DE1045920B

DE1045920B - Zeitmessverfahren

Info

Publication number: DE1045920B
Application number: DEZ3392A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Hintze
Original assignee: Zeiss Ikon AG
Current assignee: Zeiss Ikon AG
Priority date: 1953-04-18
Filing date: 1953-04-18
Publication date: 1958-12-04

Description

Zeitmeßverfahren Um Zeiten" insbesondere kurze Zeiten, mit hoher Genauigkeit zu messen, sind eine ganze Reihe von Verfahren bekanntgeworden. Eines der ältesten ist das beim Boul,enge-Flugzeitenmesser angewandte Prinzip. Dieses Gerät gestattet die Messung von Zeiten in der Größenordnung von 0,1 Sekunden mit einer Toleranz von ±10-4 Sekunden, jedoch wird es heute im allgemeinen nur noch für Kontrollzwecke verwendet, da es sehr sorgfältig gegen Erschütterungen geschützt werden muß und einer geübten Bedienung bedarf.
Ferner ist es bekannt, Kurzzeitmessungen mit Hilfe von Oszillographen durchzuführen. Die zu messende Zeit wird auf einem Registrierstreifen photographisch aufgetragen und ihre Länge mit einer gleichzeitig aufgeschriebenen Zeitmarke verglichen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß nach jeder Messung ein photographischer Entwicklungsprozeß durchgeführt werden muß.
In neuerer Zeit haben sich elektronische Geräte eingeführt, die aber einen verhältnismäßig großen Aufwand erfordern. Ihr Meßergebnis kann auch nicht kontrolliert werden, weil keine bleibende Aufzeichnung vorhanden ist.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird für ein Zeitmeßverfahren großer Genauigkeit unter Verwendung einer magnetischen Aufzeichnung vorgeschlagen, für die Dauer der zu messenden Zeit Schwingungen mit einer von der verlangten Meßgenauigkeit abhängigen Frequenz aufzuzeichnen, deren Wiedergabe gegebenenfalls mit gegenüber der Aufnahme verminderter Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers erfolgt, wobei jede Schwingung als Impuls, vorzugsweise mit Hilfe eines Zählwerks ermittelt wird.
An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung erläutert.
Auf der rotierenden Trommel 1 liegt der endlose Streifen 2, der eine magnetisch empfindliche Schicht trägt. Der Aufzeichnungskopf 3, der gegenüber der rotierenden Trommel feststeht, ist mit dem z. B. quarzgesteuerten Hochfrequenzgenerator4 verbunden, der den Aufzeichnungskopf während der zu messenden Zeit mit einer erforderlichenfalls einstellbaren Frequenz speist. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel muß so groß gewählt werden, daß die aufgezeichnete Frequenz noch gut aufgelöst werden kann. Das ist z. B. bei einer Lineargeschwindigkeit von 2,5 m/sec des Aufzeichnungsträgers leicht möglich. An Stelle des endlosen Aufzeichnungsträgers kann auch ein in einer Spirale auf der Trommel aufgewikkeltes Band dienen, wobei die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung entsprechend dem Anstieg der Spirale mit der sich drehenden Trommel, zweckmäßig automatisch gekuppelt, auf und ab bewegt wird.
Nach erfolgter Aufzeichnung wird die Trommelgeschwindigkeit so weit herabgesetzt, daß der nunmehr eingeschaltete Wiedergabekopf 5 oder der auf Wiedergabe umgeschaltete Aufzeihnungskopf 3 die einzelnen Schwingungen als Impulse aufnehmen und unter Zwischenschaltung des Verstärkers 6, gegebenenfalls gleichgerichtet, einem Schrittzählwerk 7 zuführen kann. Die Auszählung der Impulse kann auch so erfolgen, daß die Trommel nach erfolgter Aufzeichnung stillgesetzt und mit verminderter Geschwindigkeit in umgekehrter Richtung abläuft, so da.ß die Auszählung von rückwärts erfolgen kann.
Die Beschaffenheit der für dieses Verfahren benötigten Aufzeichnungsträger ermöglicht bei einer Bandgeschwindigkeit von 15 cm/sec eine Frequenz von 10 000 Hz noch einwandfrei aufzuzeichnen. Steigert man die Bandgeschwindigkeit auf 1,5 m/sec, so können dementsprechend noch 105 Hz und bei einer Bandgeschwindigkeit von 15 m/sec sinngemäß 10s Hz aufgezeichnet werden. Die Bandgeschwindigkeit wird man je nach der verlangten Toleranz wählen. Wird z. B. eine Toleranz der Zeitmessung von ± 10--4 Sekunden verlangt, so wird man eine Frequenz von 104 Hz verwenden. Der Aufzeichnungsträger müßte also mit einer Geschwindigkeit von 15 cm/sec laufen.
