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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer stehenden optischen
Anzeige auf einen Oszillographen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Erzeugung einer stehenden optischen Anzeige auf einem Oszillographen von mit
so niedriger Frequenz aufeinanderfolgenden Meßimpulsen, daß sie normalerweise nicht
mehr mit dem Oszillographen aufgezeichnet werden können, unter Verwendung einer
Speicherung der Meßwerte mit darauffolgender periodischer Abtastung der gespeicherten
Werte.
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Es ist bekannt, zwecks Erzeugung eines möglichst lang anhaltenden
Bildes auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre die Bildschicht mit nachleuchtenden
Substanzen zu versehen. Bei diesem Verfahren wird also die Verwendung von Spezialröhren
vorausgesetzt, die für die Wiedergabe schnell veränderlicher Vorgänge während einer
längeren Zeit ungeeignet sind und aus diesem Grunde nur eine beschränkte Verwendung
der mit ihnen ausgestatteten Geräte erlauben.
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Es ist ferner ein Verfahren zur Aufzeichnung von elektrischen Spannungen
und Strömen bekannt, bei welchem diese elektrischen Größen zunächst auf ein Stahlband
aufgenommen werden und das Band periodisch durch eine Spule abgetastet und die induzilerten
Spannungen mittels eines Kathodenstrahloszillographen sichtbar gemacht werden. Es
ist der Zweck dieses bekannten Verfahrens, die aufgenommenen Kurvenzüge unmittelbar
nach der
Aufnahme beliebig oft reproduzieren zu können, um sie eingehend
zu studieren. Zur Erzielung stehender Bilder soll auch bei diesem Verfahren ein
Bildschirm großer Nacbleuchtdauer verwendet werden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung löst die Aufgabe, mit einer normalen
Kathodenstrahlröhre kurzer Nachleuchtdauer periodisch, aber auch mit besonders langzeitiger
Periodiiität auftretende Vorgänge als stehende optische Anzeige beliebig lange auf
dem bildschirm beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre anzuzeigen oder zu einem
beliebigen späteren Zeitpunkt zu reproduzieren.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Abtastung mit
derart gesteigerter Geschwindigkeit vorgenommen wird, daß die gespeicherten Werte
in einer Empfangsperiode mehrfach durch den Oszillographen angezeigt werden und
daß die gespeicherten Werte nach Ablauf jeder Empfangsperiode vorzugsweise durch
die darauffolgenden empfangenen Meßimpulse gelöscht werden.
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Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, daß bei periodischen
Meßimpulsen sich die Meßwerte von Meßimpuls zu Meßimpuls im allgemeinen nur um einen
geringen Betrag ändern.
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Die nach der Erfindung erzielte stehende Anzeige ändert sich dann
nach Maßgabe der zeitlichen Änderung der Meßwerte und bringt somit auch den zeitlichen
Verlauf der Meßgrößen zur Darstellung.
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In einer Weiter, bildung dieses Verfahrens wird der anzuzeigende
Vorgang mittels eines magnetographischen Aufnahmeverfahrens gespeichert und die
Anzeige unter Abtastung der magnetischen Aufzeichnung vorgenommen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert,
in der im Blockschaltbild bzw. in schematischer Darstellung zwei zur Durchführung
des Verfahrens geeignet Vorrichtungen dargestellt sind.
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Fig. I zeigt eine Anordnung zur Aufnahme aufeinanderfolgender unwillkürlicher
oder auch willkürlich ausgelöster Vorgänge; Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei. der
das Verfahren auf ein Echolotgerät angewendet ist, das die Darstellung eines beliebigen
Teilbereiches aus dem maximal für das Gerät erfaßbaren Lotbereich erlaubt.
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In Fig. I wird die anzuzeigende Meßgröße von dem Geber I geliefert,
der an den Verstärker 2 angeschlossen ist. Hinter den Verstärker 2 ist gegebenenfalls
unter Zwischenschaltung eines Laufzeitgliedes 3 ein Aufsprechkopf 4 geschaltet.
