DE912971C - Registriereinrichtung zur harmonischen Analyse, der bei der Untersuchung von Mehrpolen auftretenden Verzerrungen - Google Patents

Description

• Registriereinrichtung zur harmonischen Analyse, der bei der Untersuchung von Mehrpolen auftretenden Verzerrungen Die Messung von Klirrfaktoren wurde bisher meistens punktweise durchgeführt. Zur Registrierung wurden mitlaufende oder in kleinen Stufen umschaltbare Filter verwendet, was sehr großen Aufwand verursachte.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Registriereinrichtung zur harmonischen Analyse der bei der Untersuchung von Mehrpolen auftretenden Verzerrungen.
• Erfindungsgemäß wird bei einer derartigen Einrichtung so vorgegangen, daß die Registrierung der den einzelnen Oberwellen entsprechenden Teilklirrfaktoren in Abhängigkeit von der Grundfrequenz getrennt durchgeführt wird, indem durch eine der stetig veränderten Grundfrequenz entsprechende Suchfrequenz die jeweilige Oberwelle zur Messung und Registrierung erfaßt wird.
• Was unter Teilklirrfaktoren zu verstehen ist, ergibt sich aus dem Buch von Küpfmüller »Die Systemtheorie der elektrischen Nachrichtenübertragung.;, mg49, S. I96/97.
• Zur Überlagerung ist insbesondere ein Schwebungssummer vorgesehen, welcher außer der Grundfrequenz auch noch die ganzzahligen Vielfachen dieser Frequenz, vermehrt um eine kleine Zusatzfrequenz, zu erzeugen gestattet. Die variable Grundfrequenz dient zur Erregung des Prüflings in Form eines Mehrpoles, beispielsweise eines Lautsprechers in Verbindung mit einem Meßmikrofon. Die Spannung hinter dem Prüfling enthält die Grundwellen und die durch den Klirrfaktor des Prüflings bedingten Oberwellen. Da die Oberwellen gemessen werden und der Teilklirrfaktor jeweils das Verhältnis der Oberwelle zur Grundwelle ist,-wird die Spannung hinter dem Prüfling durch einen Regler zunächst auf konstanter Amplitude gehalten. Die n-te- Oberwelle wird dadurch gemessen, daß in einem Modulator zwischen ihr und der durch den 5 diwebungssumm er erzeugten, um die Zusatzfrequenz vermehrten, n-fachen Frequenz der Grundwelle die Differenzfrequenz erzeugt wird. Diese Differenzfrequenz ist gleich derZusatzfrequenz, also sehr niedrig, und kann demnach leicht von den im Modulator gebildeten anderen Frequenzen getrennt werden, z. B. wie bei der Grützmacher Suchtonapparatur durch ein Zeigerinstrument oder auch durch einen Tiefpaß oder ähnliches. Die Grützmachersche Suchtonschaltung wählt jeweils die Grundfrequenz zusammen mit einer Oberwelle aus, die beide ins Langwellengebiet übersetzt sind.
• In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.
• Fig. I zeigt eine Prinzipschaltung der ganzen Einrichtung, während Fig. 2 eine zweckmäßige Ausführungsform der Schwebungssummeranordnung darstellt.
• Ein Prüflinge in Form eines Mehrpoles, beispielsweise ein Lautsprecher in Verbindung mit einem Meßmikrofon, wird von einer Wechselspannung E mit der Frequenz f beaufschlagt, die dem Summer S entnommen wird. Am Ausgang von Z entsteht außer der Spannung U7 noch eine Reihe von Spannungen Ufl, Uf2 usw., die den Oberwellen des Meßlings entsprechen.
• Ein Regler R, z. B. das Potentiometer eines Pegelschreibers, sorgt dafür, daß die Summe sämtlicher Amplituden sowie insbesondere die Amplitude der Grundfrequenz konstant bleibt. Der Summer S erzeugt außer der Spannung noch eine Spannung Emf+k. Hierbei bedeutet feine ganze Zahl und keinen kleinen konstanten Betrag von einer oder wenigen Schwingungen. Mittels einer Grützmacherschen Suchtonschaltung GrGzm wird das Gemisch der Spannungen Uf, U2f usw. auf die einzelnen Spannungen hin analysiert und das Verhältnis der verschiedenen Umf zu Uf hergestellt. Dadurch, daß die kleine konstante Frequenz k hinzugefügt ist, wird vermieden, daß bei der Demodulation der am Ausgang von R vorhandenen Spannungssumme mit verschiedenen Frequenzen eine Gleichspannung entsteht, deren Größe von der zufälligen Phase von U,f abhängt. J ist ein Registrierinstrument.
• Ist beispielsweise f = I50 Hz und (für die zweite Oben?relIe) 1ist = 3, so wird in der Grützmacherschen Suchtonschaltung aus den Frequenzen 3f = 450 Hz und 3f H 3k = 459 Hz, eine Spannung von der Schwebungsfrequenz g Hz, die ein Maß für die Amplitude der zweiten Oberwelle des Prüflings ist, erzeugt und im Registrierinstrument J registriert. Die Grundwelle von I50 Hz und die übrigen Oberwellen dagegen werden im Registrierinstrument J nicht angezeigt, da es hierfür zu träge ist. Durch Veränderung von m lassen sich sämtliche Oberwellen einzeln ausmessen.
• Der Schwebungssummer S ist beispielsweise gemäß Fig. 2 folgendermaßen aufgebaut. Er besteht aus einem Summer S1 für eine feste Frequenz , z. B. von gokHz. Mit Hilfe eines Phasendrehers PA für go0 wird ein Drehfeld erzeugt, aus dem mittels einer drehbaren Spule D eine beliebige Phase zwischen o und 360" abgegriffen werden kann. Die Spule D dreht sich mit einer konstanten niedrigen Frequenz k von z. B. 3 Hz.
• Dadurch entsteht an den Klemmen der Spule D eine Frequenz w + k # = go 003 Hz.
• Außerdem ist ein Summer S2 vorgesehen, der eine variable Frequenz w + f iwischen z. B. go und IOO kHz erzeugt. Durch die Überlagerung entsteht in einem Modulator Ml die variable Frequenzf.
• Die beiden Frequenzen w + k und w + f werden in der aus der Schaltung ersichtlichen Weise je einem Verzerrer V1 und V2 zugeführt. In ihnen entstehen sämtliche Oberwellen zu den beiden Grundfrequenzen a + k und w + f. Durch diese Filter werden hieraus die einzelnen Oberwellen herausgefiltert. In der Zeichnung ist hinter jedem Verzerrer ein Filter bzw. F2 für eine Oberwelle, z. B. die zweite Oberwelle(m = 3), dargestellt, Da in den Verzerrer Zeine feste Frequenz w + k eingeleitet wird, sind die dahintergeschalteten Filter F1 so beschaffen, daß sie je nur eine bestimmte, feste Frequenz einer Oberwelle durchlassen; die Filter F2 dagegen sind Bandfilter, die je ein Band von der Breite des im Summer S2 erzeugten Frequenzbereiches von f hindurchlassen. Bei einem Durchlaßbereich eines Filters, von beispielsweise 270 bis 300 kHz wird der ganze Bereich der zweiten Oberwellen von w + f für alle f durchgelassen. Das dargestellte Filter F1 ist auf eine bestimmte Frequenz, beispielsweise von 270 kHz + 3k, d. h. auf die zweite Oberwelle von s9 + k, eingestellt. Die von den beiden Filtern hindurchgelassenen Frequenzen erzeugen dann in einem Modulator M2 die variable Frequenz 3f 4 3k.
• Die verschiedenen Filterpaare F1 und F2 sind wahlweise an den Modulator M2 anschaltbar.

