Ein Auszug aus dem Handbuch des Sinus-Generators 1023
Der Sinus-Generator 1023 kann sehr viel, weil damals die periphären Hilfsmittel noch in den Anfängen lagen. Niemand nutzt heute noch einen Kennlinienschreiber mit aufgewickelten Papierrollen. Auch andere dort beschriebene Meß-Verfahren sind heute schon lange obsolet.
Welche Eigenschaften sind noch von Interesse ?
Von den ursprünglichen Funktionen möchten wir nur die Kernfunktionen nutzen. Das sind der Tongenerator mit dem zusätzlich von der Durchlaufdauer einstellbaren "Sweep" von 20 bis 20.000 Hz sowie die kalibrierte Abschwächer bis in den Millivolt-Bereich.
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Weiterhin ist die laststabile Ausgangsspannung mit einem Innenwiderstand von 50 Ohm sauberste Profi-Technik.
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Was sagt der Prospekt zu unseren Anforderungen:
Prospekt und Handbuch sind quasi migriert zu einem Dokument, weil das Gerät sowieso nur den ganz speziellen Techniker anspricht. So stehen am Anfang die Beschreibungen der Funktionen, die in den Jahren 1975 aktuell waren.
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Der Brüel & Kjaer Sinusgenerator Modell 1023
MERKMALE (feutlich vereinfacht):
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- Frequenzbereich 10 Hz bis 20 kHz ohne Umschaltung
- Schwebungssummerprinzip
- Hohe Frequenzstabilität, spannungsgesteuerter Oszillator
- Eingebauter Frequenzmodulator
- Geringe Verzerrungen
- Analoge Frequenzanzeige mit linearer und logarithmischer Skala
- Digitale-Frequenzanzeige 5-stellig, Zeitbasis 0,1 oder 1 s
- Eingebauter Regelverstärker mit OdB statischem Regelfehler
- Regelgeschwindigkeit in 5 Stufen wählbar von 10 bis 1000 dB/s
- Regelhub >60dB
- Leistungsausgang für Lautsprecher, usw.
- Präzisions-Ausgangs-Eichteiler
- Klickfreier Unterbrecher für Nachhallmessungen
- Eingebautes elektronisches Voltmeter
- Frequenzabstimmung manuell oder extern elektrisch
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ANWENDUNGEN: (in der Elektroakustik)
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- Messung von Frequenzgang, Verzerrung und Impedanz elektroakustischer Geräte und Kommunikationssysteme
- Messung von Frequenzgang und Richtcharakteristik an Mikrofonen, Lautsprechern, Hydrophonen und Schallsendern
- Untersuchungen in schalltoten und Hallräumen
- Messung von Filtercharakteristiken und Phasengängen
- Frequenzkalibrierung von Hörgeräten
- Automatische Aufzeichnung von Oberwellen zusammen mit Nachlauf-Steuergenerator 1901 oder Mitlauffilter 2020 und Pegelschreiber 2307
- In der Bau- und Raumakustik:
- Bestimmung von Nachhall, Schluckgrad, Schalldämmung, Schallfeldverteilung u.a.
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Einleitung
Der Sinusgenerator 1023 ist ein Präzisions-Signalgenerator (Schwebungssummer). Alle Frequenzen von 10 Hz bis 20 kHz lassen sich kontinuierlich einstellen.
Zusätzlich zur Frequenzskala besitzt das Gerät einen genauen Frequenzzähler mit 5-stelliger Ziffernanzeige der eingestellten Frequenz. Die Abstimmung geschieht entweder manuell oder extern elektrisch.
Dies ermöglicht die Synchronisation mit einem Pegel- oder X/Y-Schreiber. Die Skalenteilung bei manueller Abstimmung wie auch die Frequenzcharakteristik bei externer Abstimmung ist umschaltbar auf linear oder logarithmisch.
