DE953730C

DE953730C - Elektrisches Halbleitergeraet zur harmonischen Analyse nach dem Suchtonverfahren

Info

Publication number: DE953730C
Application number: DES40152A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Friedrich Kuhrt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-07-25
Filing date: 1954-07-25
Publication date: 1956-12-06

Description

Elektrisches Halbleitergerät zur harmonischen Analyse nach dem Suchtonverfahren Gegenstand der Erfindung ist ein elektrisches Halbleitergerät, das als Hallgenerator zur harmonischen Analyse nach dem Prinzip des Suchtonverfahrens ausgebildet ist. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die elektrische und magnetische Erregung des Hallgenerators durch die zu analysierende Frequenz und durch die Suchfrequenz erfolgt und die Amplitude der als Hallspannung auftretenden Schwingung ein Maß für den jeweiligen Oberwellenantell ist.
Das Gerät gemäß der Erfindung erlaubt eine schnelle Analyse einer nicht sinusförmigen Schwingung, sein Aufwand ist gegenüber den bekannten Einrichtungen gering.
In der Zeichnung wird der Erfindungsgedanke an einem Beispiel erläutert.
Der als Hallplättchen ausgebildete Halbleiterkörper ist mit 1 bezeichnet. Sein Primärstromkreis wird bei 2 an die zu analysierende Wechselspannung angeschlossen. Zur Regulierung des Primärstromes auf einen für das Hallplättchen günstigen Wert ist der einstellbare Widerstand 3 vorgesehen. An die Hallelektrode 4 ist ein Gleichstrominstrument 5, das zweckmäßigerweise als Nullinstrument ausgeführt ist, angeschlossen. Der Stromkreis zur magnetischen Erregung des Hallgenerators enthält folgende Elemente: Mit 6 ist die Erregerspule des Elektromagneten dargestellt. Sie wird von dem einstellbaren Suchfrequenzgenerator 7 gespeist. In diesem Stromkreis sind ferner ein einstellbarer Widerstand 8 und ein Strommeßinstrument g angeordnet.
Der Wirkungsweise des Gerätes gemäß der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde: Wie bekannt, ist die Hallspannung proportional dem Produkt aus dem Primärstrom bzw. der Primärspannung und dem einwirkenden Magnetfeld. Wird die zu analysierende Wechselspannung jil(l)l durch den Ausdruck dargestellt und ist die »Suchfrequenz« gerade so eingestellt, daß sie ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz m der zu analysierenden Schwingung VW, ist, so ist der von dem Gleichstrominstrument angezeigte Mittelwert der Hallspannung Ur proportional dem folgenden Ausdruck: Dies bedeutet: Jedesmal, wenn beim Durchdrehen des Bereiches der Suchfrequenz diese in die Nähe eines ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz ca der zu analysierenden Schwingung kommt, beginnt das Gleichstrominstrument zu schwingen. Und zwar ist die Schwingungsamplitude dem Fourier-Koeffizienten an und damit dem Anteil der n-ten Oberwelle proportional. Bei geeigneter Eichung kann also an der Amplitude der Hallspannungsschwingung dieser Anteil direkt abgelesen werden.
Diese Anordnung entspricht im Prinzip dem in der Akustik verwandten Suchtonverfahren (vgl. z. B.
Kohlrausch, Praktische Physik, Bd. I, S. I40).
Der Halbleiterkörper übernimmt dabei etwa die Rolle des Frequenzmischers. Er ist als »Hallgenerator« ausgeführt, wie er im einzelnen bereits früher vorgeschlagen worden ist.
Hierzu ist es erforderlich, Halbleiterkörper mit hohen Trägerbeweglichkeiten, vorzugsweise von 6000 cm2/Vsec oder mehr, zu verwenden. Dadurch wird gleichzeitig erreicht, daß als Meßgerät 5 ein leistungsaufnehmendes Gerät verwendet werden kann. Ferner ist unter dieser Voraussetzung die Möglichkeit gegeben, leistungsaufnehmende Verstärker, z. B. Magnetverstärker, für den Betrieb eventueller Registrier- oder addierer Meßgeräte an Stelle eines einfachen Gleichstromnullinstrumentes einzuschalten. Als Halbleiterkörper, die diesen Anforderungen genügen, eignen sich besonders halbleitende Verbindungen von einem der Elemente Bor, Aluminium, Gallium, Indium mit einem der Elemente Stickstoff, Phosphor, Arsen, Antimon. Die Eigenschaften dieser Halbleiterverbindungen sind im einzelnen in der französischen Patentschrift 1057038 beschrieben.
Die Erfindung ist zur harmonischen Analyse nicht nur von elektrischen, sondern auch von mechanischen Schwingungen geeignet. Mechanische Schwingungen müssen zuvor nach einem der bekannten Verfahren elektrisch abgebildet werden.
PATENTANSPROCHE: I. Elektrisches Halbleitergerät zur harmoni schen Analyse nach dem Suchtonverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische und magnetische Erregung des Hallgenerators durch die zu analysierende Frequenz und die Suchfrequenz erfolgt und die Amplitude der als Hallspannung auftretenden Schwingung ein Maß für den jeweiligen Oberwellenanteil ist.

Claims

2. Elektrisches Halbleitergerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erregung der »Suchfrequenzvr ein einstellbarer Schwebungssummer verwendet ist.

3. Elektrisches Halbleitergerät nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper eine Trägerbeweglichkeit von 6000 cm2/Vsec oder mehr aufweist.

4. Halbleitergerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterkörper eine halbleitende Verbindung von einem der Elemente Bor, Aluminium, Gallium, Indium mit einem der Elemente Stickstoff, Phosphor, Arsen, Antimon verwendet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 912971.