der Umdrehung dem kleineren Radius folgen, vorübergehend aber bed· der den zu messenden Phasenwinkel anzeigenden Phasenlage statt dessen auf einen größeren Radius übergehen. Man· kann, jedoch auch unter Aufrechterhalten des Wertes derjenigen Spannungen, die das Drehkraftfeld erzeugen, andere Elektrodenspannungen im der Katbodenstrahlenröhre ändern, so· daß 'die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektroneni geändert wird. Wenn, .die Bewegungsgesehwindigkeit der Elektronen herabgesetzt wird, so vergrößert sich die von einer gegebenen Spannung veranlaßte Ablenkung·, und man! kann auf diese Weise augenblicklich 'die Kreisbahn in eine Bahn, mit anderem Durchmesser überführen]). Hierdurch ergibt sich ein Bad, das in besonders hohem Maße dem normalen Bild eines über eine Skala beweglichen Zeigers ähnlich und deshalb sehr leicht mit !großer Genauigkeit abzulesen ist.

Selbstverständlich kann auch in .diesem Fall der Radius des Kreises bei beispielsweise veränderlicher Netzspannung veränderlich siein, und man ist deshalb zwecks Ermöglichung leiner guten Ablesung auch in diesem· Fall genötigt, eine feste Skala auf dem Lichtschirm anzubringen. Diese Skala ist indessen, wie oben klargestellt sein dürfte, konzentrisch mit dem Kreis, und diese Konzentrizität gibt dem Benutzer ,alle erforderliche Hilfe, um schinen und bequem einen Ablesewert in radialer Richtung zu übertragen.

Die Erfindung wird näher im Zusammenhang mit dem Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. ι ieini Ausführungsbeispiel der Erfindung, Wie <sia bei eimer Anlage zum Ablesen leiner Peilrichtung benutzt wird,

Fig¹. 2 'ein Beispiel für das Aussehen des Lichtschinrües der Kathodenstrahlenröhre bei Benutzung der Vorrichtung· und

Fig. 3 'eine Abwandlung des unter der strichpunktierten linie x-x in Fig. 1 befindlichen: Teiles der Vorrichtung¹,

In F%. ι sind die beiden Rahmenjantennen 10 und 11 über einen. Schaltungssockel 12 an die Primärwicklungen der abgestimmten Transformatoren 13 und 14 angeschlossen. Die Sekundärseiten, dieser Transformatoren sind an die inneren Steuergitter je eines Gegenkontaktmodulators (Röhren 15' und 15" bzw. 16") gelegt. Die äußeren Steuergitter ,dieser Röhren sind an 'eine geeignete Wechselspannung angeschlossen, z. B. an· ein elektrisches Kraftleitungsnetz 17 für 50 Perioden. Dieser Anschluß wird teils von einem Transformator 18, teils von einem 90° phasenverschiebenden Filter vermittel't, das aus den Kondensatoren 19 und 20 sowie den Widerständen 21 und 22 besteht. Zu .diesem Zweck ist der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 19 und dem Widerstand 21 mit dem äußeren Steuergitter der Röhren 15 und der Ver bindungspunkt zwischen dem Kondensator 20 und dem Widerstand 22 mit dem äußeren Steuergitter der Röhren 16 verbunden,. Die Anodenkreise der Elektronenröhren sind in Gegentaktschaltung über je eine Primärwicklung 23 und 24 des Transformators 25 geführt, an- den 'die Antenne 26 über die Wicklung 27 angeschlossien ist. Die Sekundärwicklung 28 liegt lan eimern¹ Verstärker 29.

Ein 90⁰ pbasenverschiebendes Filter wird aus den Kondensatoren, 30 und 31 und den Widerständen 3 2 und 33 gebildet. Die Spannung des: Filters wird dem Steuergitter der Röhre 3 4 zugeführt. Eine Abzweigung wird von dem Ausgangstransformator 3 5 und den beiden Triodengleichrichterröhren 36 und 37 gehudelt. Die Röhren. 34, 36 und 37 arbeiten, auf 'den gemieinisamen Aniodeiiwiderstand 38, an dem die mit scharf markiertem Spanniunigismaximum versehene Spannung entsteht.

