DE1516248C3 - Elektrisches Meßgerat insbesondere Spiegeloizilloskop - Google Patents

Description

selbstverständlich, daß diese Windungen in Reihe oder parallel mit einer gleichen Wicklung liegen, die auf dem nicht dargestellten Magnetkreis angebracht ist, der zu dem Stabmagnet 6 b gehört, wobei diese letztere Wicklung jedoch, in üblicher Richtung gespult oder verbunden ist, damit die Stabmagnete 6 a und 6 b sich in der gleichen Richtung unter dem Einfluß der erzeugten magnetischen Felder drehen. Die Drehrichtung kann beispielsweise diejenige sein, die die Aufhängeelemente Aa und 4 b in Richtung des Pfeiles »α« mitnimmt. Ebenso sind die Windungen 11 um den Mittelabschnitt des Magnetkreises 9 gelegt, und diese Windungen sind mit einer Wicklung verbunden, die auf dem (nicht dargestellten) Magnetkreis montiert ist, der zu dem Stabmagnet Ib gehört, um die Aufhängeelemente 5 α, 5 b in einer Richtung wie etwa der des Pfeiles »6« zum Drehen zu bringen. ■ F i g. 2 und 3 stellen ins einzelne gehend eine Ausführungsform eines Spiegeloszilloskops nach der Erfindung unter Verwendung der kinematischen Prinzipien dar, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind; in Anbetracht der verhältnismäßig geringen Abmessungen der Bestandteile des Gerätes sind jedoch die Meßstäbe gewisser Teile verändert, um die wesentlichen Organe gut zu zeigen, wie beispielsweise die Stabmagnete. Die Bestandteile des Oszilloskops sind in einem Behälter 12 aus einem nichtmagnetischen Material zusammengebaut, wie etwa einer Aluminiumlegierung, wobei der Behälter eine im allgemeinen zylindrische Form hat und mit einem durch Schrauben 49 befestigten Deckel 24 verschlossen ist. Der Boden des Behälters 12 weist ein stumpfkegeliges mittiges Loch auf, in das eine Linse 13 eingefaßt ist. Der Behälter 12 weist zwei Schultern 14, 15 etwa am Drittel der Höhe auf. Ein Metallband 16 ist in stark gespanntem Zustand und mit jedem seiner Enden an der Schulter 14 mit Hilfe nicht dargestellter Befestigungsplatten befestigt. Das Metallband 16 trägt in seinem mittleren Teil einen Fassungsring 17, an dem einerseits zwei Stabmagnete Ta und Ib befestigt sind, und andererseits ein zweites Metallband 18 senkrecht zum Metallband 16. Das Metallband 18 ist ebenfalls stark gespannt. Es trägt in seinem mittleren Teil eine Baugruppe aus einem Spiegel 1 und den Stabmagneten 6 a und 6 b, wobei lediglich der Stab 6 b in F i g. 2 sichtbar ist. Diese Stäbe gehören zu Magnetkreisen wie etwa 19, die aus einem Eisen-Nickelblech starker anfänglicher magnetischer Permeabilität bestehen. Der Kreis 19 ist mit einer Steuerspule 20 versehen. Er weist einen normalen Luftspalt 21 auf, zwischen dem sich der Magnet 6 b befindet, aber es sind außerdem noch zwei weitere Luftspalte bei 22 a und 22 b gezeigt. Mit anderen Worten wird der Kreis 19 aus einem ersten Teil gebildet, der oben in der Figur gezeigt ist, und einem zweiten Teil, der die Polschuhe 28 umfaßt, die im Behälter 12 in der Nähe der Linse 13 angeordnet sind. Der erste Teil ist an einem Träger- oder Einstellteil 23 befestigt, der verschoben werden kann, um die Reluktanz des Magnetkreises zu regeln. Diese Verschiebung findet in einem mittigen Loch des Deckels 24 statt. Der Teil 23 wird durch einen Zapfen 26 in einer Nut geführt, und seine Bewegung wird von einem Gewindering 25 gesteuert, der am Ende der Einstellung durch eine Schraube 27 festgestellt werden kann.

