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Gerät zur Ermittlung des Frequenzunterschiedes zwischen Schallwellen
unbekannter und Wellen bekannter Frequenz Die Erfindung bezieht -sich auf ein Gerät
zur Ermittlung des Frequenzunterschiedes zwischen Schallwellen uribekannter Frequenz
und Wellen bekannter Frequenz, welch letztere von einem elektrischen Generator erzeugt
werden.
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Bei der Herstellung von fest abgestimmten Schallerzeugern, z. B. von
Klavieren, Orgeln, Mundharmonikas usw., sowie von akustischen Signalgebern, wie
Kraftfahrzeughörnern u. dgl., müssen die schwingenden Systeme auf eine vorgeschriebene
Eigenfrequenz abgeglichen werden. Es macht jedoch Schwierigkeiten, mehrere derartige
Schallerzeuger in einem Raum gleichzeitig nach dem Gehör abzugleichen. Man versucht
deshalb, mit optischen Hilfsgeräten die Abstimmungsanzeige durchzuführen und 'dadurch
die Abgleichung zu erleichtern.
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Ein derartiges Gerät enthält gemäß .der Erfindung einen :elektroakustischen
Wandler, welcher die zu messenden Schallwellen in eine frequenzgleiche Wechselspannung
umwandelt, einen mindestens einstufigen Verstärker, durch welchen die Meßspannung
.des Wandlers mit ,der Vergleichsspannung eines @elektrischen Generators überlagert
wird, und eine Anzeigeröhre, welche im Takt der bei der Überlagerung entstehenden
Schwebungen aufleuchtet.
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Die Erfindung ist an zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben
und erläutert. Es zeugt Fig. i das Schaltbild eines Abgleichgeräts mit einer Glimmlampe
als Anzeigeröhre, Fig. s ein; Vektordiagramm und Fig. 3 ein Schaubild einer mit
einem Gerät nach Fig. i erzeugten Schwebung; Fig. q. zeigt das Schaltbild eines
anderen Geräts mit einem @sogenannten magischen Auge als Anzeigeröhre.
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Das Gerät nach Fig. i besteht im wesentlichen aus einem Mikrophon
3o, einer Verstärkerröhre 31 und einer Glimmlampe 3a. Die von dem nicht dargestellten
abzugleichenden
Schallerzeuger ausgehenden Schallwellen -,ver.den von dem Mikrophon 3.0 aufgenommen
und in eine Wechselspannung U1 umgewandelt. Diese wird über einen Kopplungskondensator
33 dem Gitter 36 der Verstärkerrähre 31 zugeführt, während die Vergleichsspannung
U2 aus einem Wechselstromgenerator 45 bekannter Frequenz über einen weiteren Kopplunaskandensator
38 der Kathode 37 zugeführt wird, welche über einen Widerstand 34 an die Minusleitung
angeschlossen ist. Der Kathodenwiderstand, 34 ist verhältnismäßig hoch, und zwar
so bemessen, daß die Verstärkerröhre 3u etwa in der Mitte ihrer Kennlinie arbeitet,
ohne daß wesentlicher Gitterstrom fließt. Im Anodenkreis der Verstärkerröhre 31
liegt .die Primärwicklung 33u- eines Transformators 33, welcher die verstärkte Steuerspannung
der Röhre hochtransformiert,. so @daß die an die Sekundärwicklung 33b über einen
Widerstand 39 angeschlossene Glimmlampe 32' bei genügender Aussteuerung der Verstärkerröhre
3 i zum Aufleuchten gebracht werden kann.
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Da die Meßspannung Ui zwischen -dem Gitter 36 und der Minusleitung
und die Vergleichsspannung U2 zwischen der Kathode 37 und der Minuslieltung liegt,
setzt sich die an der Röhre wirksame Steuerspannung U3 aus diesen beiden Spannungen
vektoriell so zusammen, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist. Unter der Voraussetzung,
daß beide Spannungensinusförmig und .gleich groß sind und untereinander beispielsweise
einen Frequenzunterschied von ioo/a aufweisen, ergibt sich eine Ausgangsspannung
U4 an der Sekundärwicklung 33b, welche den in Fing. 3! dargestellten Verlauf hat.
Die Spannung U4 weist eine Frequenz auf, welche dem Mittelwert der Frequenz der
beiden Spannungen U1 und U2 entspricht, und ändert ihre Amplitude im Takt der erzeugten
Schwehungsfrequenz, welche .durch gestrichelt gezeichnete Hüllkurven 40 und 41!
angedeutet ist. Die Zündspannung der Glimmlampe 32 ist durch zur Zeitachse t parallel
verlaufende Geraden 42 und 43, die Löschspannung .der Glimmlampe,durch ,die Geraden.
44 und 45 angedeutet. Sobald die Spannung U4 die Zündspannungslinie 42 hzw. 43 überschreitet,
leuchtet (die Röhre auf. Sie erlischt wieder, wenn die Löschspannungs-linie 44 bzw.
45 unterschritten wird. Bei ,dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel wird ,die Röhre
also während einer Vollschwingung von o his i insgesamt zweimal gezündet. und gelöscht
und leuchtet während derjenigen Zeiten, welche zu den schraffierten Stücken -der
Spannungskurve gehören. Da die im Hörbereich liegenden Schallschwingungen mindestens
eine Frequenz . von 2o Hz aufweisen, sind die Dunkelpausen zwischen :dem Löschen
und erneuten Zünden der Glimmlampe beim Übergang von einer zur nächstfolgenden.
