-
Oszillographische Vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine oszillograj>lidsche
Vorrichtung zur optischen Wiedergabe des zeitlichen Verlaufs elektrischer Meßspannungen
in einer einzigen Bildebene.
-
Blei bekannten Vorrichtungen dieser Art werden zwei Meßspannungen
zwei Ablenkorganen zugeführt. Diese Ablenkorgane legen je die Stelle desselben Bildpunktes
in der Bildebene in einer von zwei in dieser Ebene liegen-den verschiedenen einen
Winkel e miteinander einschließenden Richtungen fest in Abhängigkeit von den zugefiihrten
Spannungen. Dies ist der Fall bei Vorrichtungen mit einer Elektronenstrahlröhre,
aber auch bei Vorrichtungen. mit zwei Schleifenoszillographen, bei denen die Drehachsen
der beweglichen Systeme einen Winkel # miteinander einschließen.
-
Die Erfindung bezieht sich speziell auf oszillographische Vorrichtungen
der angegebenen Art, bei denen Maßnahmen getroffen sind, um auch eine dritte Meßspannung
gleichzeitig mit den beiden anderen sichtbar zu machen. Hierfür sind schon verschiedene
Lösungen bekannt. Es ist z. B. ein Verfahren angegeben, bei. dem durch geeignete
Kombination der drei Meßspannungen zwei Bilder nebeneinander in der Bildfläche beschrieben
werden, die, s.tereoskopisch betrachtet, gemeinsam ein Raumbild liefern, das drei
Abmessungen hat, die den drei Meßspannungen entsprechen. Dabei wird die dritte Meßsparmung
also von der Tiefe dargestellt, die von der stereoskopischen Wirkung in der von
den beiden ersten Meßspannungen beschriebenen zwei di mensionalen Figur hervorgerufen
wird.
-
Besonders bei einmaligen Erscheinungen oder bei periodischen Erscheinurigen
mit großer Periode ist es jedoch schwierig, das. stereoskopisehe Bild wahrzunehmen,
und noch schwieriger ist es; an diesem
Bild quantitative Messungen
der dritten Meßspannung durchzuführen. Es ist auch ein Verfahren zur Wiedergabe
der dritten Meßspannung bekannt, das darauf hinausläuft, daß die Helligkeit der
von den beiden ersten Meßspannungen beschriebenen zweidimensionalen Figur in Abhängigkeit
von der dritten Meßspannung geändert wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß
zum Zweck der Herstellung photographischer Aufnahmen die Helligkeit gern konstant
gehalten wird und manchmal die Schwankung der Helligkeit für andere Zwecke benutzt
werden muß, so daß diese nicht mehr für die Wiedergabe der dritten Meßspannung verfügbar
ist. Hierbei ist zu denken an die periodische, sehr kurze Herabsetzung der Helligkeit
auf einen sehr niedrigen Wert, was dazu verwendet wird, die Geschwindigkeit zu ermitteln,
mit der die beiden ersten Meßspannungen sich ändern (sog. Zeitmarkierung) und an
Helligkeitsiänderungen die absichtlich durchgeführt werden, um die Richtung, in
welcher der Bildpunkt sich unter der Einwirkung der beiden ersten Meßspannungen
längs der zweite dimensionalen Kurve bewegt feststellen zu können.
-
Die Erfindung bezweckt, die erwähnten Nachteile zu beheben oder doch
zu verringern Es wird zu derem Zweck von einer Vorrichtung der vorbeschriebenen
Art ausgegangen, bei der eine erste und eine zweite Meßspannung dem ersten bzw.
dem zweiten Ablenkorgan zugeführt werden.
-
Dlie Vorrichtung nach der Erfindung hat nun das Merkmal, daß dem ersten
Ablenkorgan auch eine erste Hilfswechselspamung und dem zweiten Ablenkorgan eine
zweite Hllfswechselspannung mit gleicher Amplitude und Frequenz aber einer Phasenverschiebung
0,, gegeneinander zugeführt wird und eine dritte Meßspannung einem Amplitudenmodulator
zugeführt wird, der beide Hillfswechselspannungen in Abhängigkeit von der dritten
Meßspannung moduliert, wobei die Amplitude der Hilfswechselspannungen klein im Verhältnis
zu dem Unterschied zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Wert mindestens einer
der beiden zuerst genannten Meßspannungen ist, und die Periode der Hiifswechselspannungen
klein im Verhältnis zu dem Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden höchsten und
niedrigsten Werten einer jeden der Meßspannungen ist.
