DE914119C

DE914119C - Electron beam oscilloscope for the purposes of short-term measurement

Info

Publication number: DE914119C
Application number: DES15599D
Authority: DE
Inventors: Dr Otto Heymann; Dr Phil Fritz Klauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1936-11-07
Filing date: 1936-11-07
Publication date: 1954-06-24

Description

Elektronenstrahloszillograph für die Zwecke der Kurzzeitmessung Die Erfindung betrifft einem Elektronenstrahloszillograph.en. zur Anzeige periodischer und sehr kurzzeitiger Vorgänge, beispielsweise in Form elektrischer Wellen empfangener Meßimpulse, bei der elektrischen Kurzzeitmessung.Electron beam oscilloscope for the purpose of short-term measurement The The invention relates to an electron beam oscilloscope. for displaying periodic and very short-term processes, for example received in the form of electrical waves Measurement pulses for short-term electrical measurement.

Bei derartigen Oszillographen ist, es bekannt, mittels eines Ablenksystems den Leuchtfleck des Elektronenstrahles auf einer geschlossenen Bahn, vorzugsweise einem Kreis, umlaufen zu lassen und zur Bildung einer Anzeigema:rke (Zacke,) durch die Meßimpulse radial aus der Spurbahn. abW zulenken. Der an einer Skala: ablesbare- Abstand der Auslenkzacke von einer Nullmarke ist dann ein Maß für die zu messende Zeitspanne.In such oscilloscope it is known to use a deflection system the light spot of the electron beam on a closed path, preferably a circle to run around and to form an indicator mark (point,) through the measurement pulses radially out of the track. steer abW. The one on a scale: readable- The distance between the deflection prong and a zero mark is then a measure of the one to be measured Period of time.

Die genaue Bestimmung der Lage. der Zeigermarke bereitet jedoch hierbei dem Beobachter Schwierigkeiten, wenn Störfelder vorhanden sind, wobei sowohl: die Frequenz als auch diel Amplitude der Störungen eines Rolle spielt. Nähert sich der Wert der Störamplitude dem der Zackenaamplitude, so ist eine sichere Bestimmung der Anzeigemarkenstellung in Frage gestellt. Außerdem macht sich jede noch so kleine Störung insofern unangenehm bemerkbar, als der ständige Wechsel des Bildeindruckes den Beobachter bereits nach kurzer Zeit verwirrt und die Sicherheit der Abilemung gefährdet.The exact determination of the location. However, the pointer mark prepares here the observer difficulties when interference fields are present, whereby both: the Frequency as well as the amplitude of the disturbances play a role. Approaching the The value of the interference amplitude that of the spike amplitude is a reliable determination the display mark position in question. In addition, each one, no matter how small, makes itself Disturbance insofar noticeable as the constant change of the picture impression confused the observer after a short time and the security of the Abilemung endangered.

Weiterhin wirkt sich folgernder Umstand nachteilig aus: Schreibt man, wie üblich, die Anzeigemarke als exponentiell abfallenden Impuls, so ist die geeignete Stelle für die Lagenbestimmung der Anzeigemarke der steil ansteigende Ast der Zacke; dieser ist aber wegen der auf diesem Abschnitt auftretenden höheren Umfangsgeschwindigkeit des Leuchtfleckes sehr lichtschwach und nur schwer erkennbar.Furthermore, the following circumstance has a disadvantageous effect: If you write, As usual, the indicator mark as an exponentially decreasing pulse, so is the appropriate one Place the steeply rising branch of the prong to determine the position of the indicator mark; but this is because of the higher peripheral speed occurring in this section of Light spot very faint and difficult to see.

Die vorerwähnten. Nachteile; sind. bei dem Elektronenstrahloszillographen nach der Erfindung dadurch vermieden, daß der umlaufende Elektronenstrahl dem Einfluß eines zusätzlichen, radial zu seiner Bahn wirkenden konstanten Wechselfeldes ausgesetzt ist, das ,ihn mit einer Frequenz be:-einflußt, die von der zur Erzeugung der Anzeigemarke dienenden, Auslenkfrequenz wesentlich verschieden und mit dieser teilerfremd ist, so daß die Leuchtspur des Elektronenstrahles gleichmäßig bandförmig verbreitert wird.The aforementioned. Disadvantage; are. in the case of the electron beam oscilloscope avoided according to the invention that the circulating electron beam the influence exposed to an additional constant alternating field acting radially to its path is that, affects it at a frequency that is determined by the frequency used to generate the marker serving, deflection frequency is significantly different and coprime with this, so that the tracer of the electron beam is evenly broadened in the form of a band will.