Ein Hauptmerkmal des Sinusgenerators ist seine eingebaute Regelschaltung. Diese ermöglicht es, eine von der Ausgangsspannung abhängige Meßgröße automatisch konstant zu halten. Während eines Frequenzdurchlaufs läßt sich so der Prüfpegel an einem Testobjekt unverändert aufrechterhalten. Dies gilt auch in Fällen, in denen Wandler mit erheblich schwankendem Frequenzgang z.B. Lautsprecher oder Schwing-Erreger zwischengeschaltet sind. Der Regelkreis zeigt Intergralverhalten, so daß bei stehender Frequenz bzw. gleichbleibenden Störgrößen der Regelfehler zu Null wird.
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Beschreibung
Das eingebaute Voltmeter ist mit einer linearen Voltskala und mit einer dB-Skala austerüstet. Es zeigt die Spannung am Eichteiler oder am Leistungsausgang an. Am Eichteilerausgang lassen sich Spannungs-Effektivwerte von 0,1 mV bis 10 Volt bei Vollausschlag einstellen.
Am Leistungsausgang stehen Spannungen von 0 bis 10 Volt und Ströme bis 700 mA zur Verfügung, was einer maximalen Leistung von 7W entspricht.
Der 1023 kann das Mitlauffilter 2020 abstimmen, so daß Frequenzanalysen bei konstanter Absolutbandbreite durchgeführt werden können.
Für die Produktionskontrolle von Verstärkern, Tonbandgeräten, Filtern, Lautsprechern und anderen elektroakustischen Bauteilen kann der 1023 automatisch mit Pegelbildgerät Typ 4712 durchgestimmt werden. Beide Geräte zusammen bilden einen NF-Wobbelmeßplatz.
Der Sinusgenerator 1023 arbeitet nach dem Überlagerungsprinzip (Schwebungssummer) mit zwei verschieden abgestimmten Hochfrequenz-Oszillatoren, von denen der eine mit fester, der andere mit kontinuierlich veränderlicher Frequenz schwingt. Die beiden Signale werden nach mehrfacher Umformung in einem Mischer überlagert, und die Differenzfrequenz passiert ein Tiefpaßfilter, wodurch sich ein niederfrequentes Sinussignal ergibt.
Im Vergleich zu RC-Generatoren besitzen Generatoren, die nach dem Überlagerungsprinzip arbeiten, eine besonders hohe Frequenz- und Amplitudenstabilität sowie die Möglichkeit, über einen großen Frequenzbereich kontinuierlich durchgestimmt zu werden.
Zusätzlich gestattet diese Technik die Steuerung (Abstimmung) von Mitlauffiltern in genauer Übereinstimmung mit der Ausgangsfrequenz.
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Generatorteil
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Hochfrequenz-Oszillatoren
Der Oszillator mit fester Frequenz ist quarzgesteuert. Dadurch wird eine hohe Stabilität erreicht. Über Frequenzkonverter liefert er die in den verschiedenen Teilen des Generators benötigten unterschiedlichen Frequenzen. Eine dieser Frequenzen (120 kHz) wird über den Regelverstärker in den Mischer mit Tiefpaßfilter eingegeben, in welchem sie mit dem variablen Signal vom spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) gemischt wird.
Die Frequenz des VCO wird durch eine Gleichspannung gesteuert, die entweder manuell mit Hilfe eines rauscharmen Präzisionspotentiometers, das mit dem Knopf der Frequenzskale gekoppelt ist, oder bei Fernsteuerung über eine externe Quelle eingestellt wird. Die Gleichspannung ermöglicht lineare Durchstimmung des Generators. Ein eingebauter Lin/Log-Konverter kann die frequenzanaloge Gleichspannung jedoch so umwandeln, daß der 1023 logarithmisch durchgestimmt wird.
Frequenzmodulation
Der Sinusgenerator enthalt einen Sägezahngenerator für die interne Frequenzmodulation des Ausgangssignals. Die Modulationsfrequenz ist umschaltbar auf 1; 2,5; 6,3 und 16 Hz. Der Frequenzbereich beträgt ± 10% der Mittenfrequenz bis 2,5 kHz. Für alle höheren Frequenzen ist der Hub begrenzt auf ±250 Hz.
