DE2343569A1

DE2343569A1 - Frequenz-analysator

Info

Publication number: DE2343569A1
Application number: DE19732343569
Authority: DE
Inventors: Seigo Ando; Toshihiro Mori
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1972-08-29
Filing date: 1973-08-29
Publication date: 1974-03-21
Also published as: FR2198143B1; US3863141A; JPS4943675A; FR2198143A1

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.

TELEFON: SAMMEL-NR. 225341 8 MÜNCHEN 2, TELEX 529978 BRÄUHAUSSTRASSE 4 TELEGRAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-809, BLZ 700100 8O BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

KTO.-NR. 397997, BLZ 70030600

3/Li
48P472-02

Nippon Kokan Kafoushiki Kaisha, Tokyo/Japan

Frequenzanalysator

Die Erfindung betrifft einen Frequenz-Analysator mit einem Verstärker und einer Rückkopplungsschaltung mit einem Frequenz-Trennvermögen, und insbesondere einen Frequenz-Analysator, der bezüglich eines Niederfrequenzbandes eine außerordentlich hohe Trennschärfe aufweist.

Ein Frequenz-Analysator wird bei einem Wirbelstrom-Fehlerdetektor verwandt, um das Vorhandensein von irgendwelchen Fehlern, beispielweise in einem metallischen Körper, festzustellen. Ein bekannter Wirbelstrom-Fehlerdetektor weist eine Meßspule auf, die mit einem Arm einer Brückenschaltung verbunden ist, der von einem Generator ein Bezugssignal geliefert wird, um einen Fehler mit Hilfe eines Wirbelstromes festzustellen. Die Meßspule ist in der Nähe des auf Fehler zu prüfenden, metallischen Körpers angeordnet. Der durch einen magne-

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tischen Fluß, der von der Meßspule ausgeht, erzeugte Wirbelstrom in einem metallischen Körper zeigt an der Stelle eines Fehlers eine sich ändernde Stärke, was zu einer Änderung der Impedanz der Meßspule und folglich des Ausgangssignals von der Brückenschaltung führt. Ein Ausgangssignal von der Brückenschaltung wird zusammen mit einem Signal, das durch eine geeignete Phasenverschiebung des ursprünglichen Bezugssignals mit einer Vergleichsphase ausgebildet ist oder zusammen mit dem Ausgangssignal des Generators einem Synchrondetektor geliefert, um es einer Bestimmung des Gleichlaufes zu unterwerfen. Die Frequenz eines Meßausgangssignals wird durch ein Filter analysiert. Damit wird beim bekannten Wirbelstrom-Fehlerdetektor ein Filter als Frequenzanalysator verwandt. Da im allgemeinen niedrige Frequenzen analysiert werden, ist das Filter ein Bandpaßfilter, das aus einer integrierenden Schaltung besteht, die einen Widerstand und einen Kondensator enthalt und mit einer Differenzierschaltung kombiniert ist. Die integrierende Schaltung beseitigt den Träger eines Bezugssignals, der im Ausgangssignal enthalten ist, das von der Bestimmung ■des- Gleichlaufes abgegeben wird, und ebenfalls eine Signalkomponente vom Hochfrequenzband. Ein die integrierende Schaltung verlassendes Signal wird zur Differenzierschaltung geleitet, die eine Signalkomponente des Niederfrequenzbandes beseitigt.

Jedoch haben die oben genannte integrierende Schaltung, die aus einem Widerstand und einem Kondensator besteht, und die Differenzierschaltung solche Frequenzgänge, daß die Gradienten an den steigenden und fallenden Flanken der Frequenzkurve jeweils etwa 6 dB/Oktave betragen. D.h., daß die Gradienten für die Verwendung als Analysator von niedrigen Frequenzen"beim Wirbelstrommessen nicht groß genug sind.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, einen Frequenz-Analysatcr zu liefern, der einen hervorragenden Frequenzgang selbst in bezug auf ein Niederfrequenzband zeigt. Zur Lösung dieser Auf-

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gäbe weist der erfindungsgemäße Frequenz-Analysator einen Verstärker und eine Rückkopplungsschaltung auf, die ein Frequenz- Trennvermögen zeigt und zwischen, die Eingangs- und die Ausgangsklemme des Verstärkers geschaltet ist.

