Frequenzdrift

Problem: Die Frequenz, die das Instrument aussendet, verändert sich in Abhängigkeit des Alters des Oszillators und der Temperatur. Dadurch weicht die Bezugsfrequenz von der tatsächlich vorhandenen Frequenz ab. Diese Abweichung wird Frequenzdrift genannt.

Einfluss auf: Streckenmessung mit EDM (systematische Abweichung)

Der Oszillator, der die Frequenz erzeugt, besteht aus Quarz. Die Frequenz, die Quarz erzeugt, ist abhängig vom Alter des Quarzes und der Temperatur. Bei längerem Betrieb nimmt die erzeugte Frequenz ab. Der stärkste Effekt ist in der Einlaufzeit zu beobachten. Daher wird dieser auch als „Einlaufeffekt“ bezeichnet.

Grundsätzlicher Verlauf einer Frequenzänderung, nachgebaut nach Joeckel/Stober/Huep, 2008, S.127

Zudem steigt die Frequenz bei steigender Temperatur. Bei hohen Temperaturen ab 30 Grad folgt diese einem exponentiellen Anstieg (s. folgende Abb.).

Temperaturabhängige Bezugsfrequenz (© Deumlich/Staiger, 2002)
Temperaturabhängige Bezugsfrequenz (Leica) (© Deumlich/Staiger, 2002, S. 169)

Lösung

Vor dem Einbau in das Gerät:

  • Der Quarz wird in einen künstlichen Alterungsprozess versetzt, um die Einlaufzeit zu überspringen. Erst danach wird er in ein Messgerät eingebaut
  • Der Quarz wird erhitzt → Die Kurve der temperaturabhängigen Bezugsfrequenz wird ermittelt und im Gerät gespeichert.

Nach dem Einbau in das Gerät:

  • Kalibrierung: Die Modulationsfrequenz wird alle 1-2 Jahre gemessen und rechnerisch in einer Frequenzkorrektur angebracht

K_f=\frac{f_0-f}{f}+1

f0 = Sollfrequenz, auch Bezugsfrequenz

f = Istfrequenz

Literaturempfehlung:

Typische Klausuraufgabe:

JA/NEIN: Die Alterung des Quarzes bewirkt eine Frequenzdrift
— Ja.

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