Für den Gleichlauf des Aufzeichnungsträgers sind keine besonderen Aufwendungen erforderlich, da die Meßtoleranz durch ihn nicht beeinflußt wird. Die Zeitmessung geschieht nämlich nicht durch die Bestimmung der aufgezeichneten Frequenz, sondern durch Auszählung der einzelnen, zweckmäßig gleichgerichteten Impulse.
Soll beispielsweise eine Zeit von 0,1 Sekunden mit einer Toleranz von ± 10-4 Sekunden gemessen werden, so verwendet man, wie bereits ausgeführt, zweckmäßig eine Oszillatorfrequenz von 104 Hz. Man erhält infolgedessen insgesamt 10 000 Impulse. Wird für die Zählung ein normaler Telephongesprächszähler, der mit einer Maximalgeschwindigkeit von etwa 25 Impulsen /sec zählen kann, benutzt, so dauert das Auszählen dieses Vorganges 10 000 : 25 = 400 Sekunden.
Wenn diese Zeit abgekürzt werden soll, können z. B. Spezialzählwerke verwendet werden, die etwa 500 Impulse/sec erfassen. Falls auch dies noch nicht befriedigt, können einfache elektronische Zählwerke zur Anwendung kommen. Außerdem ist es auch möglich, bei der Aufzeichnung z. B. jeden zehnten Impuls durch eine besonders große oder kleine Amplitude zu kennzeichnen.
Eine andere Maßnahme zur Verkürzung der Ablesezeit besteht darin, mehrere Wechselströme unterschiedlicher Frequenz gleichzeitig aufzuzeichnen und bei der Wiedergabe die Impulse der höheren Frequenz nur am Anfang und Ende der Aufzeichnung abzuzählen, während der Mittelteil, beginnend mit der ersten und endend mit der letzten Übereinstimmung, mit einem Impuls der niederen Frequenz nach letzteren abgezählt wird. Die Gesamtzeit für das Auszählen wird bei Verwendung von beispielsweise 105 und 104 Frequenzen annähernd im Verhältnis 1:10 herabgesetzt.
Nach dem gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Verfahren ist es möglich, Zeitmessungen mit beliebiger Meßtoleranz durchzuführen, da sie lediglich durch die vorzunehmenden Schaltvorgänge bestimmt wird, die die zu messende Zeit begrenzen.
Außerdem besitzt das vorgeschlagene Verfahren gegenüber den bekannten den Vorteil, in der Länge des zu messenden Zeitabschnitts fast nicht beschränkt zu sein, weil unter Umständen größere Bandlängen verwendet werden können und die Gleichförmigkeit der Bandgeschwindigkeit keine Rolle spielt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE- 1. Zeitmeßverfahren großer Genauigkeit unter Verwendung einer magnetischen Aufzeichnung, dadurch gekennzeichnet, daß für die Dauer der zu messenden Zeit Schwingungen mit einer von der verlangten Meßgenauigkeit abhängigen Frequenz aufgezeichnet werden, deren Wiedergabe gegebenenfalls mit gegenüber der Aufnahme verminderter Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers erfolgt, wobei jede Schwingung als Impuls, vorzugsweise mit Hilfe eines Zählwerks, ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mehrere Wechselströme unterschiedlicher Frequenz aufgezeichnet werden, deren Wiedergabe zur Verkürzung der Auszählzeit im wesentlichen sich auf die niedere Frequenz beschränkt, während die Impulse der höheren Frequenz nur am Anfang und Ende abgezählt werden, und zwar bis zur ersten bzw. ab der letzten Übereinstimmung von Impulsen beider Frequenzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur bequemeren Auszählung der einzelnen Impulse diese mit periodisch unterschiedlichen Amplituden aufgezeichnet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auszählung der Impulse in zur Aufzeichnung umgekehrter Laufrichtung des Aufzeichnungsträgers erfolgt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3,7adurch gekennzeichnet, daß die Wiedergabe mit unterschiedlicher Tonträgergeschwindigkeit vorgenommen wird, vorzugsweise derart, daß Anfang und Ende der Impulszählung mit langsamerer Geschwindigkeit als die Zwischenintervalle abgetastet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Geschichte und Stand der Entwicklung des Behmlotes, Sonderdruck aus: »Annalen der Hydrographie und Maritimen Meteorologie« der Deutschen Seewarte in Hamburg, 1924, Hefte XI und XII, S. 28 und 29; Physikalische Blätter, 1951, Heft 11, S. 492, Abs. 2; deutsche Patentschriften Nr. 621263, 585 584.