DE923979C - Verfahren zur Messung von Frequenzen mit Hilfe eines Quarzes - Google Patents

Description

• Verfahren zur Messung von Frequenzen mit Hilfe eines Quarzes Es ist bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden, das es gestattet, mit Hilfe eines einzigen Quarzes sämtliche Frequenzen innerhalb eines sehr weiten Bereiches zu messen.
• Bei dem genannten Verfahren wird die Schwingung eines Oszillators im Takte der Quarzfrequenz unterbrochen. Da die Frequenz dieses Oszillators in der Nähe der zu messenden liegt, entsteht in diesem Frequenzbereich durch die periodische Unterbrechung der Schwingung ein formantartiges Spektrum von Oberwellen. Eine der Harmonischen wird mit der zu messenden Frequenz überlagert und die Differenz aus diesen beiden Schwingungen durch einen Frequenzzeiger angezeigt.
• Das hier vorgeschlagene Verfahren eignet sich nun auch zur Messung niedriger Frequenzen mit Hilfe eines Quarzes höherer Frequenz. Man erzeugt gemäß Abb. I ein Oberwellenspektrum der zu messenden Frequenz f,x,. In der Mischstufe M wird dieses mit der Normalfrequenz des Quarzes überlagert und die tiefste Differenzfrequenz über den Tiefpaß TP dem Frequenzzeiger zugeführt. Legt man eine zu messende Frequenz von IOO Hz zugrunde und vergleicht mit einem Quarz von IOO kHz, so erhält man bei einer Frequenzzeigergenauigkeit von IO- 2 eine Meßgenauigkeit von IO-5. Ist die Quarzfrequenz auf I IO-5 konstant, so ist die Gesamtgenauigkeit des Verfahrens 2Io-5.
• Bei niedriger Frequenz f x liegen die einzelnen Frequenzen des Oberwellenformanten dicht beieinander.
• Es ist daher bei völlig unbekannter Frequenz f x schwer zu entscheiden, mit welcher Oberwelle verglichen wird. Diese Schwierigkeit wird durch eine vorherige Grobmessung der Frequenz mit Hilfe des Frequenzzeigers beseitigt. Abb. 2 veranschaulicht an einem Beispiel die Frequenzverhältnisse bei der Messung einer Frequenz um I000 Hz (Abb. 2 a) und einer solchen von 5000 Hz (Abb. 2b). Man sieht ohne weiteres, daß der Durchlaßbereich des Tiefpasses jeweils der zu messenden Frequenz angepaßt sein muß, wenn verhindert werden soll, daß mehrere Differenzfrequenzen gleichzeitig an den Frequenzzeiger gelangen. Der Tiefpaß muß also veränderlich sein und nach der Grobmessung auf eine Grenzfrequenz eingestellt werden, die etwa gleich der halben Frequenz f, ist. Nach der Einstellung des Tiefpasses kann die Feinmessung vorgenommen werden. Im Anschluß daran kann eine Vorzeichenmessung der angezeigten Differenzfrequenz erfolgen, indem man beispielsweise die Quarzfrequenz um einen geringen Betrag in bekannter Richtung verändert.
• Besonders einfach wird die Anordnung, wenn sie z. B. auf einem Prüfstand nur zur Feinmessung oder zum Feinabgleich bestimmter Frequenz benutzt werden soll. Eine Grobmessung ist dann meist überflüssig. Der Tiefpaß kann fest sein. Es ist lediglich am Frequenzzeiger die Differenzfrequenz abzulesen bzw. einzustellen. Will man z. B. den Feinabgleich der Frequenzen 1000, 1004 und 1008 Hz vornehmen, so legt man den Quarz zweckmäßig auf 250 kHz.
• Man vergleicht dann die Normalfrequenz mit der 250. Oberwelle von I000 Hz bzw. mit der 249. von o04 Hz bzw. mit der 248. von 1008 Hz.
• Für den Vergleich einer Frequenz mit einer Normalfrequenz, wie er z. B. beim Abgleich von Quarzen vorkommt, eignet sich auch eine Anordnung nach Abb. 3. Bei dieser wird sowohl die abzugleichende als auch die Quarzfrequenz vervielfacht. Beide Oberwellenspektren gelangen an einen Empfänger E, der ein gewöhnlicher Rundfunk- oder Kurzwellenempfänger sein kann. Dieser wird auf zwei dicht benachbarte Oberwellen von fX und fN abgestimmt und der an seinem Ausgang auftretende Differenzton von einem Frequenzzeiger angezeigt. Der Frequenzvergleich wird um so genauer, je höher die Ordnungszahlen der Oberwellen sind. Bei Verwendung der 100. Harmonischen beispielsweise ergibt eine Abweichung von 1 Hz an den Quarzen eine Abweichung von 100 Hz am Frequenzzeiger.
• Eine besonders einfache Vervielfacherschaltung mit nur einer Röhre zeigt Abb. 4. Die zu vervielfachende Frequenz wird mit möglichst großer Spannung an das Bremsgitter einer Pentode gelegt. Zwischen der Anode einerseits und dem Schirmgitter und Steuergitter andererseits liegt ein Schwingkreis, der z. B. in der Mitte angezapft und hochfrequenzmäßig geerdet ist. Während einer positiven Halbwelle der Bremsgitterspannung erfolgt eine induktive Rückkopplung der Anodenwechselspannung auf die Kombination von Schirmgitter und Steuergitter. Die Schwingung wird dadurch angefacht, wobei ihre Anfangsphase durch den plötzlich einsetzenden Anodenstrom bestimmt wird. Während der negativen Halbwelle der Bremsgitterspannung wird der Stromweg zur Anode gesperrt. Der gesamte Strom fließt zum Schirmgitter und bewirkt über die Kapazität C eine Gegenkopplung der Wechselspannung auf das Steuergitter. Die Schwingung wird durch diese Gegenkopplung gedämpft und zum schnellen Ablcingen gebracht.

Claims (5)

1. PATENTANsPRÜcHE: I. Verfahren zur Messung von Frequenzen mit Hilfe eines Quarzes, dadurch gekennzeichnet, daß durch periodische Unterbrechung eines selbsterregten Generators im Takte der zu messenden Frequenz ein ausgedehntes Spektrum von Oberwellen dieser Frequenz erzeugt wird, von denen jede einzelne zum Vergleich mit einer Quarzfrequenz herangezogen werden kann.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberwellenspektrum der zu messenden Frequenz mit der Quarzfrequenz gemischt und eine der dabei gebildeten Differenzfrequenzen ausgesiebt und gemessen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Frequenzvergleich benutzte Differenzfrequenz direkt angezeigt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Normalfrequenz durch periodische Unterbrechung eines selbsterregten Generators vervielfacht wird und eine Differenzfrequenz aus zwei benachbarten Oberwellen der beiden Frequenzen als Meßgröße benutzt wird.
5. 5. Vervielfacherschaltung für die Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vervielfachung in einem Rohr erfolgt, das während der einen Halbwelle der zu vervielfachenden Frequenz eine Rückkopplung und während der anderen Halbwelle eine Gegenkopplung bewirkt.