Claims (6)

1. Die beiden Ausgänge der Modulatoren M1 und M2 entsprechen den beiden Ausgängen des Schwebungssummers S gemäß Fig. I für die Spannungen Ef und Emf+mke PATENTANSPRUCHE.

   I. Registriereinrichtung zur harmonischen Analyse der bei der Untersuchung von Mehrpolen auftretenden Verzerrungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Registrierung der den einzelnen Oberwellen entsprechenden Teilklirrfaktoren in Abhängigkeit von der Grundfrequenz getrennt durchgeführt wird, indem durch eine der stetig veränderten Grundfrequenz entsprechende Suchfrequenz die jeweilige Oberwelle zur Messung und Registrierung erfaßt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suchtonanordnung vorgesehen ist, durch die mittels Überlagerung die einzelnen OberweUen des Mehrpols in ein sehr niedriges Frequenzgebiet transponiert und dort registriert werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überlagerung ein Schwebungssummer vorgesehen ist, welcher außer einer variablen, den Mehrpol beaufschlagenden Grundfrequenz auch noch das um eine kleine Differenzfrequenz vermehrte, mit der Grundfrequenz variable, ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz erzeugt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebungssummer aus zwei einzelnen Summeranordnungen besteht, die die variable Frequenz in üblicher Weise erzeugen und die außerdem jeder über eine Verzerrereinrichtung, welche die einzelnen Oberwellen erzeugen, und Filter für die verschiedenen Vielfachen der in die Filter eingeleiteten konstanten bzw. variablen Grundfrequenz an einen Modulator geführt sind, der aus ihnen die variable Schwebungsfrequenz erzeugt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Summerkanal für die konstante Frequenz ein Phasendreher mit einer Drehfeldanordnung und einer, mit einer niedrigen Frequenz gedrehten Suchspule gelegt ist, durch die die konstante Frequenz um einen geringen Betrag vermehrbar ist.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Mehrpol eine Regelanordnung gelegt ist, die die Amplitude der Grundfrequenz bzw. die Spannungssumme aller Frequenzen konstant hält.

   Angezogene Druckschriften: H. F. Olson, »Elements of Acoustical Engineering«, NewYork, I947, S. I24; L. Beranek, Acoustic Measurements«, New York, 1949, S. 728 und 749.