DE958679C

DE958679C - Einrichtung zur Messung des Quotienten zweier Wechselspannungen oder -stroeme

Info

Publication number: DE958679C
Application number: DEL15158A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Werner Holle
Original assignee: LAB WENNEBOSTEL DR ING SENNHEI
Current assignee: LAB WENNEBOSTEL DR ING SENNHEI
Priority date: 1953-04-08
Filing date: 1953-04-08
Publication date: 1957-02-21

Description

Einrichtung zur Messung des Quotienten zweier Wechselspannungen oder -ströme Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung des Quotienten zweier Wechselspannungen oder -ströme mittels einer Differentialanordnung. Solche Einrichtungen interessieren beispiesweise in der elektrischen Nachrichtentechnik oder' der Elektroakustik, wo viele Kenndaten der dort verwendeten Geräte als Verhältniszahlen definiert sind, z. B. der Verstärkungsgrad eines Verstärkers oder das Übertragungsmaß eines Mikrophons oder eines Lautsprechers. Das übertragungsmaß eines Mikrophons ist beispielsweise definiert durch das Verhältnis von abgegebener Spannung zum Schalldruck, mit dem däs Mikrophon beauf= schlagt wird. Die Aufzeichnung der Frequenzkurve, d. h. der Abhängigkeit des Übertragungsmaßes von der Frequenz, erfolgt im allgemeinen derart, daß der Schalldruck -das ist der Nenner der Quotientendurch eine Regelvorrichtung, an die hohe Anforderungen gestellt werden, konstant gehalten wird, so daß lediglich die vom Mikrophon abgegebene Spannung mit einem »Pegelschreiber« registriert wird. Diese Pegelschreiber zeichnen die abgegebene Spannung meist in einem logarithmischen Maß auf.
Für diese Aufgabe sind Geräte bekanntgeworden, die mit einem gesteuerten logarithmisch gestuften Potentiometer arbeiten. Die zu registrierende Spannung wird an das Potentiometer gelegt, und die -von ihm abgegriffene Spannung wird über einen Verstärker einem Gleichrichter zugeführt. Die gleichgerichtete Spannung wird mit einer Sollspannung verglichen, und durch eine geeignete Einrichtung wird bei Abweichung der Spannung des Tonfrequenzgleichrichters von der Vergleichsspannung ein Servomotor (Stellmotor) in-Bewegung gesetzt, der den Potentiometerabgriff so lange verstellt, bis die Gleichrichterspannung wieder mit der Sollspannung übereinstimmt. Die Stellung des Potentiometers ist unmittelbar ein Maß für die angelegte Spannung, und demzufolge ist der Schreibstift unmittelbar mit dem Potentiometerabgriff fest verbunden. Die Widerstandscharakteristik des. Potentiometers ergibt unmittelbar den Skalenverlauf des Registriergerätes.
Daneben sind Meßeinrichtungen bekanntgeworden, die den Quotienten zweier elektrischer Größen durch Differenzbildung zweier den Logarithmen dieser Größen- proportionaler Werte anzeigen. In der deutschen Patentschrift 592 766 wird beispielsweise vorgeschlagen, die Logarithmierung der beiden Spannungen durch gekrümmte Kennlinien von Verstärkerröhren vorzunehmen. Nachdem sowohl von der Zähler- als auch von der Nennerspannung zwei elektrische Größen abgeleitet sind, die dem Logarithmus der beiden Eingangsgrößen proportional sind, werden die beiden abgeleiteten Größen subtrahiert. Die Differenzgröße ist dann dem Logarithmus des Quotienten proportional. Die Logarithmierung der beiden Einzelgrößen kann natürlich auch auf elektromechanischem Wege durch gesteuerte Dämpfungsglieder ähnlich der oben bei den Pegelmessern beschriebenen erfolgen. Derartige Anordnungen sind mit dem Aufwand von zwei Logarithmiereinrichtungen kostspielig, und die Quotientenbildung ist an die Logarithmierbildung überhaupt gebunden.
Demgegenüber sieht die Einrichtung nach der Erfindung lediglich vor, daß die eine Meßgröße auf ein regelbares Dämpfungsglied (Stellglied) einwirkt, dessen Ausgangswert mit der zweiten Meßgröße in der Differentialanordnung verglichen wird, und daß der Differenzwert beider Größen über einen Stellmotor das Stellglied verstellt, dessen Einstellung ein Maß für den zu messenden Quotienten ist.
Die Erfindung ist nachfolgend an zwei Beispielen erläutert: In Abb. i stellt i das beispielsweise logarithmisch kalibrierte Potentiometer mit dem Abgriff 2 dar, mit dem der nicht dargestellte Schreibstift gekuppelt ist. Die mit dem Abgriff 2 abgegriffene Spannung wird in dem Verstärker 3 verstärkt und in dem Gleichrichter q. gleichgerichtet. Dieser liefert somit einen Strom 5, der der Spannung am Abgriff 2 proportional ist. Der Strom 5 wird in dem Differentialrelais 6 mit einem zweiten Strom 7 verglichen. Bei Abweichung des Stromes 5 vom Strom 7 wird der Servomotor M in Bewegung gesetzt und über ein Getriebe der Abgriff 2 so lange verstellt, bis wieder Gleichgewicht zwischen 5 und 7 herrscht. Hat dieser Strom 7 einen festen Wert, so entspricht die Anordnung im Prinzip den oben dargestellten Pegelschreibern. Gemäß der Erfindung wird der Strom 7 jedoch aus einem Gleichrichter 8 gewonnen, der hinter einen Verstärker 9 geschaltet ist, an dessen Eingang die Nennerspannung N gelegt wird, derart, daß der Strom 7 der Spannung N proportional ist. Wird die Spannung N um den Faktor a erhöht, so muß die vom Pötentiometer abgegriffene Spannung ebenfalls um den Faktor a erhöht werden, um das Relais wieder zum Abfallen zu bringen. Dazu muß entweder die Eingangsspannung Z am Potentiometer i um den Faktor .a erhöht werden, oder aber der Servomotor muß den Abgriff um einen Betrag verstellen, der dem Faktor i : a entspricht. Daraus geht hervor, daß der Schreiber den Quotienten der beiden Spannungen Z und :1' aufzeichnet ohne einen nennenswerten Mehraufwand gegenüber einem Pegelschreiber, der nur die Spannung Z registriert. Z ist die Zählerspannung, N die Nennerspannung.