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Für eine gegebenenfalls notwendige Löschung ist der Oszillator 5
mit dem angeschlossenen Löschkopf 6 vorgesehen. Der Oszillator kann entweder willkürlich
von Hand betätigt werden oder auch an den Verstärker 2 angeschlossen sein, wie dies
durch die gestrichelte Leitung dargestellt ist. In diesem Falle wird der Oszillator
durch die Meßspannung selbst aus. gelöst. Auf der rotierenden Scheibe 7 befindet
sich der endlose Magnetogrammträger 8, auf den die beiden Köpfe 4 und 6 einwirken.
Die Wiedergabeapparatur besteht aus dem Kathodenstrahloszillographen II mit dem
Kippgerät 10 und dem Auslöse. kopf 9. Der auf dem Träger 8 gespeicherte Vorgang
wird durch den Wiedergabekopf 12 aufgenommen und über den Wiedergabeverstärker I3
dem Oszillographen ii zugeleitet.
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Die Wirkungsweise dieser Apparatur bei Aufnahme eines einmaligen
Meßimpulses ist folgende: Der von dem Geber I gelieferte Spannungsverlauf wird durch
den Aufsprechkopf 4 auf dem. Magnetogrammträger 8 aufgezeichnet. Da die Scheibe
7 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles rotiert,gelangt diese Aufzeichnung nach
kurzer Zeit vor den Auslösekopf 9, mit dessen Hilfe das Kippgerät 10 des Oszillographen
betätigt wird, so daß der Oszilograph 11 für die Aufnahme des Meßvorganges vorbereitet
ist. Der Meßvorgang selbst wird in dem Augenblick von dem Oszillographen angezeigt,
in dem die Magnetogrammaufzeichnung den Wiedergabekopf I2 erreicht. Falls nun kein
weiterer Impuls über den Geber I auf den Magnetogrammträger 8 gelangt, wiederholt
sich dieser Vorgang infolge der Rotation der Scheibe 7 beliebig oft. Die Entstehung
eines stehenden Bildes ist dadurch gewährleistet, daß das Kippgerät 10 über den
Auslösekopf g mit der Scheibe 7 zwangläufig synchronisiert ist. Das Kippgerät ist
zweckmäßig so ausgebildet, daß es bei jeder Tastung eine einmalige sägezahnförmig
verlaufende Ablenkspannung für die Kathodenstrahlröhre des Oszillographen 11 liefert,
deren Dauer der Dauer der Aufzeichnung auf dem Magnetogrammträger 8 entspricht.
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Wird mit dieser anordnung eine Folge periodisch verlaufender Impulse
aufgenommen, so muß vor dem Aufzeichnen eines neuen Impulses auf den Magnetogrammträger
8 der vorangehende Impuls jedesmal erst gelöscht werden. Dies geschieht zweckmäßig
dadurch, daß der Oszillator 5 durch den jeweils folgenden Impuls ausgelöst wird
und den Löschkopf 6 betätigt. Um eine vollständige Löschung des Magnetogramms auf
dem Träger 8 zu erzielen, muß die gesamte durch den Oszillator 5 festgelegte Löschungsdauer
genau einer Umdrehung der Scheibe 7 entsprechen. Durch das hinter den Anfsp rechvers
tärker 2 geschaltete Laufzeitglied 3 wird gewährleistet, daß der neue aufzunehmende
Impuls erst dann an den Aufsprechkopf 4 gelangt, wenn das in diesem Augenblick zwischen
dem Aufsprechkopf 4 und dem Löschkopf 6 befindliebe Stück desselben bereits von
der vorangehenden Aufzeichnung befreit ist.
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In Fig. 2 ist zusßtzlich zu den in Fig. 1 gekennzeichneten Teilen
eine Impulssendeanlage vorgesehen, die aus einem elektrischen Impulsgenerator 14
und einem daran angeschlossenen Druckimpulsgeber I5 besteht. Die von diesem erzeugten
Druckimpulse werden nach Reflektion an einem Reflektor auf den in diesem Falle als
Geber gemäß Fig. I wirkenden Druckimpulsempfänger 1 gegeben, der an den Verstärker
2 angeschlossen ist.