Halbwelle nicht wahrnehmbar, so daß :die Glimmlampe zwischen - der Zeit von o bis
3 kontinuierlich zu abrennen scheint. Erreicht die Spannung U4, wie dies in Fig.
3 zwischen den Punkten 3 und 7 der Fall ist, wegen der entstandenen Schwebung nicht
mehr den Wert der Zündspannung, so bleibt die Glimmröhre :dunkel und leuchtet erst
wieder bei etwa t = 7,7 während der nächsten Halbwelle der Schwebungsfrequenz
auf. Je genauer der akustische Schallgeber auf :die Sollfrequenz abgestimmt wird,
desto langsamer folgen diejenigen Perioden aufeinander, während deren :die Glimmlampe
:dunkel bleibt. So kann z. B. ein Saiten- oder Zungeninstrument mit einer relativen
Ungenauigkeit von weniger als i o/oo auf einen Ton von 44o Hz abgestimmt werden,
wenn man Schwebungen von weniger als '/z. Hz erzeugt, welche :die Glimmlamp,er im
Abstand von mehr als 2 Sekunden zum Erlösehen bzw. Aufleuchten bringen.
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Es ist natürlich möglich, an Stelle einer Glimmlampe -auch andere,
spannungsabhängige Schaltelemente zu verwenden, z. B. eine gittergesteuerte Dampfentladungsröhre
mit einer nachgeschalteten, über ein Relais gesteuerten Lampe od. dgl.
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Bei dem Abgleichgerät nach Fig.4 ist als Anzeigeröhre ein aus -dem
Rundfunkgerätebau bekanntes magisches Auge verwendet, welches aus einem als Verstärker
dienenden Pentodenteil und einem Anzeigesystem mit einem Leuchtschirm 56 besteht.
Dieser wird je nach :dem am Gitter 5s des Anzeigesystems vorhandenen Potential von
einem mehr oder minder dichten Bündel von Elektronenstrahlen getroffen, welche,
von der Glühkathode 57 unter der Wirkung einer an den Leuchtschirm angelegten Spannung
U" ausgesandt wenden. Wie im ersten Ausführungsbeispiel ist die Ausgangsspannung
U2 des Vergleichsgenerators 45 zwischen Kathode 57 und ider Minusleitung, die Meßspannung
U1 zwischen dem Gitter 52 und der Minusleitung dem -Verstärkersystem zugeführt,
so daß sich zwischen Gitter 52 und Kathode 57 eine Steuerspannung U3 ergibt, (deren
Verlauf etwa Fig. 3 entspricht. Im Gegensatz zur Schaltung nach Fig. i ist die Größe
des Kathodenwiderstandes 54 so niedrig gewählt, daß die Steuerspannung am Gitter
52 gleichgerichtet wird und die am Schirmgitter 58 entstehende verstärkte Spannung
sich lediglich im Takt der entstehenden Schwebungsfrequenz ändert und ein entsprechend
stärkeres oder schwächeres Aufleuchten des Anzeigesystems bewirkt, während :die
Grundfrequenzendurch den Sieabkondensator 59 am Steuergitter 55 kurzgeschlossen
werden und daher nicht zur Wirkung kommen. Von der galvanischen,- innerhalb der
Röhre liegenden Verbindung zwischen,dem Schirmgitter 58 des Verstärkersystems und
dem Steuergitter 55 des Anzeigesystems ist in der dargestellten Schaltung -vorteilhaft
Gebrauch gemacht, so daß keine Kupplungsglieder notwendig sind, welche die unter
Umständen sehr niedrigen Schdvebungsfrequenzen auf das Steuergitter 55 übertragen.
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Man kann unter Anwendung der an diesen Beispielen gegebenen Lehre
natürlich auch getrennte Röhren verwenden, beispi,eilsweise eine normale Verstärkerröhre
mit mindestens drei Elektroden zusammen mit einem magischen Auge; sofern notwendig,
kann in .dieser Zusammensetzung ein zweistufiger Verstärker mit entsprechend größerer
Empfindlichkeit
,dadurch geschaffen werden, daß man die Verstärkerröhre zur Überlagerung und Verstärkung
analog dem Beispiel i verwendet und die verstärkte Spannung an dem gegebenenfalls
mit einem Anzeigesystem vereinigten Verstärkersystem eines magischen Auges in einer
Schaltung nach Fig. 4 gleichrichtet und weiter verstärkt.
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In allen Fällen ist jedbch der Umstand wichtig, daß .die Schwebungen
am deutlichsten werden, wenn die Meßspannung bei der Überlagerung gleich groß wie
die Vergleichsspannung und außerdem möglichst sinusförmig und oberwellen@frei ist.
Ob;erwellenfreiheit kann nötigenfalls durch Vorschalten bekannter Siebmittel erzielt
werden.
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Der besondere Vorteil eines derartigen Geräts besteht neben seiner
Einfachheit im Aufbau vor allem darin, daß der Schallerzeuger in einem schalldichten
Behälter abgestimmt und gemessen werden kann, so daß in einem gemeinsamen Arbeitsraum
gleichzeitig mehrere Schallerzeuger auf die gleiche Frequenz ohne gegenseitige Störung
abgestimmt werden können.