Способ и устройство для измерения сдвига фаз двух кривых, получаемых с помощью одного или двух осциллографов

Способ и устройство для измерения сдвига фаз двух кривых, получаемых с помощью одного или двух осциллографов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 21е,7, 11

ABTOPGHOE СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ способа и устройства для измерения сдвига фаз двух кривых, получаемых с помощью одного или двух осциллографов.

К авторскому свидетельству А. Ф. Шорнна, заявленному 22 ноября 1934 года (спр. о перв. № 157661).

0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 30 ноября 1935 года.

С247р

Для решения целого ряда чисто практических задач требуется наличие методов и приборов, позволяющих быстро измерять сдвиги по времени или по пространству каких-либо аналогичных периодических процессов. Легкая возможность . трансформации большинства процессов в процессы электрического тока позволяет использовать для этих целей приборы, работающие от электрического тока.

Многошлейфный осцилл аф может быть использован для этих целей, если при его помощи записать две кривые какого-либо процесса и путем непосредственного линейного измерения записи определить сдвиги фаз этих кривых, но для этой цели требуется обычно последующая обработка записанных диаграмм (проявление, фиксирование, промывка и сушка), что требует затраты времени и наличия специальной аппаратуры по обработке и специальных помещений.

Визуальный способ наблюдения, хотя и позволяет определить сдвиг фаз в долях наблюдаемой волны, но является грубо приблизительным.

Предлагаемое изобретение имеет целью получить способ и устройство аппаратов, позволяющих измерять достаточно точно и быстро визуальным методом сдвиги двух кривых. Последние получаются с помощью одного или двух осциллографов с вращающимся многогранным зеркалом, дающим изображение в поле микроскопа. Сущность предлагаемего согласно изобретению способа измерения сдвига фаз этих двух кривых заключается в том, что изображения кривых совмещают путем перемещения особой оптической системы и по величине передвижения судят об изменении сдвига фаз.

Для осуществления этого способа предлагается воспользоваться световым модулятором, записывающим колебания электрического тока на чувствительный материал, по типу, применяемому,для записи звука на кинопленку.

Необходимым условием, предъявляемым к такому модулятору, является возможность записывать по трансверсальному методу, дающему точное геометрическое изображение записываемой кривой по очень удобному для визуального наблюдения методу теневой записи кривая записи, является границей ярко освещенной и темно" части диаграммы записи). Микроскопичность подобной записи очень удобна, так как изображение. кривой легко может быть увеличено для визуального наблюдения до необходимых размеров, а для случая записи на светочувствительную пленку потребуется небольшое количество пленки.

Изображение записываемых или наблюдаемых кривых может быть осуществлено двояким образом: — или 1) с помощью двух отдельных модуляторов, из которых каждый дает изображение одной кривой, или 2) с помощью модулятора, но с двумя натянутыми . нитями (шлейфами).

В первом случае (фиг- 1) схема прибора будет такова: электрические токи испытуемых процессов подводятся к нитям Н двух модуляторов ЯЕ,Р,й йзР2, оптические оси которых устанавливаются взаимно перпендикулярно.

Постоянные пучки света от ламп Q, Q, модулируемых колебанием нитей Hh, фиксируются всей оптической системой

Х,L>L>L4 в виде узких и длинных щелей и проектируются на линию раздела куба

Люммер Бродхуна КЛБ. По выходе из куба оба пучка идут параллельно друг другу и попадают на вращающуюся

- многогранную призму L„разворачивающую модулированные пучки в кривые наблюдаемых процессов. Визуальное наблюдение этих процессов производится при помощи микроскопа L, L» и призм полного внутреннего отраженйя L„ направляющих пучки света в удобном для наблюдения направлении. Вид поля зрения в микроскопе. будет таким, как это изображено на фиг. 2. Такое изображение получается вследствие совмещения кривых на одной фокальной плоскости и вследствие срезывания кубом ЛюммерБродхуна обращенных друг к другу половин наблюдаемых волн.

Сдвиг фаз между двумя наблюдаемыми кривыми может быть определен или приблизительно на глаз в долях наблюдаемой волны или, с большой точностью методом оптической компенсации, что производится при помощи микрометренного движения одной из цилиндрических линз L в направлении, перпендикулярном к оптической оси модулятора и оси цилиндра линзы L4.