Bei der hier beschriebenen Vorrichtung können die beiden gegeneinander um 90⁰ phasenversichobenien Spannungen von dem¹ schon zu einem anderen Zweck vorhandenen Filter 19 bis 22 lentnonaoien werden'. Die Vorrichtungen für die Überleitung dieser Spannungen zu den Ableökelektroden in der Kaitbodenistaahienröhre werden aus zwei Modulatorröhren 3 9 'und 40, vorzugsweise für multipHkative Moderung, gebildet, die von dem Arbeitswiderstand 41 eänier DfodengleichrichterrOhre 42 mit Spannung verseben werden. Der Gleichrichter 42, der an die über dem Widerstand 3 8 erzeugten Sp'annung mit scharf markiertem· Maximum angeschlossen ist, ist

mit solcher Vorspannung· von einer geeigneten Spanmungs quelle, z. B. der Batterie 43, versehen, daß ein Strom: dein Gleichrichter 42 miur einen besonders kürzten Moment in dem Augenblick durchläuft, wo der scharf markierte Maxiniumwert auftritt. Die Röhren 39 'und 40 sind indessen außerdem vom Filter 19 bis 22 'mit je eimer Spannung gespeist, die um 90⁰ gegeneinander verschoben sind. Die Ausgiaingsiölektroden 39 und 40 sind an die Ablentoalektroden der Kathodenstrahlanröhre 44 angeschlossen, und zwar über die Transformatoren 45, 46. Diie Katbodanistrahlenröhre braucht in diesem Fall nicht mit einem Süeuergitter versehen zu sieiin.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: In eimer Weise, die keimen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird mit Hilfe eines sogenannten elektrischen Goniometers (Modulatorröhren 15, 16 mit ihren zugehörigen Kreisen) in den Spulen 23, 24 ein Feld erzeugt, das völlig demjenigen Feld mitspricht, das man erhalten würde, wenn die Rahmenantennen 10, 11 mit eimer Drehzahl gleich der Frequenz des Netzes drehbar wären. Diese Spannung kann durch Zusammensetzung mit der von der angerichteten Antenne 26 kommenden Spannung, durch Gleichrichtung, Verstärkung und darauffolgende Umwandlung in den Elektronenröhren 34, 36 und 37 an dem Widerstand 38 eine Spannung¹ mit scharf markiertem Maximum erzeugten. Diese Spannung erhält dieselbe Frequenz wie das Netz. Die verstärktem Schwingungen der Röhren 39 und 40 erzeugen in der Katbodenstrahlanröhre 44 ein Drehkraftfeld, das immer das Biüd edmies Kreises auf dem¹ Lichtschirm der Kathodeinstrahlieinröhre 44 ergibt. Wenn die Spannung an dem Widerstand 3 8 plötzlich die Vorspannung der Spanmumgsquelle 43 übersteigt, wird den Moiduliaitiorröhrein 39 und 40 lein augenblicklicher Impuls zugeführt, der je ,mach den Umständen so wirken kann, daß die Ströme in den Anodenkreisen vergrößert oder herabgesetzt werden. Bei der in Fig. ι gezeigtem Vorrichtung werden die Anodenströmie größer, was gleichbedeutend damit ist, daß der Radius dies Kreises auf dem Lichtschirm der Röhre 44 plötzlich vergrößert wird.

Wie dies in der Praxis aussehen kann, ist in Fig. 2 gezeigt. Der Schirm ist mit 45, die zirkuläre Bahn mit 46 bezeichnet. In einem bestimmtem. Augenblick, entsprechend einer bestimmten Winkellage auf dem Schirm vergrößert der Impuls vom Gleichrichter 42 plötzlich den Durchmesser des Kreises, wie dies bei 47 gezeigt ist. Man kann dann vorzugsweise eine Skala 48 an der Glaswand der Röhre 44 anbringen,, auf welcher sich die Einfallrichtuing der Funkwelle unmittelbar ablesen läßt.