Im folgenden werden beispielsweise, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem schematischen Blockschaltbild das technische Prinzip einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenz-Analysators.

Fig. 2 zeigt in einem Schaltbild eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenz-Analysators.

Fig. 3 zeigt in einem Diagramm den Frequenzgang der in Fig.2 dargestellten Schaltung.

Fig. 4 zeigt das Schaltbild einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenz-Analysators. '

Fig. 5,6 und 7 zeigen konkrete Ausführungsformen von Rückkopplungsschaltungen, die bei dem erfindungsgemäßen Frequenz-Analysator verwendet werden können.

Fig. 8 zeigt das Blockschaltbild noch einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenz-Analysators.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm -der bei der Darstellung in Fig. 8 verwandten Einrichtung zum Aufnehmen eines Signales,· das die Laufgeschwindigkeit eines auf Fehler zu prüfenden metallischen Körpers angibt.

Fig. 10 stellt die in Fig. 8 dargestellte Rückkopplungsschaltung dar.

Gemäß Fig. 1 wird ein Ausgangssignal, dessen Frequenz analysiert werden soll und das von einem Synchrondetektor abgegeben wird, der in einem Wirbelstrom-Fehlerdetektor enthalten ist, zur Eingangsklemme 1 eines zugehörigen Frequenz-Analysators geleitet. Die Eingangsklemme Λ ist mit einem Ende eines Eingangs-

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Widerstandes 2 verbunden, dessen anderes Ende mit der Eingangsklemme eines Verstärkers 3 in Verbindung steht. Zwischen die Eingangs- und die Ausgangsklemme des Verstärkers 3 sind eine negative Rückkopplungsschaltung 4 und eine positive Rückkopplungsschaltung 5 geschaltet, die ein Frequenz-Trennvermögen haben» Die Ausgangsklemme des Verstärkers 3 ist mit der Ausgangsklemme des Frequeiaz-Analysators verbunden.

Ein Signal, dessen Frequenz analysiert werden soll und zur Eingangsklemme 1 des Frequenz-Analysators geleitet ist, wird durch den Verstärker 3 verstärkt. Ein verstärktes Signal wird zur Eingangsseite des Verstärkers über die negative und die positive Rückkopplungsschaltung 4 und 5 zurückgeführt. Da die positive Rückkopplungs schaltung 5 - wie oben erwähnt, ein Frequenz-Trennvermögen aufweist, wird nur ein Signal mit einer bestimmten Frequenz positiv zurückgeführt. Die Spannung eines positiv zurückgeführten Signals ändert sich nämlich mit seiner Frequenz. Damit'weist ein Ausgangssignal vom Verstärker 3, das zur Ausgangsklemme 6 des Frequenz-Analysators geleitet wird, eine bestimmte Frequenz auf. Der Verstärker 3, der die positive Rückkopplungsschaltung 5 mit dem oben genannten Frequenz-Trennvermögen enthält, verstärkt ein Eingangssignal , wodurch die Frequenz-Trennschärfe der positiven Rückkopplungsschaltung 5 größer gemacht wird, und gibt folglich von der Ausgangsklemme 6 des Frequenz-Analysators ein Ausgangssignal ab, das ein äußerst scharfes Frequenzgangbild trägt. Die bei dem Frequenz-Analysator verwandte negative Rückkopplungsschaltung 4 hat die Eigenschaft, die Verstärkung und Stabilität des Verstärkers 3 und das Signalrauschverhältnis zu erhöhen, ist jedoch zur Lösung der Aufgabe der Erfindung nicht unbedingt erforderlich.