In einer ziemlich gleichartigen Weise gehören die Stabmagnete Ta und Tb zu den magnetischen Kreisen 29a und 29b, die mit Spulen 30a und 306 versehen sind. Jeder der Kreise 29 a und 296 besteht aus einem Eisen-Nickelblech mit starker anfänglicher magnetischer Permeabilität und ist in Fig. 2 im Profil gezeigt, d. h. es ist nur die Stärke des Blechs gezeigt, aber es ist selbstverständlich, daß seine Kreise analog der Form des Kreises 9 in F i g. 1 abgeschirmt sind. Jeder Kreis 29 α oder 29 b hat einen obenliegenden ersten Teil, der mit Hilfe von Winkelstücken 31 a, 31 b an einem Träger- und Einstellring

ίο befestigt ist. Der Ring 32 kann im oberen Teil des Behälters 12 gleiten. Er wird durch einen Zapfen 33 geführt, und seine Bewegung wird durch einen Gewindering 34 gesteuert, der mit Hilfe einer Schraube 35 festgestellt werden kann. Andererseits wiesen die Kreise 29 a und 29 b einen zweiten Teil auf, der unten liegt und eine Art von Poljochen 36« und 36 ft bildet, die am Boden des Behälters 12 befestigt sind.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, sind alle magnetischen Kreise getrennt, und darauf ergeben sich zusätzliche Luftspalte wie etwa 22a und 22 b. Diese Luftspalte sind einstellbar, und sie gestatten es, die Reluktanz der magnetischen Kreise einzustellen, um demgemäß die Empfindlichkeit des Oszilloskops zu regeln. Aber sie sind hauptsächlich vorgesehen, um das Hindurchtreten einer Membran 37 aus Kupferfolie zu gestatten, deren Rand durch einen Gewindering 50 unter Dazwischenschalten einer Abdichtung 38 auf der Schulter 15 aufgebracht wird. Die Membran 37 sichert eine Trennwandung im Innern des Behälters 12, so daß die beweglichen Gruppen, die insbesondere aus den beiden Paaren von Stabmagneten 6 und 7 sowie den Aufhängungsbändern 16 und 18 bestehen, die sich in einem luftdicht abgeschlossenen Abteil befinden.

Dieses Abteil wird mit einer Dämpfflüssigkeit gefüllt, beispielsweise einer mit Silikon versetzten Flüssigkeit geeigneter Viskosität. Das Füllen erfolgt durch die öffnungen 39 und 40, die durch Schrauben 41 und 42 geschlossen werden können. Die Membran 37 ist elastisch genug, um die Ausdehnung der Dämpfungsflüssigkeit zu gestatten.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ist von einer Abschirmplatte 43 aus Eisennickelblech mit starker anfänglicher Permeabilität eingeschlossen, und die Gesamtheit ist in ein Gehäuse 44 eingebracht, das einen Deckel 45 aufweist, der sich auf elastische Dichtung 46 abstützt; das Innere des Deckels 45 ist ebenfalls mit einer Abschirmplatte 47 versehen. Das mittige Loch 48 des Deckels 45 ist für das Hindurchtreten der Ausgangsdrähte der Spulen bestimmt. Diese Drähte können selbstverständlich durch einen in der Figur nicht dargestellten abdichtenden Stöpsel austreten.

Obwohl eine einzige Spule auf jedem Magnetkreis der, Fig. 2 dargestellt ist, ist es möglich, mehrere Spulen auf jeden dieser Kreise zu bringen, unter der einzigen Bedingung, daß die beiden Magnetkreise, die zu einem gleichen Paar von Magneten. gehören, mit identischen Spulen versehen sind. So kann jedes Paar Magnetkreise durch· mehrere unabhängige Stromquellen gespeist werden. Insbesondere werden, um die beweglichen Gruppen in ihre Anfangsstellung zu -bringen, normalerweise Eichwicklungen vorgesehen, die mit Gleichstrom gespeist werden. Die Eichung kann auch durch mechanische, in der Figur nicht dargestellte Mittel durchgeführt werden. Der Spiegel und die Magnete des Spiegeloszilloskops gemäß der Erfindung sind an Bändern aufgehängt

