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Schaltungsanordnung zum Eichen eines digitalen Pegelmessers
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Eichen
eines digitalen Pegelmessers, der aus einem mit der zu nessenden Spannung beaufschlagten
Spannungsmesser, eine nachgeschalteten Analog-Digital-Wandler, einem Rechenwerk
zur logarithmischen Bewertung jedes gemessenen und digitali.sierten Spannungswertes
unter Berücksichtigung eines in einen digitalen Speicher eingegebenen Bezugsapannungawertes
und einer Anzeigevorrichtung besteht.
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Dabei enthält der Spannungsmesser unter anderem Verstärkerstuien,
Mittel zur Meßbereichsumschaltung, im Falle eines Wechselspannungen bewertenden
Pegelmessers einen Meßgleichrichter und gegebenenfalls titel zur Abstimmung des
rtegeelmessers auf einzelne Frequenzen innerhalb eines zu untersuchenden Frequenzbandes,
worunter im einzelnen auch Mittel zur Frequenzumsetzung und SeleKtion der jeweils
empfangenen Spannungen verstanden werden.
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Da temperatur- und alterungsbedingte Kennwerteschwankungen die Genauigkeit
des Pegelmessers beeinträchtigen, ist es erforderlich, nach einer Reihe von Messungen
jeweils eine Eichung vorzunehmen.
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Zu diesem Zweck wird dem Pegelmesser eingangsseitig eine Eichspannung
vorgegebener Amplitude zugeführt, wobei die Verstärkung des Spannungsmessers über
Einstellmittel, die entweder manuell oder bei aufwendigeren Geräten auch mittels
selbsttätig arbeitender
Regelschaltungen bet2tigt werden, auf einen
solchen Wert gebracht wird, daß ein der Eichwechselspannung zugeordneter Sollwert
der dem Analog-Digital-Wanaler zugeführten analogen Größe, der hieraus abgeleiteten
digitalen Größe oder der Anzeigegröße erreicht wird. Eine solche Eichung setzt demnach
manuell oder elektrisch steuerbare, die Verstärkung des Spannungsmessers beeinflussende
Einstellmittel voraus und erfordert insbesondere bei. manuellem Abgleich einen beachtlichen
Zeitaufvrand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eichung von Pegelmessern
der eingangs genannten Art wesentlich zu vereinfachen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der digitale Speicher
innerhalb einer Eichphase, in der eine Bezugsspannung an den Eingang des Pegeimessers
angeschaltet ist, mit dem Ausgang des Analog-1)igital-Wandlers verbindbar ist und
daß der hierbei in den Speicher eingegebene, digitalisierte Spannungswert der logarithmiu
schen Bewertung als digitaler Bezugsspannungswert zugrunde gelegt ist.
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Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil liegt insbesondere darin,
daß durch das Ersetzen des bei den bekannten Pegelmessern in den Speicher eingegebenen,
vorbestimmten Bezugespannungewertes (Soll wert) durch den digitalisierten Spannungswert,
der beim Anlegen der Bezugsspannung tatsächlich erhalten wird (Iatwert), der eigentliche
Einstellvorgang beim Eichen entfällt und durch eine Verarbeitung des jeweiligen
Istwertes bei der Logarithmierung im Rechenwerk vollständig ersetzt wird. Daher
können die für die Eichung der bekannten Pegelmesser vorgesehenen, die Verstärkung
des Spannungsmessers beeinflussenden Einstellmittel ebenso wie die zur Durchfahrung
des Soll-Istwert-Vergleichs herangezogenen Mittel, die z.B. aus einem mit einer
Referenzspannung beaufschlagten Komparator oder aus einem digitalen Komparator mit
einem nachgeschalteten Digital-Analog-Wandler bestehen, entfallen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten,
bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt: Sig. 1 das Schaltungsprinzip
eines nach der Erfindung ausgebil deten, eichbaren Pegelmessers und Pig. 2 eine
Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 1.
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In Fig. 1 ist der Schaltungseingang 1 in der ausgezogenen Stellung
eines Umschalters S1 mit dem Eingang eines Spannungsmessers 2 verbunden, der eine
der Amplitude einer eingangsseitig anliegenden Spannung U entsprechende Gleichspannung
Ul abgibt. diese wird in einem healog-Digital-Wandler 3 in einen digitalen Spamiungswert
U2 umgesetzt. U2 gelangt in der ausgezogenen Stellung eines Umschalters S2 an den
ersten Eingang El eines Rechenwerks 4, das über einen zweiten Eingang E2 einen digitalen
Bezugsspannungswert UB zugeführt erhält Das Rechenwerk 4 bildet nun den auf UB bezogenen,
in dB angegebenen Pegelwert von U2 und damit von U gemäß der Beziehung
Der ermittelte Zahlenwert für p wird dann einer Anzeigevorrichtung 5 zugeführt und
in dieser digital angezeigt.
