DE1616101A1

DE1616101A1 - Selektives messgeraet zur pegel- und/oder phasen-differenz- und/oder absolutpegelmessung

Info

Publication number: DE1616101A1
Application number: DE1967W0044178
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Bayer; Peter Dipl Ing Harzer; Guenther Dr Ing Hoffmann; Bernd Zabel
Original assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Current assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Priority date: 1967-06-15
Filing date: 1967-06-15
Publication date: 1977-04-14
Also published as: FR1570869A; GB1203347A; US3584295A

Description

Selektives HsSg-erüt zur Pegel- und/oder Phasen-Differenz- mid/odor Absolut ρ egelmessung

Die Brfindimg betrifft ein selektives Meßgerät zur Bestinmrung der Pegel- .und/oder Phasendifferenz zwischen eineia ersten Meßsignal und einem sweiten Meßsignal,, ins&dsonäere für die DäKpfungs- odei¹ VsrKtärkungsrjesöUög von Vierpolen., und/oder dsr Pegeldiffersns stoischen einem Meßsignai und einem Elchsignale insbesonäere for "die Äbsolutpegalnjösöung, bei dem die beiden Signale nacheinsride]!? denselben Meßkanal sur Verstärkung,

g, Filfc-tsrung xmä Messimg durchlaufen.

Es ist sine offen aufgebaute Keßanordnung sur Differenspegeltisid -phasenmessung bekannt,, bei öor eine eingeschaltete Eichleitung «nd/oder ein stufenweise einstellbarer Phasenschieber auf Gleichheit dar von siea. beiden Signalen erzeugten Ausgangssignale eingestellt wird υηά dieser Einstellung das Meßergebnis entspricht. Diese bekannte Meßanordnung hat den Nachteil, daß sie ungenaue Meßergebnisse liefert, weil die Eich?leitung bsw. der Phasenschieber mit der Jeweiligen MeßfrequWiz betrieben wird und weil sieh bei der Einstellung auf gleiche Instrumentenausschläge Ablesefehler einstellen» Außerdem hat die bekannte Meßanordnung die Nachteile, daß sie geräteaufwendig 1st und nur umständlich aufgebaut und bedient werden kann.

Die Erfindung vermeldet die geschilderten Nachteile der bekann ten Meßanordnung dadurch* daß die Eichleitung und/oder der Phasenschieber zwisehenfrequenzseitig im Meßkanal liegt, aus steuerbaren Däinpfungs« und/oder Phasendrehgliedern besteht,

" .' .'"''. BAD-OKRSlWAL ■' -2-

n tta et ι c /α-αλ c

nacheinander von beiden Signalen durchlaufen, Jeweils mittels einer Einstell- oder Steuervorrichtung unter Verwendung eines mit einem internen Heferenasignal beaufschlagten Amplitudenund/oäer Phasendiskrlrainators auf Gleichheit des Ausgangssignais mit dem Referenzsignal eingestellt und der Unterschied der sich bei den beißen Signalen ergebenden- Einstellungen der Bäünpfungsr und/oder· &ei* ■ Phasenörehgliedez· digital unä/oder analog angezeigt bzsr. ausgegeben wird. Dabei empfiehlt es sich für einen automatischen E*!eSaMauf ₅ daß die Steuervorrichtung der Dämpfungsglieäer unä/oder die Steuervorrichtung der Phasendrehglieder ^e Si-jei dauernd einerseits mit eiern Amplituden--bzw. Phasendiskrimir nator rniä. andererseits mit einere-Taktimpulsquelle verbundene Vor-Sücks/ärtssShler hat, von denen der erste die zugehörigen Bäsipfungs—" bsirf. Phaseüörehglieder steuert und von denen der sielte eine Ziffemanselgevori'iehtung steuert und bei jedem Umschalten vom ersten auf das sielte Signal sleeks Feststellung des Unterschiedes der Einstellungen der sugehörigen Dämpfungs- bzw« Phfesendrehglieder auf Null gestellt wird. Zur , Erzeugung einer im gesamten Meßbereich dem ein logarithmisches Maß darstellenden Meßwert streng proportionalen Analoganzeige und/oder eines entsprechenden* an einer Klemme verfügbaren Analogsignals ist es zweckmäßig, daß die ein logarithmisches Maß aufweisenden Dämpfungsglieder innerhalb Jeder Dekade nach dem Gewichtssatzprinzip gestaffelt sind, der sie steuernde erste Vor-RückwSrtsz'dhler und der die Digitalanzeigevorrichtung steuernde zweite Vbr-EückwSrtszähler in gleicher Welse kodiert sind und der zweite Vor-Rückwärtszähler einen Digital^Analog- Umwandler ansteuert. Auf diese Weise läßt 3ich ein wesentlich größerer Spannungsbereich logarithmleren, als dies bisher mit Hilfe aktiver oder passiver Logarithmierglieder' möglieh