Es sind zwar Elektronenstrahlröhren mit bandförmig ausgeblendetem Elektronenstrahlbündel bekannt. Diese dienen jedoch ausschließlich VerstärkungszWecken, indem das bandförmige Strahlenbündel durch eine Ablenkvorrichtung je nach dem gewünschten ',#'erstärkungsgrad senkrecht zu seiner Ebene abgelenkt wird und dabei einen kleineren oder größeren Bereich einer keilförmigen Auffangelektrode trifft. Für Kurzzeitmessungen im Sinne der Erfindung sind daher derartige Elektronenröhren nicht brauchbar.There are cathode ray tubes with band-shaped faded out Known electron beam. However, these are only used for reinforcement purposes, by the ribbon-shaped beam through a deflection device depending on the desired ', #' degree of gain is deflected perpendicular to its plane and thereby a smaller one or larger area of a wedge-shaped collecting electrode. For short-term measurements Electron tubes of this type cannot therefore be used for the purposes of the invention.

Ferner ist es bei direkt zeigenden Peilverfahren mit umlaufendem Richtsystem und Anzeige des Peilwinkels durch einen Elektronenstrahloszillographen bekannt, die Umqauffrequenz des Elektronenstrahles der Ausgangsspannung des Peilempfängers zu überlagern. Es entsteht dadurch zwar eine bandförmige Leuchtspur, .deren Breite an :der dem Peilwinkel entsprechenden Stelle am geringsten ist. Beim Elektronenstrahloszillor graphen nach der Erfindung wird jedoch die Umlauffrequenz durch ein besonderes konstantes Wechselfetld überlagert, so daß die Breite der bandförmigen Leuchtspur über den ganzen Umfang der geschlossenen Umlaufbahn die gleiche bleibt und die bandförmige Leuchtspur als solche durch die Meßimpulse radial aasgelenkt wird.It is also used for direct-pointing direction finding methods with a revolving directional system and display of the bearing angle known by an electron beam oscilloscope, the frequency of rotation of the electron beam of the output voltage of the direction finder to overlay. This creates a band-shaped tracer, its width on: the point corresponding to the bearing angle is smallest. With the electron beam oscillator graphs according to the invention, however, the rotational frequency by a particular constant Wechselfetld superimposed so that the width of the band-shaped tracer over the entire circumference of the closed orbit remains the same and the band-shaped Tracer as such is radially steered by the measuring pulses.

An Hand eines Ausfüh.rungsbeispieles wird der Erfindungsgegenstand beschrieben und durch die Zeichnung erläutert.The subject of the invention is based on an exemplary embodiment described and explained by the drawing.

Fig. i zeigt eine in der bisherigen: Art von einem Elektronens.trahloszillographen geschriebene kreisförmige Sparlinie mit einer Zacke als Anzeigemarke; Fig. 2 zeigt eine kreisförmiges Leuchtspur, welche durch die erfindungsgemäße Einrichtung bandförmig verbreitert zur Darstellung gell'angt; Fig. 3 zeigt von. einer kreisförmigen Spur mit einer Zacke als Anzeigemarke die bandförmig verbreiterte Leuchtspur, welche durch den Elektronenstrahlosz!illographen erfindungsgemäß erzielt wird; Fig. 4 gibt als Ausführungsbeispiel eine Schaltung des neuen Elektronens.trahloszillographen unter Fortlassung derjenigen Teile der Gesamtschaltung, welche für den Erfindungsgegenstand unwesentlich sind, wieder.Fig. I shows one in the previous: type of an electron beam oscillograph written circular saving line with a point as an indication mark; Fig. 2 shows a circular tracer, which is band-shaped by the device according to the invention widened for representation gell'angt; Fig. 3 shows of. a circular track with a point as an indicator mark the band-shaped broadened tracer, which is achieved according to the invention by the electron beam count! Fig. 4 gives as an exemplary embodiment a circuit of the new Elektronens.trahloszillographen omitting those parts of the overall circuit which are necessary for the subject matter of the invention are insignificant, again.