Gemäß Fig. 2 steht die Eingangsklemme 1 des Frequenz-Analysators, die mit einem Signal versorgt wird, dessen Frequenz analysiert werden soll, mit dem Gate eines Feldeffekt-Transistors

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8 (im folgenden als FET abgekürzt) über eine Reihenschaltung in Verbindung, die aus einem Kopplungskondensator 7 zum Unterbrechen eines Gleichstromes und einem Eingangswiderstand 2 besteht. Der Drain und: die Source des FET 8 sind mit einer positiven Energieversorgungsleitung 11 und einer Erdleitung 12 jeweils über den entsprechenden Drain-Widerstand 9 und den Source-Widerstand 10 verbunden. Der Drain des FET 8 steht weiterhin mit der Basis eines NPN-Transistors 13 in Verbindung, dessen Kollektor und Emitter mit der positiven Energieversorungsleitung 11 und der Erdleitung 12 jeweils über einen entsprechenden Kollektorwiderstand 14 und einen Emitterwiderstand 15 verbunden sind. Zum Emitterwiderstand 15 ist ein Überbrückungskondensator 16 parallel geschaltet. Der Kollektor des NPN-Transistors 13 steht mit der Source des FET 8 über einen negativen Rückkopplungswiderstand 17 in Verbindung. Damit bilden der FET 8 und der NPN-Transistor 13 gemeinsam einen zweistufigen, negativ rückgekoppelten Verstärker 3.

Die Ausgangsklemme des Verstärkers 3, nämlich der Kollektor des NPN-Transistors 13, ist mit der Erdleitung 12 über eine integrierende Schaltung verbunden, die aus einem Widerstand 18 und einem Kondensator 19 besteht. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 18 und des Kondensators 19 ist mit der Erdleitung 12 über eine Differenzierschaltung verbunden, die aus einem Kondensator 20 und einem Widerstand 21 besteht. Der Verbindungspunkt des Kondensators 20 und des Widerstandes 21 steht mit dem Gate des FET 8 und weiterhin mit dem Emitter des NPN-Transistors 13 über einen Vorspannungswiderstand 22 in Verbindung. Die integrierende Schaltung, die aus dem Widerstand 18 und dem Kondensator 19 besteht, und die Differenzierschaltung, die aus dem Kondensator 20 und dem Widerstand 21 besteht, bilden gemeinsam ein Bandpaßfilter 23, das als positive Rückkopplungsschaltung in Hinblick auf den Verstärker 3 wirkt. Ein zusammengesetztes Widerstandselement, das in der Differenzierschaltung, die im Bandpaßfilter 23 enthalten ist, in Wirklichkeit als ein Wider-

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stand wirkt, besteht aus dem Widerstand 21, dem Überbrückungswiderstand 22 und dem Eingangswiderstand 2. Die Mittenfrequenz f Q des Bandpaßfilters 23 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden?

f₀ = 1/2Tf R₀C₀ (Hz)

wobei Cq = Kapazität der Kondensatoren 19 und 20 und

Rq = Widerstandswert der Widerstände 2,18 und 21 ist.

Wenn ein Signal, dessen Frequenz analysiert werden soll, der Eingangsklemme 1 des Frequenz-Analysators, der - wie oben beschrieben - aufgebaut ist, geliefert wird, wird dieses Signal im gewünschten Ausmaß durch den zweistufigen, negativ rückgekoppelten Verstärker 3 verstärkt und zur Ausgangsklemme 6 des Frequenz-Analysators geleitet. Diejenigen der Signale, die zur Ausgangsklemme 6 geleitet werden, die die vorgeschriebene Frequenzbänder tragen, werden durch das Bandpaßfilter 23 gefiltert und positiv zur Eingangsklemme des Verstärkers 3 zurückgeführt. Eine po.sitive Rückkopplungsspannung, die zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, entsteht nämlich mit den Signalen, die die gewählten Frequenzbänder aufweisen. Dementsprechend wird der gewünschte Frequenzbandanteil des Signales, dessen Frequenz analysiert werden soll, und das der Eingangsklemme des Frequenz-Analysators geliefert wird, selektiv verstärkt, so daß er, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, einen sehr scharfen Verlauf der Frequenzen mit den resultierenden Ausgangsspannungen zeigt. In Fig. 3 betragen die Gradienten jeweils 28 bis 30 dB/Oktove, ein V/ert, der etwa 4- bis 5-mal größer ist als der bei den herkömmlichen Vorrichtungen möglich Wert, wodurch bewiesen ist, daß der erfindungsgemäße Frequenz-Analysator hervorragend arbeitet.