und bilden eine Baugruppe, die in einem dichten Abteil eingebracht und in eine Dämpfflüssigkeit eingetaucht ist. Außerdem ist der Oszillograph vollständig gegen die äußeren Felder mit Hilfe einer Abschirmung aus einer Legierung mit hoher magnetischer Permeabilität geschützt. Dieses Gerät gibt unabhängig von seiner Stellung genaue und getreue Angaben. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Drehung der Stabmagnete la, Ib und demgemäß die Drehung der ringförmigen Fassung 17 eine Längsverschiebung der Stabmagnete 6 a, 6 & in ihrem Luftspalt hervorruft. Aber dieser Luftspalt ist genügend verlängert, damit das magnetische Feld über eine große Weite homogen bleibt, so daß die Angaben für jede Stellung der Stabmagnete 6 a, 6 b genau bleiben. Das folgende Beispiel gestattet es, die Leistungen zu verstehen, die erzielt werden können: ein Gerät, das an Nickelchrombändern von 0,2 · 0,02 mm aufgehängt ist und Stabmagnete aus Al-Ni-Co von 0,5-0,5-3 mm hat, gestattet es, einen Lichtfleck in einem festen Winkel von .0,400 Steradian mit einer Empfindlichkeit von

ίο 0,75 Mikroampere/Milliradian zu verschieben, wobei der Widerstand der Spulen ungefähr 4000 Ohm beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 bewegliche Magnetsystem an zu letzteren senkrecht Patentansprüche: stehenden, den Innenring in einem zu ihm konzen trischen Außenring haltenden Aufhängeelementen

1. Elektrisches Meßgerät, insbesondere Spiegel- angeordnet ist. Die Bewegungen des Spiegels werden osziiloskop, mit einem durch die Einwirkung 5 hierbei also durch die in den Ringen sitzenden Aufzweier rechtwinklig zueinander angeordneter Ma- hängeelemente gesteuert, die jeweils zwei bewegliche gnetsysteme ausgelenkten kardanisch aufgehäng- Magnete besitzen, deren Magnetfelder den Beweten Spiegel, dadurch gekennzeichnet, gungen des Spiegels mithin proportional sind und daß das erste drehbewegliche Magnetsystem (6 a, sich daher leicht messen lassen.

6 b) auf den Spiegel (1) mittig innerhalb io In der Zeichnung ist ein elektrisches Meßgerät der

eines Ringes (2) haltenden Aufhängeelementen erfindungsgemäßen Art in einer beispielsweise ge-

(4a, 4 b) sitzt und das zweite hierzu senkrecht wählten Ausführungsform schematisch veranschau-

drehbewegliche Magnetsystem (7 α, 7 b) an zu licht. Es zeigt >

letzteren senkrecht stehenden, den Innenring F i g. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht,

(2) in einem zu ihm konzentrischen Außenring 15 die dazu bestimmt ist, die kinematischen Prinzipien

(3) haltenden Aufhängeelementen (5 α, 5 b) ange- des Oszilloskops nach der Erfindung zu veranschauordnet ist. liehen und auch Angaben über die räumliche Anord-

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn- nung gewisser Organe zu machen,

zeichnet, daß die drehbeweglichen Magnetsysteme F i g. 2 eine Drauf- und Schnittansicht, die in ver-

nach Art von Thomsongalvanometern (Lord 20 einfachter Form ein Osziiloskop nach der Erfindung

Kelvin) zwei bewegliche Magnete (6 a-6 b, Ia-Ib) darstellt, wobei der Mechanismus des Gerätes in der

in astatischer Anordnung unter Aufhängung Richtung des Pfeiles A der Fig. 1 gezeigt ist, und

mittels Torsionsband (16 bis 18) aufweisen. F i g. 3 eine Schnittansicht nach der Ebene C-C

3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn- der F i g.

2. In F i g. 3 ist der Mechanismus in Richzeichnet, daß es in einem Gehäuse (44) enthalten 25 tung des Pfeiles B der F i g. 1 gezeigt.

ist, das eine magnetische Abschirmplatte (43) Im Mittelpunkt des in F i g. 1 dargestellten Geräts

aufweist. befindet sich ein Spiegel 1. Er ist von zwei einander

4. Meßgerät nach den Ansprüchen 2 und 3, konzentrischen Ringen 2 bzw. 3 umgeben. Der Spiedadurch gekennzeichnet, daß die drehbeweg- gel 1 ist an zwei Aufhängeelementen 4 α und 4 b belichen, mit den Torsionsbändern (16 bis 18) ver- 30 festigt, die auf diametral entgegengesetzten Punkten bundenen Magnete (6a-6b, Ία-Tb) in einem ab- des Innenringes 2 drehbar gelagert sind, der an zwei gedichteten, eine Dämpfungsflüssigkeit enthalten- Aufhängeelementen 5 α und 5 b befestigt ist, die auf den Abteil (37, 39, 40) untergebracht sind. diametral entgegengesetzten Punkten des Außenringes 3 drehbar gelagert sind. In Fig. 1 sind Dreh-