709'815/04OS bad or?^:al

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand zweier Äusführungsbeispiele sehetaatisch dargestellt. Hierbei zeigt

Pig. X ein Blockschaltbild eines ersten, nur der Differenzpegelraessung dienenden Ausführungsfceispiels und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten» sowohl der Absolutpegelmessung als auch der Differenzpegel- und/oder -phasenmessung dienenden Ausführungsbeispiels.

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist ein Prüfling 1, dessen Dämpfung bzw« Verstärkung gemessen werden soll, eingangsseltig mit einem speisenden Generator 2 und ausgangsseltig mit einer ersten Buchse 3 für das erste MeSsignal verbunden. Gleichzeitig ist der Generator 2 mit einer zweiten Buchse 4 für das zweite Meßsignal verbunden. Ein drei Stellungen aufweisender Umschalter 5 verbindet in seinen beiden äußeren Stellungen entweder die Buchse 3 oder die Buchse 4 mit dem Eingang 6 eines Eingangsteilers 7* auf den ein breitbandiger Vorverstärker 8, ein von einem überlagerungsgenerator 9 gespeister Meßfrequenzumsetzer 10, ein ZF-Filter 11, ein ZF-Verstärker 12 und ein zwischenfrequenzseitiger Übertragerspannungsteller 13 folgen. Der Übertragerspannungsteiler IJ besteht aus einer Kette digital steuerbarer logarithmisch gestufter Übertrager-Dämpfungsglieder, deren Dämpfungswerte nach dem 1-2-4-8-Code binSr-dezimal gestaffelt sind und vier Dekaden umfassen* Ein mit dem Ausgang des Übertragerspannungsteilers 13 verbundener Amplitüdendiskriminator 14, an den eine Referenzspannungsquelle 15 angeschlossen ist, gibt an einen ersten Vor-Rückwärts-Zähler und an einen parallel damit angesteuerten zweiten Vor-RückwKrts- -zähler 17 ein Vorwärts- oder ein Rückwärtsstellsignal ab. Beide

BAD ORIGINAL "*"