Diese Prinzipanordnung kann in verschiedenster Weise variiert werden. So kann an Stelle des Potentiometers i ein anderes Stellglied, beispielsweise ein Kettenleiter, treten. Das Potentiometer oder der Kettenleiter kann außer aus ohmschen Widerständen auch aus kapazitiven oder induktiven Widerständen bestehen. Auch kann an deren Stelle eine Röhrenschaltung z. B. mit Regelröhren treten. Da in diesem Falle als Stellgröße die Gittervorspannung der Regelröhren auftritt, kann die Anzeige beispielsweise durch ein Voltmeter erfolgen.
Die Kennlinie des Stellgliedes braucht nicht logarithmisch zu sein, sondern kann einer beliebigen Funktion gehorchen. Das Vergleichsglied (Fühler), das in derAbb. i als polarisiertes Relais6 ausgebildet ist, kann beispielsweise durch eine elektronische Anordnung ersetzt werden. In diesem Falle wird auch der oben nicht näher beschriebene Stellmotor; bestehend aus Elektromotor und Getriebe, durch eine elektronische Anordnung ersetzt werden.
Die Abb. 2 zeigt eine Anwendung des Quotientenmessers, und zwar zur Aufzeichnung des Übertragungsmaßes von Mikrophonen. Das Viereck io stellt den Quotientenmesser dar, der beispielsweise wie Abb. i aufgebaut ist. Ein Schreibstift, der mit dem Abgriff 2 verbunden ist, schreibt auf einem Papier den Logarithmus von Z/N. Der Papierablauf ist mit dem Schwebungssummer i i gekoppelt (dargestellt durch die gestrichelte Linie). Die Spannung dieses Generators wird über den Verstärker i2 auf den Lautsprecher 13 gegeben, in dessen Schallfeld sich das zu prüfende Mikrophon 1q. und ein Meßmikrophon 15 befinden. Das zu prüfende Mikrophon sei z. B. ein Tauchspulenmikrophon, während das Meßmikrophon 15 beispielsweise ein Kondensatormikrophon ist, das durch eine geeignete elektrische Entzerrung innerhalb des interessierenden Frequenzbereiches eine praktisch gerade Frequenzkurve besitzt, so daß die von ihm abgegebene Spannung dem Schalldruck proportional ist. Da das Übertragungsmaß eines Mikrophons definiert ist als abgegebene Spannung/ Schalldruck, wird die Spannung des Prüflings i.4 an den Eingang Z, die des Meßmikrophons 15 an den Eingang N des Quotientenmessers gegeben.
Falls der Lautsprecher sehr starke Schwankungen seines Übertragungsmaßes innerhalb des interessierenden Frequenzbereiches aufweist oder der Raum, in dem sich der Lautsprecher und die Mikrophone befinden, sehr ungünstig gestaltet ist, würde der Schalldruck sehr starken Schwankungen unterworfen sein, und der Quotientenmesser würde einen sehr großen Amplitudenbereich für den Nennerteil beherrschen müssen. Um dies zu umgehen, können mit Hilfe des Regelverstärkers 16 die ,Schalldruckschwankungen eingeengt werden, wobei jedoch an die Kompression durch den Regelverstärker nur sehr geringe Anforderungen gestellt zu werden brauchen und damit die Regelgeschwindigkeit hoch gewählt werden kann. Bei Verwendung eines guten Lautsprechers und eines guten schallgedämpften Raumes kann auf die zusätzliche Rückwärtsrege-Jung verzichtet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Messung des Quotienten zweier Wechselspannungen oder -ströme mittels einer Differentialanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Meßgröße auf ein regelbares Dämpfungsglied (Stellglied) einwirkt, dessen Ausgangswert mit der zweiten Meßgröße in der Differentialanordnung verglichen wird, und daß der Differenzwert beider Größen über einen Stellmotor das Stellglied verstellt, dessen Einstellung ein Maß für den zu messenden Quotienten ist.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß von den genannten Spannungen, nötigenfalls unter Zwischenschaltung von Verstärkern, gemäß einer bestimmten Funktion abhängige, vorzugsweise proportionale Gleichspannungen oder -ströme abgeleitet sind, die in der Differentialanordnung verglichen werden.
3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsglied eine Röhrenschaltung dient. .
4. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsglied ein Relais dient.
5. Einrichtung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied ein Fotentiometer oder ein Kettenleiter ohmscher, kapazitiver oder induktiver Art dient.
6. Einrichtung nach Anspruch i bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied und der Stellmotor elektronischer oder elektromechanischer Art sind.
7. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verstellvorrichtung des Dämpfungsgliedes ein Schreibstift verbunden ist, der auf Papier oder einem sonstigen Schriftträger den Quotienten aufzeichnet. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 592 766.