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Einrichtung zur Erfassung magnetischer Wechselfelder
| Bei den bekannten Einrichtungen zur induktiven |
| Erfassung magnetischer Wechselfelder, insbe- |
| sondere bei Magnetop'honwiedergabeköpfen, bereitet |
| es Schwierigkeiten in der Wiedergabewicklung, |
| Anzeige- bzw. Wiedergabespannungen genügender |
| Größe zu erhalten. Die Schwierigkeiten liegen |
| einerseits darin begründet, daß die niederfrequen- |
| ten Feldänderungen infolge der an und für sich |
| kleinen Kraftlinienschnittgeschwindigkeiten nur |
| sehr geringe Spannungen induzieren und anderer- |
| seits die Wiedergabespannung von der aufgezeich- |
| neten Frequenz abhängig ist. Der Wiedergabever- |
| stärker muß daher für die niederste aufgezeichnete |
| Frequenz ausgelegt sein, was einen sehr hohen |
| Verstärkungsgrad bedingt, und außerdem entspre- |
| chende Mittel zur Entzerrung aufweisen, um eine |
| gleichmäßige Wiedergabe der einzelnen Frequenzen |
| zu erzielen. Die notwendige hohe Verstärkung |
| bringt jedoch viele Übelstände mit sich, unter |
| anderem eine großeBrummanfälligkeit undRöhren- |
| klingen. Zumindest muß daher der Hörkopf be- |
| sonders abgeschirmt und in der Anfangsstufe eine |
| unmikrophonische Röhre verwendet werden. |
| Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung |
| zur Erfassung magnetischer Wechselfelder, insbe- |
| sondere ein Hörkopf für die. Wiedergabe magne- |
| tischer Tonaufzeichnungen, die nicht nur eine hohe |
| Empfindlichkeit besitzt und daher auch bei niederen |
| Frequenzen Wiedergabespannungen genügender |
| Größe liefert, sondern bei der auch die Änderung |
| der Größe der Wiedergabespannung von der auf- |
| gezeichneten Frequenz praktisch unabhängig, nur |
| .von der jeweiligen Amplitude der Niederfrequenz |
| bestimmt ist. Erfindungsgemäß läßt sich dies da- |
| durch erreichen, daß der magnetische Widerstand |
| der Einrichtung im Rhythmus einer zusätzlich |
zugeführten Hilfsfrequenz (Trägerfrequenz) verändert wird, wobei
durch das zu erfassende Feld eine Modulation der Hilfsfrequenz entsteht. Bei Verfahren
zur magnetischen Tonaufzeichnung ist es an sich bekannt, Trägerfrequenzen zu verwenden,
so daß die Aufzeichnung aus einer mit Niederfrequenz modulierten Hochfrequenz besteht.
Dies setzt jedoch im Aufzeichnungsgerät eine eigene Modulatorstufe voraus. Demgegenüber
ermöglicht der erfindungsgemäße Hörkopf, die Tonaufzeichnung niederfrequent vorzunehmen,
da die Einführung der Hochfrequenz erst im Hörkopf selbst erfolgt.
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Die Modulation des Trägerfrequenzfeldes durch das zu erfassende niederfrequente
Feld kommt dabei auf folgende Weise zustande: Betrachtet man die Permeabilitätskurve
irgendeines hochpermeablen Materials, z. B. Megaperm, so steigt sie von einer bestimmten
Anfangspermeabilität (Megaperm,ua -3000) steil bis zu einem Maximum (Megaperm,t
"tax = 68ooo) an, um sodann wieder abzufallen. Sowohl der ansteigende wie der abfallende
Ast verlaufen zum Teil annähernd geradlinig. Zur Einstellung des gewünschten Arbeitspunktes
auf dem geradlinigen Teil der ,u-Kurve kann eine Gleichstromvormagnetisierung oder
das Feld eines permanenten Magnets dienen. Tritt nun, um als Beispiel die Verhältnisse
bei einem Magnetophonhörkopf näher zu beschreiben, das zugeführte hochfrequente
Feld in den Hörkopf ein, so bewirkt seine Durchflutung, daß der magnetische Widerstand
der Hochfrequenz des Hörkopfkreises sich ändert. Das zu erfassende (niederfrequente)
Feld findet demnach einen im Takt der Hochfrequenz schwankenden Widerstand vor.
Dies bewirkt, daß je nach der momentanen Größe des magnetischen Widerstandes das
Niederfrequenzfeld schwächer oder stärker auftreten wird, also eine Modulation des
Hochfrequenzfeldes mit der Tonfrequenz eintritt. Dieses resultierende Feld erzeugt
seinerseits in der Wiedergabespule eine tonfrequent modulierte Hochfrequenzspannung.