Gemäß Fig. 2 kann der positive Rückkopplungswert, der

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durch das Bandpaßfilter 23 erhalten wird,' dadurch eingestellt werden, daß die Filtereigenschaft gesteuert wird. Weiterhin kann die Mittenfrequenz eines Ausgangssignales vom Bandpaßfilter 23 dadurch geändert werden, daß die Mittenfrequenz fq des Filters verändert wird. Sämtliche oben genannten Einstellungen können durch Veränderung der Werte der Schaltelemente erzielt werden, die das Bandpaßfilter 23 "bilden.

Im folgenden wird anhand von Fig. 4 eine andere Ausführungs- . form des erfindungsgemäßen Frequenzanalysators beschrieben. Die Eingangsklemme 1 des Frequenzanalysators steht mit dem Gate des FET 8 über den Eingangswiderstand 2 und den Kopplungskondensator 7 in Verbindung. Die Sourcen der FETs 8 und 24 sind gemeinsam mit der Erdleitung 12 über entsprechende Source-Widerstände verbunden. Der Drain des FET 24 steht mit der positiven Energieversorgungsleitung 11 über einen entsprechenden Drain-Widerstand 25 in Verbindung. Das Gate des FET 8 ist mit der Erdleitung 12 über einen Vorspannungswiderstand 26 verbunden. Die FETs 8 und 24 bilden gemeinsam, einen Differentialverstärker 27, dessen Ausgangssignal von dem Drain des FET 24 zur Basis des NPN-Transistors 13 geleitet wird. Der negative Fückkopplungswiderstand 17 ist zwischen den Kollektor des NPN-Transistors 13 und den Verbindungspunkt des Widerstandes 2 mit dem Kondensator 7 geschaltet. Das Bandpaßfilter 23 ist zwischen eine mit dem Kollektor des NPN-Transistors 13 verbundene Klemme 28 und eine mit dem Gate des FET 24 verbundene Klemme 29 geschaltet.

Bei der oben beschriebenen Schaltungsanordnung wird ein der Eingangsklemrae 1 geliefertes Eingangssignal durch den Differentialverstärker 27 und weiter durch den NPN-Transistor 13 verstärkt und danach zum Gate des FET 24 zurückgeführt. Wie bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform zeigt dementsprechend der negativ rückgekoppelte Verstärker 3, der aus dem Differentialverstärker 27 und dem NPN-Transistor 13 besteht,

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Verstärkungseigenschaften, die eine sehr scharfe Frequenztrennung bewirken. Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform, bei der ein Eingangssignal und ein positiv rückgekoppeltes Signal über getrennte Leitungswege laufen, bietet den Vorteil einer großen Eingangsimpedanz und einer kleinen Ausgangsimpedanz, wodurch die Arbeit der Schaltung stabilisiert wird.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform kann die positive Rückkopplungsschaltung mit dem Frequenztrennvermögen, die zwischen die Klemmen 28 und 29 geschaltet ist, durch eine der in den Fig· 5 bis 7 dargestellten Schaltungen ersetzt werden.

Auch durch eine solche Anordnung wird dieselbe Wirkung erreicht. Eine diese Rückkopplungsschaltungen, die bestimmte Filtereigenschaften haben, kann zwischen die Klemmen 28 und 29 geschaltet werden. Die Rückkopplungsschaltung von Fig. 5 weist einen V/iderstand R₁ und einen Kondensator C₁ , die in Reihe zwischen die Klemmen 28 und 29 geschaltet sind, und einen Widerstand R₂ und einen Kondensator Cp auf, die parallel zwischen die Klemme 29 und die Erdklemme geschaltet sind. Die den Filtereigenschaften der in Fig. 5 dargestellten Rückkopplungsschaltung zugehörige Mittenfrequenz f_Q kann durch, die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

^f0 -

[Hz]

^2iTl/Rl^R2^Cl^C2

Unter der Annahme, daß R₁ = R₂ = R und C₁ = Gg, = C ist, ergibt sich

f₀ =

27TRC

Die positive Rückkopplungsschaltung oder das Filter von Fig. 6 weist eine Reihenschaltung der Kondensatoren C₁ und Cp, einen