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In dieser Schaltung ist der Verstärker 2 normalerweise gesperrt,
um die Wiedergabe solcher
Druckimpulse zu unterbinden, die aus nicht
gewünschten Teillotbereichen des maximalen Lotbereiches stammen. Zur zeitlichen
Steuerung des Verstärkers 2 und des Oszillators 5 ist hierbei ein besonderer Zeitgeber
I6 vorgesehen.
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Die Synchronisation des Impulsgenerators 14 für die Aussendung der
Meßimpulse und des Zeitgebers 16 erfolgt durch zwei gekoppelte Nockenscheiben 17
und I8, die durch den Motor 19 über das Getriebe 20 in Umdrehung versetzt werden.
Durch die Antriebsvorrichtung wird zweckmäßig auch die Scheibe 7 mit dem Magnetogrammträger
8 mit geeigneter Drehzahl in Umdrehung versetzt. Auf der Seite der Wiedergabevorichtung
ist hier noch eine besondere Vereinfachung vorgesehen, die darin besteht, daß an
Stelle des Auslösekopfes 9 und des Wiedergabekopfes 12 nach Fig. 1 nur ein einziger
Kopf 9 vorgesehen ist, durch den die Funktionen der vorgenannten beiden Köpfe ausgeübt
werden.
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An diesen Wiedergabekopf 9 ist der Wiedergabeverstärker 13 angeschlossen,
dessen einer Ausgang unmittelbar mit Meßplatten des Oszillographen 11 verbunden
ist. Weiterhin ist an den Wiedergabeverstärker 13 das Kippgerät 10 angeschlossen,
welches die Ablenkspannung für die Kathodenstrahlröhre liefert.
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Die Wirkungsweise der gesamten Anordnung ist folgende: Durch die
Umdrehung der Nockenscheibe 17 wird in periodischen Abständen über den Kontakt 21
der Impulsgenerator getastet. Die periodisch am Empfänger eintreffenden Echoimpulse
werden nur dann durch den Verstärker 2 weitergegeben, wenn dieser nach der Tastung
des Zeitgebers I6 vermittels der Nackenscheibe I8 und des zugehörigen Kontakts 22
entsperrt ist.
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Der Zeitgeber 16 ist so eingerichtet, daß zunächst der Osazillator
5 für die Löschung freigegeben wird, Anschließend wird mit einer bestimmten zeitlichen
Verzögerung der Verstärker 2 während einer bestimmten, vorzugsweise einstellbaren
Zeitdauer freigegeben, welche die Größe des anzuzeigenden Teillotbereiches bestimmt.
Der Anfangspunkt beziehungsweise die Lage dieses Teillotbereiches ist dadurch veränderbar,
daß der Kontakt 22 längs der Peripherie der Nockenscheibe 18 v erschiebbar und demgemäß
gegen, über dem Sendekontakt 21 mit verschieden langer Verzögerung, aus lösbar ist.
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Der Zeitgeber I6 ist so eingerichtet, daß er nach Tastung des Kontaktes
22 einen besonders hohen Spannungsimpuls an den Verstärker 2 gibt. Hierdurch wird
auf dem Magnetogrammträger 8 ein Auslöseimpuls für das Kippgerät 10 aufgezeichnet.
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Die Größe dieses Spannungsimpulses ist derart bemessen, daß er die
zu erwartenden Meßimpulse übertrifft. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Auslösung
des Kippgerä-ts 10 nur durch die Auslöseimpulse, nicht aber durch die darauffolgenden
Meßimpulse erfolgen kann.
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Die nach Auslösung des Zeitgebers I6 auf den Verstärker 2 gelangenden
Meßimpu.lse werden ebenfalls auf dem Magnetogrammträger 8 registriert und über den
Wiedergabekopf 9 und den Meßverstärker I3 dem Oszillographen II zugeleitet.
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Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen haben nur beispielsweise
Bedeutung und können weitgehend abgeändert werden. So ist es zum Beispiel möglich,
an Stelle eines einzigen Wiedergabekopfes mehrere zu verwenden, die an einen gemeinsamen
Wiedergabeverstädrker $angeschlossen sein können.
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Dadurch wird erreicht, daß die durch den Osazillographen wiedergegebene
Impulsfolge dichter wird, als dies bei Verwendung eines einzigen Wiedergabekopfes
der Fall ist.