Durch an sich bekannte Mitteil läßt man den Leuchtfleck des Elektronenstrahles eine geschlossene Bahn, z. B. einen Kreis, beschreiben und erzeugt durch den aufzunehmenden. Impuls auf der kreisförmigen Spur eine Zacke, deren Winkelstellung zu einer gedachten oder irgendwie, auf dem Schirm kenntlich gemachten. Nullmarke ein Maß für, die zu bestimmende Zeit, leispizlsweise die Laufzeit eines Echos., gibt. Die Frequenz, mit welcher der Elektronenstrahl bzw. sein Leuchtfleck umläuft, sei z. B. iooo Hz. Die Ablenkung des. Elektronenstrahks zur Bildung der Zacke als Anzeigemarke erfolgt zweckmäßig mit der gleichen Frequenz. Auf dein Schirm wird dann eine Leuchtspur, wie in Fig. i dargestellt, sichtbar. Der steil ansteigende Ast der Zacke ist aus den bereits erwähnten Gründen nur schwach erleuchtet und daher nur schwer wahrnehmbar. Störfelder können. sich als zusätzliche, mehr oder minder helle Zacken wechselnder Amplitude und Lage bemerkbar machen und eine einwandfreie Ahlesung erschweren oder sogar unmöglich machen.By means of a communication known per se, the luminous spot of the electron beam is left a closed path, e.g. B. a circle, describe and generated by the to be recorded. Impulse on the circular track a spike, the angular position of which is an imaginary one or somehow identified on the screen. Zero mark a measure of that too determining time, for example the transit time of an echo., gives. The frequency with which the electron beam or its light spot rotates, be z. B. 100 Hz. The deflection of the electron beam to form the prong as a display mark takes place expediently with the same frequency. Then a trail of light will appear on your screen, as shown in Fig. i, visible. The steeply rising branch of the point is off For the reasons already mentioned, it is only weakly illuminated and therefore difficult to perceive. Interference fields can. alternating as additional, more or less bright points Make amplitude and position noticeable and make a perfect reading difficult or even make it impossible.

Erfindungsgemäß wird der Elektronenstrahl dem Einfluß eines. zweiten, konstanten Wechselfeldes solcher Frequenz ausgesesetzt, daß eine gleichmäßig bandförmig verbreiterte Leuchtspur, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, auf dem Schirm der Röhre sichtbar wird.According to the invention, the electron beam is the influence of a. second, constant alternating field of such a frequency that a uniformly band-shaped widened tracer, as shown in Figs. 2 and 3, on the screen of the Tube becomes visible.

Unterscheidet sich die Frequenz, mit welcher der Elektronenstrahl eine geschlossene Bahn beschreibt und, welche im Falle des Ausführungsbeispieles gleich der Frequenz der Ablenkspannung sein soll, von der Frequenz, welche zur Verbreiterung der Leuchtspur dient, hinreichend in ihrer Größe und ist sie zu ersterer teilerfremd, so erscheint dem Beobachter die bandförmig verbreiterte Leuchtspur gleichmäßig erhellt, d. h. das Auge kann in der bandförmig verbreitertem Leuchtspur keine Strukturlinien erkennen. Bei der gewählten Umlauf- bzw. Zackenfrequenz von iooo Hz liegen brauchbare MTerte für die Frequenz zur Verbreiterung der Spurlinie in der Größenordnung io5 bis Ios nach oben und. 5 - ioi bis. 102 nach unten.The frequency with which the electron beam differs describes a closed path and, which in the case of the exemplary embodiment should be equal to the frequency of the deflection voltage, of the frequency which is used for broadening serves the tracer, is sufficient in size and is coprime to the former, so the band-shaped widened light track appears to the observer evenly illuminated, d. H. the eye cannot see any structural lines in the band-shaped, broadened light trail recognize. With the selected rotation or spike frequency of 100 Hz, there are useful ones M values for the frequency for widening the track line in the order of magnitude of io5 up ios up and. 5-ioi to. 102 down.

Aus Fig. 3 .'ist zu erkennen, daß der steile Anstieg der Zackei sich nunmehr äl@s scharfe Kante an der Abbruchstelle des ringförmigen Leuchtbandes ausbildet und dadurch eine sehr genaue und. .eindeutige Bestimmung der Anzeigemarkenstellung gestattet. Ferner ist das verbreiterte Leuchtband gegen Störungen viel unempfindlicher _als die schmale Sparlinie der Fig. i.From Fig. 3. 'It can be seen that the steep rise of the Zackei now äl @ s sharp edge forms at the break point of the ring-shaped light strip and thereby a very precise and. . unambiguous determination of the display mark position allowed. Furthermore, the widened light strip is much less sensitive to interference _as the narrow line in Fig. i.

Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht in der Möglichkeit, eine Skala relativ zur Leuchtspur derart auf dem Schirm der Röhre anzuordnen, daß die Skalla, unmittelbar durch das Leuchtband erhellt wird.Another advantage of the subject matter of the invention is the possibility of to arrange a scale relative to the tracer on the screen of the tube in such a way that the skalla, is directly illuminated by the luminous band.