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Zähler 16 und 17 werden parallel mit Fortschalt-Taktimpulsen gespeist, die bei großen Pegelunterschieden zwischen dem am Ausgang des Übertragerspannimgsteilers 13 liegenden ZF-Signals und der Referenzspannung 15 einer schnellen Taktlmpulsquelle und bei kleinen Unterschieden dieser Spannungen einer langsamen Taktimpulsquelle 19 entnommen werden,., die von der Zwischenfrequenz synchronisiert viird«, Diese Umschaltung zwischen den FortschalttaktiiEpulsquellen 18 und 19 erfolgt mittels eines Umschalters 2O₅, dessen Betätigungseinrichtung 21 vom Amplitudendiskriminator 14 gesteuert wird. Der Zähler 16 verstellt fortlaufend in der vorgegebenen Richtung zunächst schnell und dann langsam über eine nicht näher dargestellte Codiermatrix den Übertragerspannungsteiler 13* bis der Araplitudendiskrirainator Spannungsgleichheit feststellt und das Vorwärts« bzw. Rückwärts-Stellsignal abschaltet. Der Zähler 17 steuert über eine ebenfalls nicht näher dargestellte Codiermatrix eine Digitalanzeigevorrichtung 22. Mit dem Umschalter 5 ist ein weiterer Umschalter 25 verbunden, der bei jedem Umschalten vom ersten auf das zweite Signal (von der Buchse 3 auf die Buchse 4) den zweiten Zähler 17 und damit auch die Digitalanzeige durch vorübergehendes Schließen seines mittleren Kontaktes auf Null stellt. Sodann wiederholt sich der Abgleichvorgang des Übertragerspannungsteilers 13 auf Spannungsübereinstimmung am Araplitudendiskriminator 14 in Bezug auf die an die Buchse 4 angelegte zweite Signalspannung. Dabei läuft die Digitalanzeige (22) von Null aus auf einen Wert _s der dem Pegelunterschied der an den Buchsen 3 und 4 anliegenden Spannungen entspricht. Parallel zur Digitalanzeigevorrichtung 22 wird ein Digital-Analog-Wandler 23 angesteuert, dessen Ausgang ein

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Analoganzeigeinstrument Zk speist, das den Meßwert im gesamten vom Übertragerspannungsteiler 13 erfaßten Pegelbereich linear im logarithmlschen Maß anzeigt.

Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht in seinem Grundaufbau dem ersten Ausführungsbeisplelo Die mit den Elementen 1 bis 25 des ersten Ausführungsbeispiels übereinstimmenden Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels sind mit den*Bezugsziffern 31 bis 55 versehen. Die Ergänzungen und Erweiterungen bestehen in folgendem:

Zur Phasendifferenzmessung ist an den Ausgang des Übertragerspannungsteilers ^3-, an dem von der Pegeldifferenzmeßeinriohtung 43 bis 55 automatisch ein konstanter ZF-Pegel eingestellt wirdß eine ähnlich wie diese aufgebaute und arbeitende Phasendifferenzmeßeinriehtung angeschlossen, die aus einem Phasenschieber 56* einem Phasendiskrlminator 57» der ein Phasenreferenzsignal von einem Referenzoszillator 58 bezieht* einem ersten Vor-Rückwärtszähler 59* der über eine nicht näher dargestellte Codiermatrix die Glieder des Phasenschiebers 56 betätigt -, einem zweiten Vor-Rückwärtszähler 60, der zusammen mit dem ersten Vor-Rückwärtszähler 59 vom Phasendiskriminator 57 ein Vorwärts- oder ein Rüokwärtsstellsignal erhält und der über einen Schalter 61 von einer Betätigungsvorrichtung 61 * auf Null stellbar ist, eine Digitalanzeigevorrichtung 62, die über eine zweite nicht näher dargestellte Codiermatrix vom zweiten Vor-Rückwärtszähler 6O gesteuert wird, sowie aus einem ein Analog-Anzelgeinstrument 63 speisenden Digital-Analog-Wandler 6*t besteht. Am Referenzoszillator 58 liegt eine spannungs&fränglge Reaktanz 65, die über einen Speicherkondensator

UAD ORSQWAL .

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mit Hasse und über einen Tiefpaß 67 und einen Sehalter 68 mit einer Ausgangsklemme des Phasendiskriminators 58 verbunden ist. Während des Anliegens der zweiten Signalspannung gelangt die vom Phasendiskriminator 57 abgegebene Steuerspannung über cisn Schalter 68 und den Tiefpaß 67 an die steuerbare Reaktanz imd den Speicherkondensator 66 und hält auf diese Weise dauernd die Phase des Referenzoszillator 58 phasenstarr zu der an die zweite Meßbuchse y\ angelegten zweiten Signalspannung.