-
Wird dem ersten Ablenkorgan nur eine Wechselspannung und dem anderen
Ablenkorgan keine Spannung zugeführt, so wird der Bildpunkt eine gerade Linie in
der Bildebene beschreiben. Wird nun dem zweiten Ablenkorgan die gleiche Wechlselspannung
und dem ersten Ablenkorgan keine Spannung zugeführt, so wird der Bildpunkt eine
andere Linie in der Bildebene beschreiben. Unter dem vorstehend erwähnten Winkel
0 wird hier der spitze Winkel zwischen beiden Linien verstanden. Auf den beiden
Linien wird nun eine positive Richtung angenommen derart, daß von dem Schnittpunkt
aus gerechnet die positiven Richtungen einen Winkel von I80°-# einschheßen. Die
einem Ablenk-Organ. zugeführte Spannung wird als positiv ber zeichnet, wenn der
Bildpunkt sich infolge dieser Spannung längs der dem Ablenkorgan entsprechenden
Linie in positiver Richtung bewegt. Die vorerwähnte Phasenverschiebung 0 ist wie
folgt aufzufassen. Die Phasenverschiebung der Hilfswechselspannungen wird als Null
angenommen, wenn ihre Amplitudent gleichzeitig positiv sind.
-
Von diesem Zustand aus muß die Phase einer dieser Wechselspannungen
um einen Winkel 0 verschoben werden, um die vorstehend erwähnte Phasenverschiehung
O zu vollführen.
-
Es wird sich ergeben, daß bei der Vorrichtung -nach der Erfindung
der zeitlicheVerlauf der dritten Meßspannung von der Breite der von dem Bildpunkt
unter der Einwirkung der beiden erstenMeßspannungen beschrgebenen Bildlimen abgeleitet
werden kann.
-
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert,
die eine Vorrichtung nach der Erfindung darstellt.
-
Zur optischen Wiedergabe wird hierbei die Elektronenstrahlröhre I3
benutzt, deren Ablenkplatten 5, 6 und 7, 8 als Ahlenkorgane wirksam sind. Die gegebenenfalls
elektronisch verstärkte erste, zweite und dritte Meßspannung werden den Klemmenpaaren
I bzw. 2 und 3 zugeführt. Die erste.
-
Meßspannung wird über den Widerstand g den Platten 5 und 6 zur Ablenkung
in senkrechter Richtung zugeführt. Die zweite Meßspannung wird ülier den Kondensator
Io den Platten 7 und 8 zur Ablenkung des Elektronenstrahls in waagerechter Richtung
zugeführt Unter der Einwirkung der ersten und der zweiten Meßspannung wird der Elektronenstrahl
und infolgedessen der am Schirm der Röhre 13 sichtbare Bildpunkt eine Kurve beschreiben,
die von dem zeitlichen Verlauf dieser zwei Meßspannungen abhängt. Diese Kurve ist
in der Figur durch die gestrichelte Linie I4 dargestellt. Im Oszillator 12 wird
eine Wechselspannung erzeugt, deren Frequenz gleich der der Hilfswechselspannungen
ist. Diese Spannung wird im Amplitudenmodulator ii in Abhlängigkeit von der dritten
Meßspannung moduliert. DerAusgangskreis des Modulators II enthält die Reihenschaltung
des Widerstandes g und des Kondensators IO. Diese sind derart bemessen, daß die
an ihnen auftretenden Spannungen, die um 900 phasenverschoben sind, -gleiche Amplituden
haben. Diese Spannungen werden auf die abgegebene Weise in Reihe mit der ersten
und der zweiten Meßspannung den Ablenkorganen der Elektronenstrahlröhre I3 zugeführt.
-
Da für gewöhnliche Elektronenstrahlröhren der vorstehend erwähnte
Winkel 0 gleich go°' ist, müssen in diesem Fall die beiden Wechselspannungen einen
Phäsenunterschied von 9o haben, was, wie gesagt, durch die Reihenschaltung 9, Io
gesichert ist. Im allgemeinen wird die Phasenverschiebung e durch passende Wahl
von Netzwerken oder unter Zuhilfenahme eines Phasendrehers verwirklicht werden können.