Wird die Trägerfrequenz entsprechend höher als die höchste aufgezeichnete Niederfrequenz
gewählt, so ist die Wiedergabespannung praktisch von der Frequenz der Tonaufzeichnung
unabhängig, da die induzierte Spannung im wesentlichen allein durch die Schnittgeschwindigkeit
der Kraftlinien des hochfrequenten Feldes bestimmt ist. Es ist daher möglich, auch
bei sehr tiefen Frequenzen eine verhältnismäßig große Wiedergabespannung zu erhalten,
so daß der Wiedergabeverstärker wesentlich kleiner als üblich ausgelegt werden kann.
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Ob die Permeabilitätsänderung bei der magnetischen Modulation in erster
Linie von der Hochfrequenz oder von der Niederfrequenz herbeigeführt wird, ist an
sich nicht von entscheidender Bedeutung und richtet sich danach, welche der beiden
Frequenzen in ihrer Amplitude überwiegt. Wesentlich ist nur, daß die die Wiedergabespannung
induzierende Feldänderung im Hörkopf hochfrequent erfolgt.
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Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgedankens zeigt die Zeichnung
in Fig. i ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hörkopfes für die Wiedergabe
magnetischer Tonaufzeichnungen in schematischer Darstellung und in Fig. 2 ein Diagramm
der auftretenden modulierten Wiedergabespannung in Abhängigkeit von der ;Zeit. Mit
i ist der magnetische Kreis des Hörkopfes bezeichnet, mit 2 dessen Luftspalt. 3
ist der Tonschriftträger. Auf dem Hörkopf ist die Hochfrequenzwicklung 4 angebracht,
die aus zwei Hälften 5 und 6 besteht, die einerseits auf dem Hörkopfkreis direkt
und andererseits auf dem magnetischen Nebenschluß 7 angeordnet sind. Zur Abnahme
der modulierten Hochfrequenz dient die Wicklung B. Wird die Wicklung 4 mit Hochfrequenz
beschickt, so schließt sich das hochfrequente Feld über dem Nebenschluß 7, so daß
praktisch keine hochfrequenten Kraftlinien den Tonschriftträger erreichen. Demzufolge
wird auch in der Wicklung 8 keine Spannung induziert werden. Im Diagramm, das die-
Abhängigkeit der induzierten Spannung von der Zeit zeigt, wird dieser Zustand durch
den Abschnitt 0-A auf der Zeitachse versinnbildlicht. Tritt vom Tonband her ein
niederfrequenter Kraftfluß in den Hörkopf ein, so findet er einen von der Hochfrequenz
abhängigen wechselnden magnetischen Widerstand vor, und es entsteht ein niederfrequent
modulierteshochfrequentes Feld, das eine entsprechend niederfrequent schwankende
Hochfrequenzspannung in der Wicklung 8 induziert (Abschnitt A-B auf der Zeitachse).
Die Phase der Spannung ist von der Feldrichtung, ihre Größe von der Feldstärke und
der Kraftlinienänderung in der Zeiteinheit abhängig. Diese Kraftlinienänderung in
der Zeiteinheit ist im wesentlichen durch die Größe der Trägerfrequenz allein gegeben,
so daß auch Gleichfelder eine hochfrequente Spannung in der Wicklung 8 hervorrufen.
Aus diesem Grund ist die Wiedergabespannung nicht nur wesentlich größer, als sie
mit den bisherigen Mitteln erzielt werden konnte, sondern auch von der Tonfrequenz
praktisch unabhängig.
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Da, wie das Diagramm zeigt, nur eine trägerlose Modulation zustandekommt,
muß allerdings zur Erreichung einer normalen Modulationsart mit Träger eine Trägerwelle
erst phasenrichtig eingekoppelt werden. Eventuell kann auch auf eine eigene Wiedergabespule
verzichtet werden und einfach der Spannungsabfall an den Wicklungen des in sich
geschlossenen, magnetischen Kreises in einer Rückenschaltung miteinander oder mit
einer konstanten Hochfrequenzspannung verglichen werden, um den Modulationsgrad
zu vergrößern.
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Das Prinzip der Permeabilitätsänderung zum Zwecke der Modulation oder
magnetischen Verstärkung ist an sich bekannt und wird auch für Gleichstromverstärker,
Spannungsgleichhalter und magnetische Kipprelais verwendet. Für das Wiedergabeverfahren
von magnetischen Tonschriften ergibt sich jedoch durch die Anwendung dieses Prinzips
eine wesentliche Verbesserung, da die Tiefenentzerrung entfällt und auch die Verstärkungsziffer
der Wiedergabeverstärker herabgesetzt werden
kann. Die erfindungsgemäße
Einrichtung eignet sich besonders zur Wiedergabe niedrigster Frequenzen und kann
daher nicht nur für die Übertragung von Tonfrequenzen, sondern auch für andere Gebiete
der Elektrotechnik oder Meßtechnik angewendet werden.