Die Betätigung der Umschalter 35*55,61 und 68 erfolgt automatisch mit Hilfe eines Taktgebers 69.

bequemen Absolutpegelmessung ist eingangsseitig ein Schalter 70 vorgesehen» mit dessen Hilfe anstelle des an der zweiten Heßbuchse 34 anliegenden zweiten Meßsignals ein intern in einem Eichspannungsmischer 71 erzeugtes Eichsignal angelegt werden kann. Der Eichspannungsmischer 71 wird einerseits vom Überlagerungsgenerator 39 und andererseits von einem auf der Zwi~ sehenfrequenz schwingenden Hilfsgenerator 72 gespeist, so daß die Frequenz der von ihm gelieferten Elchspannung genau mit der Sollfrequenz des Meßsignals übereinstimmt.

Mit dem intern erzeugten Eichsignal wird über einen Tiefpaß 73 ein Pufferverstärker 74 angesteuert« dessen Ausgang mit zwei Buchsen 75,76 verbunden ist, aus denen bei der Differenzpegel- und/oder Differenzphasenmessung der Prüfling JZ und ein Vergleichsnormal 77 gespeist werden, das auch durch eine Leitung ersetzt sein kann.

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Die Speisung von Prüfling 32 und Vergleichsnormal 77 bzw. Leitung 73 kann auch von einem separaten Generator 71 aus erfolgen.

An den Schalter 70 kann auch eine eine Fest frequenz aufweisende Eiehspannungsquelle 79 angelegt sein. In diesem Falle kann in nicht näher dargestellter V/eise der Überlagerungsgenerator 9 auf die passende Frequenz umgeschaltet oder durch einen weiteren Generator, passender Frequenz ersetzt werden»

An den Ausgang des breitbandigen Vorverstärkers 38 ist ein aus einem Gleichrichter 80 und einem mit einer Referenzspannungsquelle 81 verbundenen Differenzverstärker 82 bestehender unkalibrierter Breitbandpegelmesser angeschlossen, der hei Oberschreiten eines einstellbaren Pegedschwellwertes durch eines der beiden Signale die Dämpfung des Eingangsteilers 37 mittels eines nicht näher dargestellten Stellgliedes stufenweise erhöht, bis der eingestellte Pegelschwellwert unterschritten ist. Auf diese Weise wird eine grobe Übersteuerung des Gerätes vermieden, und es kann wahlweise rauscharm oder klirrarm betrieben werden.

Das Gerät kann mit ähnlicher Wirkung dahin abgewandelt sein, daß der Differenzverstärker 82 die Verstärkung des Breitband-Vorverstärkers 38 herabsetzt, anstatt den Breitband-Vorteiler 37 zu verstellen.

Ein vom Stellglied des Differenzverstärkers 82 angesteuerter Digital-Analog-Wandler 83 speist ein Analoganzeigeinstrument 84, das den Analogausgangswert des Gleichrichters 80 mit auswertet und so selbsttätig den breitbandig anliegenden Pegelwert angibt. -8-

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λλ,

Die zwischen dem zweiten Vor-HüekwMrtszähler 47 der Pegeldifferenzmeßeinrichtung und der sugehörigen 3Ddgitalanzeig-?~ vorrichtung 52 angeordnete, nicht näher dargestellte Codier suatrix steuert im zweit&n MeStakt {Buchst 34 am Eingang 36 des Eingangst eilers 37) über den Digit al -Analog-Umsetzer 33 ein Analoganzeig-einstrwiüefit 54₅ das den Meßwart im gesamten vom Pegelsaesser erfaßten Meßbereich linear im logayitbni MaS anzeigt, nachdem zuvor in einem ersten K*Stakt (Buohs-2 am Eingang 36) oder in einem zweiten MeBtakt der breitbandige F«gelmesssr 8ö,81-82 dan Eingangsteil«r 37 in eine Stellung verbracht hat_f die am breitbandigen Pegslmesser 80581^82 für das größere der beiden an a&n Buchsen 33*3^ anliegenden Meß~» Signale einen unterhalb des vorgegebenen Peg-elschwellwert^s liegenden Pegel ergibt.