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Der Bezugsspannungswert U3 ist einem digitalen Speicher 6 eingegeben,
dessen Ausgang an den Eingang E2 des Rechenwerks 4 geführt ist. Im Falle einer Absolutpegelmessung
entspricht U3 dem aufgrund von internationalen Vereinbarungen festgelegten Spannungswert
U0 = 0,775 V, der dem absoluten Nullpegel entspricht, sofern die Verstärkung der
Spannung U dem Sollwert entspricht. Dabei erfolgt eine korrekte Anzeige des absoluten
Pegelwertes p der Spannung U.
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Treten jedoch auf Kennwerteschwankungen der Schaltung zurEckgehende
Anzeigefehler auf, die durch eine Verstärkungsänderung im spannungsmesser 2 ausgeglichen
werden können, so wird eine diesen
Fehler ausgleichende Eichung
des Pegelmessers in folgender Weise erhalten: Man legt den Schalter S1 in die gestrichelte
Lage um, in der er den Eingang des Spannungsmessers 2 mit einem Eichspannungsgenerator
7 verbindet, der eine Eichspamiung der Größe U0 erzeugt. Aufgrund der genannten
Fehlereinflüsse ergibt sich am Ausgang des Arialog-1)igital-Wandlers 3 ein Spannungswert
UO t s der vom Sollwert Uo abweicht. Es genügt hierbei, U0' ueber den in die gestrichelte
Lage gebrachten Umschalter 52 in den Speicher 6 als neuen Bezugsspannungswert UB
einzugeben und den zuvor gespeicherten Wert gleichzeitig zu löschen. Danit ist der
Pegelmesser automatisch so geeicht, daß wieder ein korrekter Absolutpegelwert p
von U angezeigt wird, sobald man die Umschalter S1 und S2 in ihre ausgezogenen Stellungen
bringt.
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Will man eine Relativpegelmessung durchfüren, bei der zu jeder Spannung
U e.n Relativpegelwert Pr ermittelt wird, um den sie sich von einer insbesondere
einstellbaren Referenzspannung Ur unterscheidet, so wird zur Eichung des Pegelmessers
der Umschalter S1 in der ausgezogenen Lage belassen, die Referenzspannung Ur anstelle
der zu messenden Spannung U an den Eingang 1 geschaltet und der über 2 und 3 aus
TJr abgeleitete, digitalisierte Spannungswert, der unter Umständen durch die genannte
Kennwerte schwankung der Schaltung wieder verfälscht sein kann, in der gestrichelt
gezeichneten Stellung des Umschalters S2 als Bezugsspannungswert UB in den Speicher
6 eingegeben, wobei der zuvor gespeicherte Wert gleichzeitig gelöscht wird. Für
den Fall, daß keine Kennwerteschwankungen vorliegen, ergibt sich-hierbei für UB
ein Wert, der Ur entspricht, während U3 beim Auftreten der genannten Fehlereinw
flüsse einen Wert Ur' annimmt, der diese Einflüsse bei der Ermittlung der Relativpegelwerte
Pr automatisch berücksichtigt, sofern der Umschalter S2 wieder in die gestrichelte
Lage umgelegt und anstelle der Referenzspannung Ur die Spannung U an den Eingang
1 angeschaltet wird.
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In Fig. 2 ist eine Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 1 dar-
gestellt,
die eine einfache Umschaltung des eichbaren Pegelmessers von einer Absolutpegelmessung
auf eine Relativpegelmessung erlaubt. Neben den bereits anhand von Zig. 1 beschriebenen
Schaltungsteilen 1 bis 7 sind hier zwei synebron arbeitende Umsohalter S3 und S4
vorgesehen, die jeweils drei Schaltstellungen einnehmen können. Der Umschalter S3
verbindet in den Schaltstellungen I und II den Schaltungseingang 1 jeweils mit dem
Eingang des Spannungsmessers 2, während er In der Schaltstellung III den Eichspannungsgenerator
7 an den Eingang von 2 anschaltet. Der Umschalter S4 schaltet andererseits in den
Schaltstellungen I und III den Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 3 an den Eingang
des zu s digitalen Speichers 6, während er in der Schaltstellung II den Ausgang
von 3 mit dem ersten Eingang E1 des Rechenwerks 4 verbindet.
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In den Schaltstellungen I von S3 und 54 kann dann der Pegelmesser
durch Anlegen einer Referenzspannung Ur an den Eingang 1 in der bereits anhand von
Fig. 1 beschriebenen Weise für die Relativpegelmessung geeicht werden, in den Schaltstellungen
III von S3 und S4 für die Absolutpegelmessung. In den Schalt stellungen II erfolgt
dann jeweils die Pegelbewertung einer bei 1 angelegten Spannung U, und zwar nach
einer vorausgehenden Eichung in der Stellung I eine Messung des Relativpegels Pr
von U, nach einer vorausgehenden Eichung in der Stellung III eine Messung des Absolutpegels
p.
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4 Patentansprüche § 2 Figuren
L e e r s e i t e