DE1032425B - Verfahren zur Untersuchung des Mikrophoneffektes von Elektronenroehren - Google Patents

Verfahren zur Untersuchung des Mikrophoneffektes von Elektronenroehren

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DE1032425B
DE1032425B DEE12898A DEE0012898A DE1032425B DE 1032425 B DE1032425 B DE 1032425B DE E12898 A DEE12898 A DE E12898A DE E0012898 A DEE0012898 A DE E0012898A DE 1032425 B DE1032425 B DE 1032425B
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DE
Germany
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tube
mechanical
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microphone effect
microphone
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DEE12898A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Ivan Peter Valko
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Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
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Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/24Testing of discharge tubes
    • G01R31/25Testing of vacuum tubes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • Verfahren zur Untersuchung des Mikrophoneffektes von Elektronenröhren Unter der Bezeichnung Mikrophoneffekt von Elektronenröhren wird jene Erscheinung verstanden, die darin besteht, daß im Anodenkreis der Röhre als Folge mechanischer Einwirkung ein störender elektrischer Strom auftritt. In Radioapparaten entsteht nach der Verstärkung dieses Zeichens ein Ton. In elektronischen Meßgeräten kann die Erscheinung zu falschen Meßergebnissen führen.
  • Die Ursache der Erscheinung liegt darin, daß der Aufbau der Elektronenröhre nicht vollständig starr ist. Zwecks leichter Montage wird in den Glimmerscheibchen der einzelnen Elektrodenhalterungen für die Elektroden ein gewisses Spiel gesichert. Als Folge lang anhaltender mechanischer Einwirkungen, z. B.
  • Erschütterungen, wird dieses Spiel durch die gegenseitige Reibwirkung zwischen den Glimmerplättchen und den metallischen Teilen mit der Zeit vergrößert.
  • Auch die Gitterrippen, die Gitterwindungen, ferner die Kathodenröhre und der Heizfaden können Kontinuitätsschwingungen ausführen. Insbesondere die Änderung des Abstandes zwischen Gitter und Anode, ferner zwischen Kathode und Gitter und des Abstandes zwischen den Gitterwindungen sind jene kritischen Abstandsänderungen, welche sich periodisch wiederholen und ähnliche Wirkungen ausüben wie die Steuerung im Eingang des Gitterkreises, wodurch im Anodenkreis verstärkte Signale! entstehen.
  • Fiir die Wirkungsweise einer Elektronenröhre ist das Maß des Mikrophoneffektes entscheidend, also wie stark jenes nützliche Signal ist, welchem die durch den Mikrophoneffekt verursachte Stromänderung entspricht. Von zwei Röhren ist nicht jene Röhre die fehlerhaftere, welche auf eine mechanische Erschütterung oder auf einen Schlag mit einer größeren Stromänderung reagiert, sondern jene, bei welcher das entstandene Zeichen einer größeren Eingangsspannung entspricht.
  • Es sind bereits Verfahren und Einrichtungen zur Rauschmessung sowie Röhrenprüfeinrichtungen zur Messung der Anodenspannung bekannt.
  • Es ist auch bekannt, den Mikrophoneffekt unter Verwendung mechanischer Erschütterungen hzw.
  • Schwingungen zu messen.
  • Zum Prüfen des Mikrophoneffektes von Elektronenröhren sind insbesondere folgende Verfahren bekannt: Bei dem einen dieser Verfahren wird die mikrophonische Erregung unter überwachten Umständen untersucht. Die einen Mikrophoneffekt aufweisende Röhre wird in die eine Stufe eines Empfängers oder eines Verstärkers geschaltet. Die Rückkopplung der durch den Mikrophoneffekt verursachten akustischen Schwingungen erfolgt über den Lautsprecher oder auf mechanischem Wege über das Chassis oder auf akusti- schem Wege mit Hilfe der Tonschwingungen. Das Verfahren ergibt kein verläßliches Resultat, da die mechanischen bzw. akustischen Schwingungen von der Resonanzkurve des Lautsprechers, von den geometrischen Daten, von der Entstehung stehender Wellen und von der Lage des Lautsprechers und der Röhre in einem solchen Maß abhängen, daß die in verschiedenen Einrichtungen erhaltenen Resultate kaum einen Zusammenhang miteinander aufweisen.
  • Nach einem anderen Verfahren wird durch ein mechanisches Element, z. B. einen hölzernen Hammer, ein kleiner Schlag gegen die im Betrieb stehende Röhre ausgeführt, wonach die Amplitude und der Dämpfungsfaktor des entstandenen Schwingangsgemisches gemessen wird. Auch dieses Verfahren ist nicht verläßlich, da die Resultate eine starke Streuung aufweisen und nur statistisch ermittelt werden können.