Es ist leicht ers,ichtlich, daß dadurch gesichert wird, daß der Blildpunkt, beim
Fehlen der ersten und der zweiten Meßspannung, einen Kreis beschreiben wird, dessen
Radius von der dritten Mfeßspannung a
hängt und somit ein Maß derselben
ist. Infolge des gleichzeitigen Vorhandenseins der ersten und der zweiten Meßspannung
wird der Mittelpunkt dieses Kreises sich über die Kurve 14 verschieben, so daß der
Bildpunkt eine zusammengesetzte Kurve 15 beschreiben wird. Aus der Form dieser zusammengesetzten
Kurve kann die Stelle der Mittelpunkte der Kreise leicht festgestellt werden. Sie
ist die Kurve I4, die den zeitlichen Verlauf der ersten und der zweiten Meßspannung
darstellt. Die dritte Meßspannung beeinflußt, wie gesa'gt, die Breite I6 der zusammengesetzten
Kurve. Der Verlauf der dritten Meßspannung kann also von dieser Breite I6 abgeleitet
werden.
-
Es ist ersichtlich, daß der Radius der Kreist zwecks größerer Deutlichkeit
klein im Verhältnis zu den Abmessungen der Kurve 14 sein muß. Dies wird dadurch
gesiche.rt, daß die Amplitude der Hilfswechselspannungen klein im Verhältnis zu
dem Unterschied zwischen dem größten und dem kleinsten Wert mindestens einer der
beiden zuerst genannten Meßspannungen bemessen wird. Es ist auch zwecks größerer
Deutlichkeit erforderlich, daß die zusammengesetzte Kurve 15 eine hinreichend große
Anzahl von Schleifen hat, da sonst die Breite I6 nicht hinreichend genau bestimmt
werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die Periode der Hilfswechselspannungen
klein im Verhältnis zu dem Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden größten und
kleinsten Werten einer jeden der Meßspannungen bemessen wird.
-
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Zahl der Schleifen der
Kurve so groß zu bemessen, daß sie nicht mehr einzeln unterschieden werden können.
-
Dies wird dadurch bewirkt, daß die Frequenz der Hilfswechselspannungen
so groß bemessen wird, daß die Änderungen der Meßspannungen während einer Periode
der Hilfswechselspannung klein im Verhältnis zu der mittleren Amplitude der Hilfswechselspannung
sind.
-
Die Vorrichtung nach der Erfindung kann vorteilhaft zur Herzp rüfung
(Kardiographie) verwendet werden, da es möglich ist, drei voneinander unabhängige
Projektionen des Eerzvektors in der Weise gleichzeitig zu beobachten, daß mit diesen
Projektionen proportionale Spannungen als Meßspannungen der Vorrichtung nach der
Erfindung zugeführt werden.
-
Es sei noch bemerkt, daß das mittels der Vorrichtung nach der Erfindung
von den drei Meßspannungen erzeugte Bild ohne weitere Mittel den Eindruck macht,
räumlich zu sein, da jene Teile der zusammengesetzten Kurve I5, wo die Breite I6
groß ist, bei visueller Beobachtung dieses Bildes gegenüber den anderen Teilen in
der Richtung auf den Zuschauer, also nach vorn, verschoben zu sein scheinen.
-
PATENTANSPROCHE: I. OsJzillographische Vorrichtung zur optischen
Wiedergabe des zeitlichen Verlaufs elektrischer Meßspannungen in einer einzigen
Bildebene, wobei diese Spannungen zwei Ab lenkorganen zugeführt werden, die je in
Abhängigkeit von den zugeführten Spannungen die Stelle desselben Bildpunktes in
dieser Ebene in einer von zwei verschiedenen Richtungen bedingen, die miteinander
einen Winkel 0 einschließen, wobei eine erste und eine zweite Meßspannung dem ersten
bzw. dem zweiten Ablenkorgan zugeführt werden, dadurch ge kennzeichnet, daß dem
ersten Ablenkorgan auch eine erste Hilfsiwechselspannung und dem zweiten Ablenkorgan
eine zweite Hilfswechselspannung mit gleicher Amplitude und Frequenz, aber mit einer
Phasenverschiebung (0) gegenüber der ersten Hilfswechseispannung zugeführt wird
und eine dritte Meßspannung einem Amplitudenmodulator zugefiihrt wird, der beide
Hilfswechselispannungen in Abliängigkeit von der dritten Meßspannung moduliert,
wobei die Amplitude der Hilfswechselspannungen klein im Verhältnis zu dem Unterschied
zwischen dem größten und dem kleinsten Wert mindestens einer der beiden zuerst genannten
Meßspannungen ist, und dile Periode der Hilfswechselspannungen klein im Verhältnis
zu dem Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden größten und kleinsten Werten einer
jeden der Meßspannungen ist.
-
2. Oszillographische Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
daß die FreW quenz und die mittlere Amplitude der Hilfswechselspannungen so groß
bemessen sind, daß die Anderung der Meßspannungen während einer Periode der Hilfswechselspannung
klein im Verhältnis zu der mittleren Amplitude der Hilfswechselspannung ist.