Die Ableakkraft in einer Kathodanstrahlenröhre

wird indessen nicht nur durch die Spannung deir Ablemkelektroden beistimmt, sondern auch durch die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Elektronen durch das Ableinkfeld der Kathodieristrahlemröhre bewegen. Man kann deshalb genau dieselbe Wirkung erreichen, indem man statt dessen eine oder mehrere in der Katbodemstrahlenröhre befindliche Elektroden derart beeinflußt, daß die Elektronengesichwindjgkeit geändert wird. Wenn die Geschwindigkeit herabgesetzt wird, so vergrößert sich das Steuervermögen des Drehfeldes mit Bezug auf die Elektronenhabnian, und der Durchmesser des Kreisbildes wird vergrößert.

Eine Vorrichtung, bei welcher diese Wirkung ausgenutzt wird, und welche auch im übrigen eine wesentliche Vereinfachung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung bedientet, ist in Fig. 3 gezeigt. Die Vorrichtung nach Fig. 3 soll an das elektrische Goniometer nach Fig. 1 in einer Weise angeschlossen sein, die aus der strichpunktierten Linie x-x offenbar ist.

Wie bei der oben beschriebenen Vorrichtung sind die Ausgangsklemmen des Gleichrichters und des Verstärkers 29 am einen Transformator 35 ange-"schlossern, dessen Sekundärseite mit Mittpunktabzapfung versehen ist. Die Endpunkte der Se-'kumdärwicklung sind mit den beiden Gleichrichtern 36 umd 37 verbunden.

Statt der Elektronenröhre 34 und der zum Speisen dieser Röhre mit einer um 90° phasenverschobenen Spannung bestimmten Einrichtung ist bei der vereinfachten Vorrichtung nach Fig. 3 ein Kondensator 49 zu der Elektroinemstrecke der Gleichrichterröhren parallel geschaltet. Es ist selbstverständlich, daß. diese vereinfachte Vorrichtung nicht denselben ausgeprägten; Maximumwert ergibt wie die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung; praktische Versuche haben indessen gezeigt, daß er 'einen für den gewünschten Zweck vollkommen hinreichend ausgeprägten Wert erhält.

Der Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Tranisf ormaftors 3 5 ist über einen Widerstand 50 an Erde gelegt, und die HoehspanmumgSildemrne des Widerstandes ist mit dem Steuiergitter einer Triodsngleichrichterröhre 51 vereinigt, das mit einer solchen Vorspannung eimer Spannungsquelle 52 versehen ist, daß der Aniodienstrom nur in oder in unmittelbarer Nähe von dem Spanmungsmaximum durchgelassen wird. Dieser Anodensitrom durchläuft einen Vorsehal'twiderstainid 53 für sämtliche Elelktrodlemspanniungan der Katbodenstrahlenröhra 44, wodurch diese sämtlichen Spannungen plötzlich herabgesetzt werden, wenn die Elektronenröhre 51 von Strom durchflossen wird. Dies führt zu einer unmittelbaren und augenblicklichen Herabsetzung der Gesehwinidigkeit der Elektronen durch die Kathodenstrahlemröhre mit dadurch weranlaßtem vergrößertem Steuervermögiem der Ablenkelektroden.

Das Direhfeld kommt dadurch zustande, daß den Ablenkelektroden über Kondensatoren 54 bzw. 55 gegeneinander um 90⁰ phasenverschobeme Spannungen zugeführt werden. Schutzwiders,tä;nde 56 und 57 sind in die Vorspannungskreise der Ablenkeiektrodan eingeschaltet, um Kurzschluß der zugeführtem Wechselspannungien zu vermeiden.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung dürfte' aus der vorausgegangenen Beschreibung klar sein.