  • Die Hauptursache liegt darin, daß keine Sicherheit dafür geboten ist, daß jeder Schlag unter gleichen Umständen erfolgt. Ferner sind die erhaltenen Resultate nicht kennzeichnend für die Wirkungsweise der Röhre. Der Schlag erregt nämlich nicht mit gleicher Wahrscheinlichkeit die möglichen verschiedenen Elektrodenresonanzen. Dies wäre nur möglich, wenn die Zeitdauer des Schlagens unendlich kurz wäre. In diesem Falle wäre das Fourier-Spektrum des Einheitsimpulses bei allen Frequenzen von der gleichen Amplitude. Da jedoch die besagte Zeitdauer eine endliche ist, verringert sich die Größe der Komponenten hoher Frequenz, so daß die Erregung geringer ist. Die Schläge heben also die Resonanzen geringer Frequenz heraus und unterdrücken jene einer höheren Frequenz.
  • Man hat es auch versucht, die vollständige Resonanzkurve der Elektronenröhre als die eines komplizierten mechanischen Schwingungssystems aufzunehmen. Dies kann dadurch erfolgen, daß man die Röhre einer akustischen Einwirkung aussetzt, z. B. in einem kleinen Raum der Einwirkung von Tonschwingungen, die durch einen Lautsprecher erzeugt werden. Der Lautsprecher wird aus einem besonderen Tongenerator gespeist und die Steuerung so geregelt, daß die Größe des Schalldruckes bei jeder Frequenz gleich groß sei.
  • Es wird die Größe des durch den Mikrophoneffekt erzeugten Signals als Funktion der Frequenz gemessen. Die Schwäche des Verfahrens liegt darin, daß sich der Schalldruck in jedem geschlossenen Raum von Punkt zu Punkt stark ändert und so das Regeln unsicher ist.
  • Bei einem anderen allgemein üblichen bekannten Verfahren wird die Röhre mit Hilfe eines elektrodynamischen Vibrators unmittelbar in mechanische Schwingungen versetzt. Auch bei diesem Verfahren ist die Erregung von sinusförmigem Charakter, und das Signal wird in Abhängigkeit der Frequenz untersucht. Auch dieses Verfahren weist mehrere Nachteile auf. Es ist vor allem zu beachten, daß die Resonanzkurve einer mikrophonischen Röhre recht oft nadelspitzenartige Resonanzstellen aufweist. Erfolgt das Registrieren mit Hilfe einer mechanischen Vorrichtung, so ermöglicht die Massenträgheit der Einrichtung das richtige Aufzeichnen der Spitzen in der hierzu zur Verfügung stehenden kurzen Zeit nicht. Man muß auch aus bestimmten Gründen mit dem Schallgenerator das Frequenzband zu schnell abtasten, damit die einzelnen mechanischen Resonanzen den durch die Dämpfung bestimmten stationären Wert erreichen können. Da die notwendige Einschwingzeit bei den verschiedenen Spitzen verschieden ist, erscheinen diese im Diagramm in einer verzerrten Form.
  • Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Aufnahme nur die Größe des Mikrophoneffektsignals ergibt, man jedoch keine Aufklärung darüber erhält, welche Frequenzen in diesem Signal vertreten sind.
  • Das Zeichen ist in gewissen Fällen eine lineare Funktion der Erregung, enthält jedoch manchmal insbesondere deren höhere Harmonische. Zwischen den beiden Fällen besteht jedoch in bezug auf eine etwaige Selbsterregung ein sehr wesentlicher Unterschied: Ist im Signal die Grundfrequenz nur schwach vertreten, so ist audi das Maß der Rückkopplung gering, damit auch die Gefahr der Selbsterregung. Man würde eine vollständige Aufklärung erst dann erhalten, wenn man das Signal einer Frequenzanayse unterwerfen würde.
  • Dadurch wäre jedoch das Verfahren zu sehr kompliziert, da man hierzu einen kostspieligen und deshalb schwer zugänglichen Tonfrequenzspektroineter benötigen würde.
  • Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum einfachen und leicht auswertbaren Messen des Milerophoneffektes von Elektronen röhren in der Weise, daß man als Resultat einen für den Mikrophoneffekt der Röhre kennzeichnenden einzigen Wert erhält. Im Sinne der Erfindung wird zu diesem Zweck die auf ihren Mikroplioneffekt zu nutersuchende Röhre innerhalb beliebiger Frequenzgrenzen durch ein mechanisches weißes Rauschen erregt und die infolge dieser Erregung im Anodenkreis entstehende Spannung gemessen. Der auf diese Weise gemessene Spannungswert bestimmt jene Erregung im EingangskFeis. welche unter normalen Betriebsverhältnissen der Röhre eine Anodenspannung derselben Größe erzeugen kann.