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Widerstand R..., der parallel zwischen die Klemmen 28 und 29 geschaltet ist, und einen Widerstand Rpι der zwischen den Verbindungspunkt der Kondensatoren C₁ und C₂ und die Erde geschaltet ist. Die den Filtereigenschaften der Rückkopplungsschaltung von Fig. 6 zugehörige Mittenfrequenz ±q kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

[Hz]

Unter der Annahme, C^ = C₂ = C ergibt sich ^f 0 ⁼ [Hz]

Der Widerstand R-. hat im allgemeinen einen größeren Widerstandswert als der Widerstand R₂, und je größer das Verhältnis des Widerstandswertes des Widerstandes R/ zu dem des Widerstandes R₂ ist, umso schärfer ist die Kurve des Frequenzganges der Rückkopplungsschaltung von Fig. 6.

Die positive Rückkopplungsschaltung oder das Filter von Fig. 7 weist einen Widerstand R, der zwischen die Klemmen 28 und 29 geschaltet ist, und eine Induktivität L und einen Kondensator C auf, die parallel zwischen den Klemme 29 und die Erde geschaltet sind. Die den Filtereigenschaften der Rückkopplungsschaltung von Fig. 7 zugehörige Mittenfrequenz fp kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

.^f° 2TT/LC

Die oben genannten Filter der Fig. 5,6 und 7 zeigen selbst keine sehr scharfe Kurve des Frequenzganges. Wenn sie jedoch beispielsweise mit dem negativ rückgekoppelten Verstärker 3 von Fig. 4 kombiniert werden, dann können diese Filter ein ver-

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stärktes Ausgangssignal erzeugen, das eine sehr scharfe Frequenzgangkurve trägt,wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.

Im folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenz-Analysators zusammen mit einem Wirbelstrom-Fehlerdetektor verwandt wird. Die Wirbelstrom-Fehlermessung erfolgt dadurch, daß ein bandförmiger Metallstreifen, der auf das Vorhandensein von Fehlern geprüft werden soll, mit einer bestimmten Geschwindigkeit laufen gelassen wird und eine Meßspule in der Nähe des laufenden, bandförmigen Metallstreifen angeordnet wird. Wenn in diesem Fall der Metallstreifen mit einer festen Geschwindigkeit relativ zur Meßspule laufen gelassen wird, ergeben sich die physikalischen Eigenschaften eines festgestellten, fehlerhaften Bereiches des Metallstreifens dadurch, daß die Mittenfrequenz eines Ausgangssignals vom Wirbelstrom-Fehlerdetektor gemessen wird. Eine unregelmäßige Geschwindigkeit des laufenden Metallstreifens würde jedoch Informationen über diese fehlerhaften Bereiche liefern, die von genau gemessenen Informationen abweichen. Wenn die dem Frequenzgang des Bandpaßfilters zugehörige Mittelfrequenz f durch ein elektrisches Signal geändert wird, das die Laufgeschwindigkeit des zu untersuchenden Metallstreifens zu einem bestimmten Zeitpunkt angibt, dann wird der Wirbelstrom-Fehlerdetektor immer den Zustand eines festgestellten Fehlers, unabhängig von der Laufgeschwindigkeit des Metallstreifens anzeigen. Wie es in Fig. 8 dargestellt ist, ist es dazu ratsam, von einem die Geschwindigkeit in ein elektrisches Signal umwandelnden Wandler 31 ein Signal mit einer Spannung zu erzeugen, die die Laufgeschwindigkeit des zu untersuchenden Metallstreifens angibt,und diese Spannung des Signales an die positive Rückkopplungsschaltung 5 anzulegen, die einen Widerstand oder einen Kondensator enthält, dessen Wert sich mit der Spannung des Geschwindigkeitssignales ändert. Durch dieses Verfahren wird autr matisch die Mittenfrequenz f_Q, die zum Frequenzgang des Bandpai. filters gehört, geregelt.