Claims

Patentansprüche:

i. Vorrichtung zum Messen van Phasenwinkeln, beispielsweise für die Bestimmung einer

Ftmkpeilrichtunig, bei welcher dsm aus einer Kathodsnistrahlenröhre od. dgl. bestehenden Indikator die eine von zwei Schwingungen, deren gegenseitige Phasenwinkel gemessen werden solle©, in der Form von zwei, derart phasenverscbobenien und an die Ablienkmittel dies Indikators angeschlossenen Schwingungen derselben Frequenz zugeführt "wird, daß 'ein im wesianitlicben kreisförmiges Bild auf dem Abfesemittel des Indikators erzeugendes Kraftfeld entsteht, wobei die eine der beiden Schwingungen, deren gegenseitige Phasenwinkel gemessen werdan sollen, in Form einer mit scharfem Maximum versehenen Spannung in. oder in unmittelbarer Nähe des Spamungsmaximums, ein ©■der mehrere Steuermittel des Indikators¹ so beeinflußt, daß die Steuerwirkung des Drehkraftfeldes im Indikator plötzlich in einer soleban: Weise geändert wird, daß eine Abweichung von der Kreisform¹ des Bildes erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß 'die mit scharfem Maximum versehene Spannung ein Mittel zur Übertragung der um 90⁰ phasenverschobienien Spannungen auf die Ablenkmittel des Indikators (44) so- beeinflußt, 'daß diese Spannungen ihren Wert in· dem¹ Augenblick plötzlich ändern, wo die mit scharf markiertem Maximum versehene Spannung· ihren Maximumwert annimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Übertragung der um 90° phasienversichobienen Spannungen auf ■die Ablenkmittel des Indikators (44) aus zwei Elektronenröhren (39, 40) mit einer in Abhängigkeit von der mit scharf markiertem Maximum versehenen Spannung impulsweise veränderlichen Gittervorspannung gebildet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrotnienröhreni (39, 40) aus multiplikativ arbeitenden Röhren mit zwei Steuergittem bestehen, wobei die um 90⁰ phasienversehobenen Spannungen an das eine Sifceuiergitter- in je 'einer von diesen Röhren angesichlossiein sind, während 'der von der Spannung mit scharf markiertem Maximum erzeugte Impuls das andere Steuergitter in jeder von diesen Röhren beeinflußt.
4. Vorrichtung- nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit scharf markiertem Maximum versehene Spannung zwecks Erzeugung das Impulses an eine Gleichrichterröhre (42) angeschlossen ist, die mit solcher Vorspannung arbeitet, 'daß die Röhre (42) nur in unmittelbarer Nähe des Maximumwertes der Spannung vom Strom durchflossen wird.
5. Vorrichtung· nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß 'die mit scharf markiertem Spannungsmaximum versehene Spannung einer oder miehieiieni solcher Elektroden in eimer als Indikator arbeitenden Katbo'dienstrahlenröhre (44) zugeführt wird, 'daß 'dme Bewegungsgieschwindügkeit der Elektronen in 'dem Kathodenstrahl plötzlich geändert wird.
6. Viorrichtuirij nach Anspruch 5, dadurch¹ gekennzeichnet, daß 'die betreffenden Elektroden der Kathodenistrahlemröhre (44) mit der SpannningisquelJe über einen Vorschaltwiderstand (53) verbunden sind, wobei 'die mit scharf markiertem Maximum versehene Spannung einer Gleichrichterröhre (51) mit solcher Vorspannung- (52) zugeführt wird, daß die Röhre nur im oder in :unmit1)elbareir Nähe vom Spannungsmaximum Strom 'durchläßt, wobei der Belastungskreis der Röhre (51) über dan Viorsehaltwiderstand (53) geführt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Elektroden der Katbodanstüahlenröhre (44) von der mit scharf markiertem Maximum versehemen Spannung beeinflußt werden.

Angiez'Ogenie Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 406 903.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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