Die Codiermatrix kann bsi der Absolutpegeliaessmig zwecks Leistungspegelanzeige in der Weise umgeschaltet werden, daß bei jedem Umschalten vom ersten Signal auf die Eichspannung keine Nullstellung* sondern eine entsprechende Voreinstellung des zweiten Vor-Rüekwärtszählers 47 erfolgt.

Die Digit al-= Analog-Wand ler 53 und 64 sind an die nicht näher dargestellten Codiermatrizen, die die zweiten Vor-Rückwärts-Zähler 47 und 60 mit den Anzeigevorrichtungen 52 und 62 verbin« den, in der Weise angeschlossen,, daß wahlweise auch eine gemischte* höhere Stellenwerte digital und niedere Stellenwerte analog wiedergebende Anzeige erfolgt, wobei die stellenwertmäßige Äuftrennung zwischen, digitaler und analoger Anzeige umschaltbar ist.

PAT V

14.12.1967

BAD ORIGINAL

7 09815/0AO6

L e e r s e i t e

Claims

Selektives Meßgerät zur Bestimmung der Pegel- und/oder Phasen« differsnz smschen einem ersten Meßsignal und eines; zweiten li&ßsigiiä'lj insbesondere für die Dämpfungs« oder Verstärtoagsisesiung von Vierpolen, und/oder der Pegaldifferetiz »wischen einem Meßsignal und einem Eichsignal, insbesondere für die Absolutpegelmessung, bei dem die beiden Signale nacheinander denselben Msßkanal zur Verstärkung,. Frequenzumsetzung, Filterung und Messung durchlaufen, wobei eine eingeschaltete Eichleitung und/oder ein stufenweise einstellbarer Phasenschieber auf Gleichheit der von den beiden Signalen erzeugten Äusgangssignale eingestellt wird "and dieser Einstellung das Meßergebnis entspricht_f dadurch gekennzeichnet, daß die Eichleitung und/oder der Phasenschieber zwischenfrequenzseitig im Meßkanal liegt, aus steuerbaren DStnpfungs- und/oder Phasendrefegliedern besteht, nacheinander von beiden Signalen durchlaufen, jeweils mittels einer Einstell- oder Steuervorrichtung unter Verwendung eines mit einem internen Referenzsignal beaufschlagten Amplituden- und/oder Phasendiskrimlnators auf Gleichheit des Ausgangssignals mit dem Referenzsignal eingestellt und der Unterschied der sich bei den beiden Signalen ergebenden Einstellungen der Dämpfungs- und/oder der Phasendrehglieder digital und/oder analog angezeigt bzw. ausgegeben wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer vorrichtung der DSmpfungsglieder {lj5 bzw. 43) und/oder die •Steuervorrichtung der Phasendrehglieder (56), Je zwei dauernd

-II- «_ftn nRlGlNAL

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einerseits mit dem Ämplitudendiskriminator (14 bzw. 44) bzw. Phassndiskrirninator (57) und andererseits mit einer Taktimpulsquell© (18 bzw, 48) verbundene Vor»Rückwärtszähler (16, 17 bzw. 46,47 bzw. 59*60) hat. von denen der erste (16 bzw. 17 bzw. 59) die zugehörigen Dämpfungsglleder (13 bzw. 43) bzw. Phasendrehglieder (56) steuert und von denen der zweite (46 bzw. 47 bzw. 60) eine Ziffernanaelgövorrichtung (22 bzw. 52 bzw. 62) steuert und bei jedem umschalten vom ersten auf das sweite Signal zwecks Feststellung des Unterschiedes der Einstellungen der zugshörigen Bärnpfungsglieder (IJ bzw. 43) bzw. Phasendrenglieöer (56) auf Null gestellt wird.

3» Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsehaltimpuls der Zähler (16,17 bzw. 46,47 bzw. 59,60) bei großen Pegel- bzw. Phasenunterschieden zwischen dem Jeweiligen Ausgangssignal und dem jeweiligen Referenzsignal einer schnellen Taktimpulsquelle (18 bzw. 48) und bei kleinen Unterschieden einer langsamen Taktimpulsquelle (19 bzw. 49) entnommen wird.

4. Gerät nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der langsame Taktimpuls von der letzten ZP des Gerätes abgeleitet ist.

5. Gerät nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die eingangsseitige Umschaltung (5) vom ersten auf das zweite Signal von Hand erfolgt.

6. Gerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eingangsseitige Umschaltung (35) vom ersten auf das zweite Signal selbsttätig und periodisch erfolgt.

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BAD Orti

7* Gerät nach Anspruch 2 und folgenden!, dadurch gekennzeichnet^ daß die ein logarithusisciies Maß aufweisenden Bärnpfungsglieder innerhalb ^eder Dekade nach dem Gewichtösätzprinsip gestaffelt sind.« der sie steuernde erste Yor-RÜekwärtssähler und der die Digitalanzeigevorriehtung steuernde zweite Vor«Rückwärtszähler in gleicher Weise kodiert sind und der zweite Vor-Hückwärtszähler einen Digital-ftnälog-Umv/aiidler zur Erzeugung einer im gesamten Meßbereich dem ein logarithmisches Maß darstellenden Meßwert streng proportionaler). Änaloganzeige und/ oder eines entsprechenden^ an einer Klemme verfügbaren Analogsignals ansteuert.

8«, Gerät naoh Anspruch 2 und 7s gekennzeichnet durch eine gemischte, höhere Stellenvierte digital und niedere Stellenwerte analog wiedergebende Anzeige,

9« Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet _s daß die stellen&ertmgßige Auftrennung zwischen digital und analoger Anzeige umschaltbar ist«

10. Gerät nach Anspruch 2^ dadurch gekennzeichnetj daß der zweite Vor-RUckwärtszähler (17 bzw. 4?) bei jedem Umschalten vom ersten auf das zweite Signal zwecks Leistungspegelanzeige anstelle auf Null auf eine entsprechende Voreinstellung gebracht wird.

lic Gerät nach Anspruch 1 oder folgenden,, dadurch gekennzeichnet _s daß das Gerät eingangsseltigeinen, gegebenenfalls kalibrier-, baren* Breitbandpegelmesser (8o»8I₀82) hat* der bei Über-

■-■.'--■"" - -BAQGPJGiNAL

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schreiten eines vorgegebenen Pegelsehwellwertes durch eines der beiden Signale einen eingangssoorteiles? (37) einschaltet bzw. verstellt und/oder die Verstärkung eines Breitband~Vorverstärkers (38) herabsetzt.

12. Gerät nach Anspruch 11 ₉ dadurch gekennzeichnet,, daß der Pegelschwellwert einstellbar ist.

ι 5· Gerät nach Anspruch 1 oder folgenden* dadurch gekennzeichnet, daß es eingangsseitig einen Umschalter (70) hat, der ihm als aweites Signal entweder ein zweites Meßsignal oder eine vor zugsweise intern erzeugte Eiehspasmung zuführt.

14. Gerät nach Anspruch 1 cder 13* dadurch gekennzeichnet, daß es als internen raitafogestinsnten Eichspannungsgenerator einen Eichspannungsmischer (71) hat, der von einem Trägerfrequenzgenerator (39) der Frequenzumsetzerstufe (4o) und einem auf der ersten Zwischenfrequenz schwingenden Hilfsgenerator (72) gespeist wird.

15. Gerät nach Anspruch Ik₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Eichspannungsmischer (71) einen als Signalgenerator dienenden Sendeverstärker (7^) ansteuert.

PAT K/W5
I4.6.19Ö7

70981S/-OA06