Durchstimmung
Eine ausrückbare Kupplung ermöglicht manuelle oder extern mechanische Durchstimmung, zusätzlich ist eine elektrische Durchstimmung möglich. Dadurch ist eine einfache Synchronisation mit dem (mechanischen) Pegelschreiber 2307 oder dem (ebenfalls mechanischen) X/Y-Schreiber 2308 möglich.
Der Frequenzdurchlauf erfolgt entweder linear oder logarithmisch über den Bereich 10 Hz bis 20 kHz. Logarithmische Durchstimmung wird normalerweise bei einer Frequenzgang- Messung und in Verbindung mit Filtern konstanter prozentualer Bandbreite angewendet. Hierbei erhält man eine konstante relative Frequenzauflösung.
Zur Bestimmung des Phasenganges von Lautsprechern bevorzugt man die lineare Durchstimmung, da die hierbei entstehende Kurve Information über die Gruppenlaufzeit liefert. Linear durchgestimmt wird ebenfalls in Verbindung mit Filtern konstanter Absolutbandbreite, da man dann gleiche Auflösung für harmonisch verwandte Spektralanteile erhält. Dies ist sehr nützlich bei der Erforschung von harmonischen Beziehungen.
Eine Feineinstellung der Frequenz läßt sich mit Hilfe eines 50:1 Schneckengetriebes erreichen, das mit der Achse des Präzisions- Abstimmpotentiometers verbunden ist. Die Abstimmung geschieht mittels Rändelscheibe rechts neben der Analog-Frequenzskala.
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Begrenzung des Frequenzbereiches
Falls erforderlich, läßt sich der Frequenzbereich auf beliebige Teilbereiche einengen. Getrennt für die obere und untere Grenzfrequenz ist dies mit Hilfe von Potentiometern möglich, die von der Rückseite des Gerätes mit einem Schraubenzieher zu bedienen sind.
Digitale Frequenzanzeige
Eine Zählschaltung mißt die Frequenz des VCO-Signals. Die 5-stellige Ziffernanzeige ist auf die Ausgangsfrequenz des Generators kalibriert. Es sind zwei Zählzeiten wählbar, nämlich 0,1s oder 1s. Erstere liefert 10 Frequenzbestimmungen pro Sekunde mit einer Auflösung von 1 Hz, letztere liefert 1 Frequenzbestimmung pro Sekunde mit einer Auflösung von 0,1 Hz bis etwa 9000 Hz. Oberhalb 9000 Hz schaltet das Gerät automatisch auf 0,1 s Zählzeit zurück, wodurch eine Übersteuerung der Anzeige vermieden wird.
Bezugssignal
Mit Hilfe eines Kippschalters läßt sich ein Bezugssignal von annähernd 1000 Hz einschalten. Das Bezugssignal ist dabei unabhängig von der gerade eingestellten Generatorfrequenz. Der Kippschalter besitzt drei Positionen: "On", "Off" und "On" mit Selbstrückstellung.
Generator "On/Off" (Ein/Aus)
Der Generatarausgang läßt sich mit Hilfe eines Kippschalters klickfrei abriegeln. Der Schalter hat die Position "Off", "On" und "Off" mit Selbstrückstellung. Das Ausgangssignal wird dabei um mehr als 70 dB (50 dB in 2 ms) unterdrückt.
Diese Einrichtung ist z.B. bei der Bestimmung von Nachhallzeiten sehr nützlich. Sie ist fernsteuerbar, so daß sich Nachhall-Abklingkurven automatisch mit einem Pegelschreiber aufzeichnen lassen.
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Automatischer Pegelregler
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Die eingebaute Regelschaltung ist zur automatischen Regelung des Ausgangspegels über einen Regelumfang von 60 dB vorgesehen. Bei Messungen mit festen Frequenzen ist der Regelfehler gleich Null {Integralregler) unabhängig vom Regelzustand. Es lassen sich fünf verschiedene Regelschwindigkeiten von 10, 30, 100, 300 und 1000 dB/s wählen. Die Regelverstärkung ist kontinuierlich einstellbar.