35 zapfen als Aufhängeelemente dargestellt,, um die

Kinematik des Systems klarer wiederzugeben. Aber

es ist selbstverständlich, daß das Gerät nach der Erfindung vorzugsweise an Torsionsbändern aufgehängt ist, die die Drehbewegungen unter gleichartigen Be-

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Meßgerät, 4° dingungen sicherstellen.

insbesondere Spiegeloszilloskop, mit einem tiurch die Die Aufhängeelemente 4 a und 4 b stehen senk-

Einwirkung zweier rechtwinklig zueinander angeord- recht zu den Aufhängeelementen 5α und 5 b; demzuneter Magnetsysteme ausgelenkten, kardanisch auf- folge ist der Spiegel 1 in einem Kardangelenk angegehängten Spiegel. ordnet und kann jede beliebige Neigungsstellung ein-

Es ist bereits ein Meßgerät dieser Art bekannt 45 nehmen. Zwei Stabmagnete 6 a, 6 b sind auf jedem (deutsche Auslegeschrift 1130 064) dessen Spiegel der Aufhängeelemente 4a, 4 b befestigt. Die Staban einem Kupplungsglied, beispielsweise an einem magnete stehen senkrecht zu den Aufhängeelementen, Kardangelenk befestigt ist, dessen Bewegungen von und ihre Pole sind durch die Zeichen N und 5 in einem Faden gesteuert werden, der sich in dem Ma- F i g. 1 gekennzeichnet und sind einander entgegengnetfeld des Luftspaltes zweier senkrecht zueinander 50 gesetzt gemäß einer üblichen Anordnung vorgesehen, stehender fester Elektromagnete befindet. Bei diesem um statische Vorrichtungen zu bilden, insbesondere Oszillographenmeßwerk wird ein stromdurchflossener die beweglichen Gruppen von Magnetgalvanometern Leiter im Magnetfeld ausgelenkt; diese Auslenkung nach Thomson. Analog dazu sind zwei weitere Staberfolgt je nach den angelegten Magnetfeldern in zwei magnete 7 a, Tb an den Aufhängeelementen 5 a, 5 b Richtungen. Dieses Meßwerk arbeitet nach einem 55 befestigt. Die beiden Stabmagnetpaare 6α-6ί> und anderen physikalischen Prinzip als das hier behan- Ta-Tb stehen senkrecht zueinander, wenn sich der delte Meßgerät. Spiegel in Ausgangsstellung befindet. Jeder Stab-

Seiner Schaffung liegt die Aufgabe zugrunde, es so magnet unterliegt einer magnetomotorischen Kraft, einzurichten, daß die Bewegungen des Spiegels pro- die in dem Luftspalt eines Magnetkreises erzeugt portional der Feldstärke des an die beweglichen Ma- 60 wird. Um die Figur zu vereinfachen, sind lediglich gncte angelegten Magnetfeldes sind und sich somit die Magnetkreise 8 und 9 gezeigt, die zu den Maleicht messen lassen, gneten 6 a und Tb gehören. Der Magnetkreis 9 ist Diese Aufgabe ist bei einem solchen elektrischen abgeschirmt und teilweise geschnitten dargestellt, um Meßgerät der eingangs genannten bekannten Bau- eine bessere Ansicht zu ermöglichen. Es ist selbstweise dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß das erste 65 verständlich, daß mit den Stabmagneten 6 b und Tb drehbewegliche Magnetsystem auf den den Spiegel Magnetkreise verbunden sind, die den Kreisen 8 mittig innerhalb eines Ringes haltenden Aufhänge- und 9 identisch sind. In Fig. 1 sind einige Windunelementen sitzt und das zweite hierzu senkrecht dreh- gen 10 um den Magnetkreis 8 gezeigt, und es ist