  • In dieser Beschreibung und den Patentansprüchen wird unter dem Ausdruck »weißes Rauschen« ein Rauschen verstanden, dessen Fourier-Spektrum innerhalb beliebig gewählter Frequenzgrenzen bei jeder Frequenz vollständig gleichmäßig ist. Es handelt sich also um ein Rauschen, in welchem die Schwingungen aller Frequenzen mit derselben Amplitude vorhanden sind.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt als Beispiel eine Schaltanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung.
  • Mit dem Rauschgenerator 1 wird ein elektrisches weißes Rauschen innerhalb beliebiger Frequenzgrenzen erzeugt. Dieses elektrische weiße Rauschen wird vorteilhaft unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 2 in einem elektromechanischen Wandler 3 in ein mechanisches weißes Rauschen umgewandelt und mit diesem weißen Rauschen die zu untersuchende Elektronenröhre 4 erregt bzw. in mechanische Schwingungen versetzt. Die Anodenspannung der Elektronenröhre 4 wird zweckmäßig unter Zwischenschaltung eines Meßverstärkers 5 einem Anzeigeinstrument 6 zugeführt.
  • Der Rauschgenerator 1 kann entweder ein an sich bekannter elektrischer Widerstandsrauschgenerator oder ein Schrotrauschgenerator oder ein mit einer ein Gas enthaltenden Röhre arbeitender Rauschgenerator od. dgl. sein.
  • Der elektromechanische Wandler 3 ist ein solcher, der, durch ein weißes Rauschen oder im allgemeinen durch einen Strom oder eine Spannung konstanter Amplitude gespeist, für die Röhre mit einer kleines Masse eine Beschleunigung konstanter Amplitude erzeugt.
  • Die zu untersuchende Elektronenröhre 4 wird mit dem weißen Rauschen vorteilhaft derart erregt, daß die erregende Schwingung je eine Komponente in der Richtung der Symmetrieachse der Röhre als auch in einer zu dieser senkrechten Richtung aufweist. Um dies zu erreichen, wird die Röhre unter einem Winkel zur Richtung der erregenden Schwingung angeordnet, welche kleiner als eirx rechter Winkel ist und vorteilhaft 450 beträgt.
  • Die Frequenzgrenzen des zur Untersuchung gewählten Frequenzbandes werden entsprechend den jeweiligen Umständen, z. B. vorteilhaft zwischen 50 und 5000 Hz, gewählt Vorteilhaft liegt die untere Grenze nicht unter der Periode der Netzspannung (50 Hz), um das Netzgeräusch zu vermeiden. Eine obere Grenze von 5000 Hz genügt bereits praktisch in fast allen Fällen.
  • Das Verfahren nach der Erfindung zum Prüfen des Mikrophoneffektes von Elektronenröhren weist den Vorteil auf, daß in demselben keine unterschiedlichen Frequenzen eine Rolle spielen, sendern die integrale Wirkung des gesamten gewählten Frequenzbereiches durch einen einzigen numerischen Wert gekenuzeichnef wird. Außer für Laboratoriumszwecke eignet sich das Verfahren vorteilhaft auch zur Anwendung in der Massenfabrikation zum Untersuchen und Sortieren der fertigen Röhre in bezug auf ihren Mikrolorlefelrt.
  • Da durch das Verfahren die zulässige maximale Mikrophonef elctneigùrlg der Röhre mit einem einzigen Zahlenwert gekennzeichnet werden kann, werden die zu untersuchenden Röhren der beschriebenen Prüfmig unterworfen und die sich als Resultate ergebender Meßwerte mit einem im voraus festgesetzten Maximum verglichen. Auf diese Weise kann es festgestellt werden, ob die Röhre in bezug auf den Mikrophoneffekt den gestellten Forderungen entspricht oder als Ausschuß zu bewerten ist.
  • PATENTANSPRUCEIE 1. Verfahren zur Untersuchung des Mikrophoneffektes von Elektronenröhren unter Verwendung mechanischer Schwingungen und durch Messung der hierdurch im Anodenkreis entstehenden Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß die zu untersuchende Röhre zwischen beliebigen Frequenzgrenzen durch ein mechanisches weißes Rauschen erregt wird.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische weiße Rauschen mit Hilfe eines Rauschgenerators und eines elektromechanischen Wandlers erzeugt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Anodenkreis der zu untersuchenden Röhre durch das mechanische weiße Rauschen entstandene Spannung nach Zwischenschaltung eines elektronischen Verstärkers gemessen wird.
    4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu untersuchende Röhre die Erregerschwingungen unter einem Winkel auftreffen, der kleiner als ein rechter Winkel ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 875 696, 963 263; USA.-Patentschriften Nr. 2 399 859, 2487 599, 2 685 671, 2 721 971; Valvo-Berichte, Bd. II, Heft 1, Januar 1956, S. 38 bis 44.
DEE12898A 1956-05-14 1956-09-03 Verfahren zur Untersuchung des Mikrophoneffektes von Elektronenroehren Pending DE1032425B (de)

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