Fig. 4 zeigt schematisch das Beispiel einer Schaltung des erfindungsgemäßen Elektronenstrahloszillographen. Der Entladungsstromkreis i, wel= eher durch ein gittergesteuertes Gas- oder Dampfentladungsgefäß gesteuert wird, liefert eine pulsierende Spannung derjenigen Frequenz, mit welcher der Elektronen.s.trähl zur Bildung der Zacke abgelenkt werden still. Diese Frequenz wird nveckmäßig gleich der Umlauffrequenz des Elektronenstrahles gewählt, also für den angenommenen Fall beträgt sie iooo Hz. Die Umlauffrequenz kann jedoch auch ein ganzzahliges Vielfaches der Auslenkfrequenz,des Elektronenstrahles sein. Die, Ablenkung des Elektronenstrahles zur Bildung der Zacke muß lediglich in einem solchen. Rhythmus erfolgen, daß sich die Zacken jedesmal auf dem Leuchtschirm überlagern. Die Zeitkonstante für die Entladung des Stromkreises r läßt sich durch Verstellen des Drehkondensators Cl verändern und damit auch die Zackenbreibe. einstellen. Der Spannung, welche den Elektronenstrahl zur Zackenbildung ablenkt, wird eine zur Verbreiterung der Leuchtspur dienende Wechselspannung in dem Schwingungskreis 2 überlagert. Die Frequenz der zu überlagernden Spannung kann durch den Drehkondensator C2 eingestellt "werden. Eine. besondere Vorrichtung zur Stabilisierung der eingestellten Frequenz ist nicht erforderlich, da es auf ein genaues Einhalten, der zur Spurverbreiterung verwendeten. Frequenz nicht ankommt. Die resultierende Spannung wird auf das Ablenksystem der Braunschen Röhre 3 gegeben, welches für den dargestellten Fall aus zwei kegelförmigen Elektroden besteht.Fig. 4 shows schematically the example of a circuit of the invention Electron beam oscilloscope. The discharge circuit i, wel = rather through a grid-controlled gas or vapor discharge vessel is controlled, provides a pulsating Voltage of the frequency with which the electron.s. would act to form the Zig be distracted silently. This frequency is essentially equal to the rotational frequency of the electron beam is chosen, so for the assumed case it is iooo Hz. The rotational frequency can but also an integral multiple the deflection frequency of the electron beam. The, deflection of the electron beam for the formation of the point only has to be in such a. Rhythm that is done superimpose the spikes on the fluorescent screen each time. The time constant for the discharge of the circuit r can be changed by adjusting the variable capacitor Cl and with it the Japanese grater. to adjust. The voltage that the electron beam deflects the formation of spikes, an alternating voltage is used to widen the tracer superimposed in the oscillation circuit 2. The frequency of the voltage to be superimposed can be adjusted by the variable capacitor C2. A special device to stabilize the set frequency is not necessary as it is on exact adherence to the ones used for widening the track. Frequency does not arrive. The resulting voltage is applied to the deflection system of the Braun tube 3, which in the case shown consists of two conical electrodes.

Die Mittel, durch welche der Leuchtfleck des Ellektronenstrahles auf einer geschlossenen Bahn, vorzugsweise einem Kreis oder einer Geraden, bewegt wird, sind für die Erfindung unerheblich und daher in der Schaltung der Braunschen Röhre nicht zur Darstellung gebracht. Auch die Mittel oder Verfuhren, nach welchen der Elektronenstrahl aus der bet-rie@bsmäßigen Spurlinie zur Verbreiterung der Leuchtspur ausgelenkt wird, sind für den Erfindungsgegenstand unwesentlich. Beispielsweise könnten, zwei getrennte oder auch verschiedenartige Ablenkvorrichtungen verwendet werden, von d die eine die Zacke erzeugt, während die zweite den Elektronenstrahl im Sinne der Verbreiterung der Spurlinie beeinluBt. Die Ablenkung des. Elektronenstrahles zur Spurverbreiterung kann sowohl durch magnetische wie auch elektrische Beeinflussung seiner Bahn erfolgen.The means by which the luminous spot of the electron beam appears a closed path, preferably a circle or a straight line, is moved, are irrelevant for the invention and therefore in the circuit of the Braun tube not shown. Also the means or procedures by which the Electron beam from the operational track line to widen the tracer is deflected are immaterial for the subject matter of the invention. For example could use two separate or different types of deflection devices one of which generates the spike, while the second generates the electron beam in the sense of widening the track line. The deflection of the electron beam to widen the track can be done by magnetic as well as electrical influence take its course.

Claims

PATCNTANSPRUCW Electron beam oscilloscope for the purposes of short-term measurement, in which the light spot of the electron beam on a closed, preferably circular path and to form an indicator mark laterally from the track path is deflected, characterized in that ides the circulating electron beam Influence of the additional., Acting radially to its path. constant alternating field that influences it with a frequency that is the same as that used to generate it serving the indication mark. Deflection frequency different, but not significantly lower and with this coprime: is, so that the tracer of the electron beam is uniform is widened band-shaped. Reference documents: French patent specification No. 77q.703; British Patent No. q.06 9o3.