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Die Ausgänge
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Das Signal vom Ausgangsverstärker steht an zwei verschiedenen Ausgangsbuchsen zur Verfügung.
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- Wichtig : Vorne auf der Frontplatte hat der 1023 als kalibrierten Meßausgang nur die spezielle B&K Buchse, eine spezielle Art von coaxial abgeschirmten Bananenstecker. Erst auf der Rückseite finden wir die parallel geschaltete gebräuchlichere BNC Buchse.
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(1) Der Eichteilerausgang
Der Eichteiler erlaubt, die Spannung an diesem Ausgang in 10 kalibrierten Stufen von je 10 dB abzuschwächen. Zusätzlich ist ein kontinuierlicher Abschwächer wirksam. Die Ausgangsspannung bei Vollausschlag variiert in den verschiedenen Eichteilerpositionen von 100uV bis 10V. Der Innenwiderstand beträgt in allen Positionen 50 Ohm.
(2) Der Leistungsausgang
Hierbei handelt es sich um einen direkten Ausgang vom Ausgangs-Verstärker. Die Impedanz liegt unter 0,2 Ohm. Der Ausgangspegel ist kontinuierlich zwischen 0 und 10V Effektivwert einstellbar.
Steht der Ausgangs-Eichteiler in Position "Load", so liefert dieser Ausgang einen maximalen effektiven Strom von 700 mA. Das bedeutet eine Leistung von 7W an einer Lastimpedanz von 14,3 Ohm.
In den anderen Eichteilerpositionen steht der Leistungsausgang ebenfalls zur Verfügung, jedoch reduziert sich der maximale Strom um annähernd 50 mA. Ein Stromindikator läßt die Lampe "Distortion" aufleuchten, falls der Strom am Ausgang 700 mA übersteigt.
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Der 1023 als Spannungsmesser
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Die Meßschaltung arbeitet mit einem Mittelwertdetektor, der so kalibriert ist, daß der Effektivwert eines Sinussignals angezeigt wird. Das Präzisionsmeßinstrument besitzt eine Spiegelskala zur Vermeidung von Ablesefehlern.
Bei Benutzung des Eichteilerausgangs zeigt das Instrument die Leerlaufspannung (früher auch elektromotorische Kraft genannt) in allen 50 Ohm-Positionen des Ausgangs-Eichteilers an, während die tatsächliche Ausgangsspannung belastungsabhängig ist.
Bei Benutzung des Leistungsausgangs wird stets die tatsächliche Ausgangsspannung angezeigt, und zwar entspricht der Skalenendwert 10V am Leistungsausgang.
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Technische Daten 1023 (stark gekürzt)
Da wir einen Großteil der historischen mechanischen Funktionen nicht nutzen, hier nur die wichtigsten Eigenschaften.
Ausgangssignal: Sinus-Wechselspannung
Frequenzbereich: 10 Hz bis 20 kHz - kontinuierlich einstellbar in einem zusammenhängenden Bereich mit lin. oder log. Skala
Frequenzstabilität: Gemessen über 8 Stunden nach 1 Stunde Anlaufzeit
lin. Skala: 0,1% + 1.5 Hz und log. Skala: 0.2% + 1,5
Amplitudenlinearltät:
±0,2 dB bezogen auf 1kHz, 10 Hz bis 20 kHz
Framdspannungsabstand: >70dB
Mitgeliefertes Zubehör:|
2 B&K-Koaxialstecker|JP 0101
2 B&K-Koaxialstecker|JP 0035
Anlaufzeit: ca. 15s
Betriebstemperatur: 5° bis 40°C
VersorgungsspBnnung;
100, 115, 127, 220, 240V (± 10%); 50 bis 400Hz; ca. 40VA
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