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Fig. 9 zeigt die Anordnung des die Geschwindigkeit in ein elektrisches Signal umwandelnden Wandleis 31, der ein Tachometer 34 enthält, dessen Rolle 33 so angeordnet ist, daß sie mit einem metallischen Körper 32 in Berührung steht, der auf das Vorhandensein von Fehlern geprüft werden soll, wodurch ein Signal erhalten wird, das die Laufgeschwindigkeit des metallischen Körpers 32 angibt. Dieses Geschwindigkeitssignal wird zu einem Integrator 35 geleitet, wo eine pulsierende Rauschkomponente vom Geschwindigkeitssignal "beseitigt wird. Damit versorgt der Integrator 35 die positive Rückkopplungsschaltung von Fig. 8 mit einem Spannungssignal, das eine Amplitude aufweist, die der Laufgeschwindigkeit des metallischen Körpers entspricht.

Ein Ausgangssignal vom Integrator 35 wird dem Gate eines FET

37 geliefert, der in der Wien-Brückenschaltung von Fig. 10 enthalten ist. Der Drain des FET 37 ist über einen Kondensator geerdet und ebenfalls mit einer Seite eines Kondensators 40 über einen Widerstand 39 verbunden. Die gegenüberliegende Seite des Kondensators 40 steht' mit der Eingangskiemrae 1 des Frequenz-Analysators über Widerstände 41 und 42 und ebenfalls mit der Ausgangsklemme 6 des Analysators in Verbindung. Die Ausgangssignale der Wien-Brückenschaltung 36 werden vom Verbindungspunkt des Kondensators 38 mit dem Widerstand 39 sowie vom Verbindungspunkt der Widerstände .41 und 42 abgegeben. Die so abgenommenen AusgangesIgnale werden der Umkehr- und Nichtumkehreingangsklemme des Verstärkers 3 geliefert. Unter der Annahme, daß in der V/i en- Brückenschaltung 36 der Widerstand 39 einen Widerstandswert R₁, der FET 37 einen Widerstand RF zwischen dem Drain und der Source und die Kondensatoren 40 und '

38 Kapazitäten C₁ und C₂ jeweils aufweisen, kann die Mittenfrequenz f_Q, die dem Frequenzgang der Wien-Brückenschaltung zugeordnet ist, durch die folgende Gleichung ausgedrückt v/erden: _Λ

^fo =

₁C₂R₁

8 1*2/

₁₂₁

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Ein Ausgangssignal vom Wirbelstrom-Fehlerdetektor, das der Eingangsklemme des Frequenz-Analysators geliefert ist, wird zum Verstärker 3 über den Widerstand 42 geleitet, damit eine Signalkomponente um die Mittenfrequenz fq herum selektiv verstärkt wird. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich, der Innenwiderstand RF des FET 37 mit der Laufgeschwindigkeit des Metallkörpers 32, was zu einer Änderung in der Mittenfrequenz fg der Wien-Brückenschaltung 36 führt.

Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen war die positive Rückkopplungsschaltung so ausgebildet, daß sie ein Frequenz-Trennvermögen aufwies. Dieselbe Wirkung kann jedoch auch dadurch erreicht werden, daß der negativen Rückkopplungsschaltung ein ähnliches Frequenz-Trennvermögen gegeben wird.

Wenn bei den in den Fig.. 8 bis 10 dargestellten Ausführungsformen das Material und die Laufgeschwindigkeit eines zu prüfenden Gegenstandes 32 im voraus festgelegt sind, dann ist es möglich, den Zustand eines Fehlers im zu prüfenden Gegenstand 32 mit einer bestimmten Genauigkeit dadurch festzustellen, daß die Frequenz eines Ausgangssignals von der Ausgangsklemme 6 des Frequenz-Analysators geprüft wird, da die Frequenz eines Ausgangssignals vom Analysator in einer bestimmten Beziehung zu dem Zustand des Fehlers steht. Wenn weiterhin der Zustand des Fehlers für jede Metallcharge, die von einem Ofen hergestellt wird, vorhergesagt werden kann, kann umgekehrt die Laufgeschwindigkeit des zu prüfenden Gegenstandes aus der Frequenz eines Ausgangssignals vom Frequenz-Analysator vorhergesagt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Frequenz-Analysator, gekennzeichnet durch eine Eingangsklemme, der ein Signal geliefert wird, dessen Frequenz analysiert werden soll, einen Verstärker, der das von der Eingangsklemme abgegebene Eingangssignal empfängt,und eine Rückkopplungsschaltung, die ein Frequenz-Trennvermögen aufweist und zwischen die Eingangs- und die Ausgangsklemme des Verstärkers geschaltet ist.