Это перемещение цилиндрическойлинзы производят до тех пор, пока верхушки амплитуд наблюдаемых волн не совпадут, и тогда по величине перемещения можно оценить сдвиг фаз, для чего необходимо знать скорость разложения изображения или, что то же самое, скорость вращения многогранной призмы Ь . Для сохранения точности вращения этой призмы ее следует приводить в движение или от синхронного мотора или от какого-либо другого источника точного движения.

Вторая схема прибора (фиг. 3) отличается от первой лишь тем, что вместо куба Люммер-Бродхуна поставлена специальной формы разделительная призма РИ, которая производит эффект, аналогичный первой схеме, создавая в поле зрения микроскопа точно такую же картину.

В модуляторе здесь имеются две нити Н, Н, к которым подводятся электрические токи. Движение нитей модулирует общий световой поток, отфокусированный в виде двух длинных и тонких оптических щелей, лежащих на одной линии и подаваемых на разделительную призму РП. Каждая из оптических щелей модулируется своей нитью.

Визуальный отсчет производится совер- шенно так же, как и в первом случае.

Примеры применения прибора.

1) Использование прибора в качестве звукового пеленгатора. Для определения места нахождения источника звука необходимо иметь две установки, расположенные друг от друга на расстоянии, не превышающем половины дальности действия установки.

Каждая установка снабжается двумя неподвижно установленными звукоприемниками (микрофонами), размещенными друг от друга на заранее определенном расстоянии (базе). разность расстояния от источника звука до микрофонов, какой-либо из установок, при некоторой определенной скорости звука, будет регистрироваться прибором, как некоторый сдвиг фазы звуковой волны, хорошо видимый в поле зрения микроскопа и по своей величине соответствующий разности расстояний, т. е. разности длины путем звуковой волны, излучаемой источником звука.

Сдвиг фаз.-одной и той же звуковой волны, — определяемый этим - прибором, будет соответствовать геометрическому месту точек, расстояние от которых- до микрофонов будет разниться Hа одну и туже величину.

При заранее заданной базе и при определенной скорости звука можно вычертить диаграмму с нанесением на ней линий геометрических мест точек, соответствующих определенному сдвигу фазы звуковой волны, т. е. определенной разнице расстояний от источника звука до микрофонов.

При вычерчивании этой диаграммы в. масшгабе карты местности и при правильном совмещении диаграммы с картой, по сдвигу фаз, определенному одной установкой, на карте легко найти ту линию точек, из которой возможно излучение с найденным сдвигом улавливаемого звука. Вторая установка, снабженная такой же диаграммой и совершенно также ориентированная на карте, дает возможность определения другой линии точек, могущих служить местом расположения- источника звука. Точка пересечения на карте двух линий обеих диаграмм определяет местоположение искомого источника звука.

2) Использование прибора в качестве уловителя аэроцелей. Два прибора устанавливаются таким образом, что каждый из них снабжен двумя подвижными микрофонами. Каждая пара микрофонов движется во взаимно перпендиркулярных плоскостях. Движение микрофонов производится до, тех пор, пока наблюдаемый сдвиг фаз в обоих приборах не будет равен нулю.

В остальном действие прибора аналогично хорошо известному четырехрупорному звукоуловителю, работающему по слуховому методу. д) Использование прибора для изме- рения очень малых отрезков времени.

Для измерения очень малых отрезков времени необходимо послать на нити прибора импульсы электрического тока в начале и в конце измеряемого отрезка времени, что может быть сделано различнымй известными способами.

Нити в приборах натягиваются со строго определенной силой, определяющей частоту собственных колебаний, период которых выбирается с таким расчетом, чтобы он был соизмерим с измеряемым отрезком времени. Импульсы тока следующие: одни за другими заставляют нити колебаться с периодом собственных колебаний, сдвиг фаз которых будет равен измеряемому отрезку времени. Наблюдение измерения произ водится по способу, описанному выше.

Предмет изобретения.

1. Способ измерения сдвига фаз двух кривых, получаемых с помощью одного илидвух осциллографов с вращающимся многогранным зеркалом, дающим изображение в поле микроскопа, отличающийся тем, что изображения кривых совмещают путем перемещения особой оптической. системы или линзы и по величине перемещения судят об изменении сдвига фаз.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, отлйчающееся тем, что, с целью - повышения точности отсчета сдвига фаз, в нем применен куб Люммер-Бродхуна или разделительная призма, дающая в- поле зрения микроскопа изображение лишь одной полуволны кривой.

-Д

-й р! фигЛ

+L б

Тип. „Промп лиграф», Тамбовская, .12 Зак. 5436

В авторскому свидетельетву А. Ф. Шорина № 44995