2. Frequenz-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rtlckkopplungsschaltung eine negative Rückkopplungsschaltung ist.

3. Frequenz-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker einen negativ rückgekoppelten Verstärker bildet und die Rückkopplungsschaltung eine positive Rückkopplungsschaltung ist.

4. Frequenz-Analysator nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die positive Rückkopplungsschaltung eine integrierende Schaltung und eine Differenzierschaltung enthält, von denen jede aus einem Widerstand und einem Kondensator besteht.

5. Frequenz-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein negativ rückgekoppelter Verstärker ist, der einen Differentialverstärker mit einem ersten und einem zweiten Feldeffekt-Transistor, einen Transistorverstärker zum Verstärken eines Ausgangssignals vom Differentialverstärker und einen negativen Rückkopp-

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lungswiderstand enthält, der zwischen die Ausgangsklemme des Transistorverstärkers und die Eingangsklemme des Differentialverstärkers geschaltet ist, und daß die Rückkopplungsschaltung eine positive Rückkopplungsschaltung ist.

6« Frequenz-Analysator nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die positive Rückkopplungsschaltung eine integrierende Schaltung und eine Differenzierschaltung enthält, von denen jede aus einem Widerstand und einem Kondensator gebildet ist.

7. Frequenz-Analysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Rückkopplungsschaltung einen ersten Widerstand und einen ersten Kondensator! die in Reihe zwischen die Eingangs- und die Ausgangsklerame des Verstärkers geschaltet sind, und einen zweiten Widerstand und einen zweiten Kondensator enthält, die parallel zwischen die Eingangsklemme des Frequenz-Analysators und die Erde geschaltet sind,

8. Frequenz-Analysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die RÜckkopplungsschaltung einen ersten und einen zweiten Kondensator, die in Reihe zwischen die Eingangsund die Ausgangsklemme des Verstärkers geschaltet sind, einen ersten Widerstand, der parallel zu dem ersten und zweiten Kondensator geschaltet ist, und einen zweiten Widerstand enthält, der zwischen dem Verbindungspunkt des ersten und zweiten Kondensators und die Erde geschaltet ist.

9. Frequenz-Analysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die positive RÜckkopplungsschaltung einen Widerstand, der zwischen die Eingangs- und die Ausgangsklemme des Verstärkers geschaltet ist, und eine Induktivität und einen Kondensator aufweist, die parallel zwischen die Eir> gangsklemme des Verstärkers und die Erde geschaltet sind.

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10. Frequenz-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsklemme des Analysators ein Ausgangssignal vom Wirbelstrom-Fehlerdetektor geliefert wird, und die Mittenfrequenz der Rückkopplungsschaltung mit dem Ausgangssignal eines,eine Geschwindigkeit in ein elektrisches Signal umwandelnden Wandlers veränderbar gemacht ist, der ein Signal erzeugt, das die Laufgeschwindigkeit eines Prüfgegenständes angibt, der auf das Vorhandensein von Fehlern durch den Wirbelstrom-Fehlerdetektor geprüft werden soll.

11. Frequenz-Analysator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der die Geschwindigkeit in ein elektrisches Signal umwandelnde Wandler ein Tachometer, das ein Signal erzeugt, das die Laufgeschwindigkeit des Prüfgegenstandes, der auf das Vorhandensein eines Fehlers untersucht werden soll, angibt, und einen Integrator zum Integrieren eines Ausgangssignals vom Tachometer enthält, und daß die Rückkopplungsschaltung einen Feldeffekt-Transistor mit einem Widerstand zwischen der Source und dem Drain enthält, der sich mit der Spannung eines Ausgangssignals ändert, das vom Integrator an das Gate des Feldeffekt-Transistors abgegeben wird.

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