DE586900C

DE586900C - Vorrichtung zum Messen von kurzdauernden elektrischen Groessen, insbesondere von kurzdauernden elektrischen Spannungen

Info

Publication number: DE586900C
Application number: DE1930M0037430
Authority: DE
Original assignee: CHF Mueller AG
Current assignee: CHF Mueller AG
Priority date: 1930-09-21
Filing date: 1930-09-21
Publication date: 1933-10-27
Also published as: FR722695A

Description

Vorrichtung zum Messen von kurzdauernden elektrischen Größen, insbesondere von kurzdauernden elektrischen Spannungen Zum Messen kurzdauernder elektrischer Größen, z. B. elektrischer Spannungen, werden bereits ballistische Instrumente verwendet; diese zeigen jedoch nicht die Meßgröße selbst an, sondern sprechen auf den Zeitimpuls an und geben somit kein eindeutiges Bild von der zu messenden Größe. So sprechen z. B. ballistische Galvanometer auf den Impuls aus Strom mal Zeit an, d. h. auf eine elektrische Menge.
Für viele Zwecke ist es wünschenswert, ein Meßinstrument zu haben, das die elektrische Größe, wie z. B. die elektrische Spannung; direkt anzeigt ohne Beeinflussung durch die Meßdauer.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erhält man nun die mittels eines ballistischen Instrumentes, welches auf den Integralwert jedes Einzelimpulses anspricht, in der Form eines Impulses gemessene elektrische Größe dadurch, daß man ein zweites ballistisches, auf die Dauer des Impulses ansprechendes Meßinstrument vorsieht, durch dessen Angabe die Dauer jedes Einzelimpulses aus der Anzeige des ersten Meßinstrumentes ausgeschieden wird. Durch die Zeitangabe dieses zweiten Instrumentes läßt sich aus dem mit dem ballistischen Instrument gemessenen Impuls die Zeit eliminieren, und man erhält somit eine Angabe über die elektrische Größe selbst, die natürlich je nach der verwendeten Meßanordnung eine beliebige Funktion des ballistischen Ausschlags sein kann. Ist die elektrische Größe während der Dauer ihrer Wirksamkeit nicht konstant, so erhält man naturgemäß durch die Zeitelimination einen Mittelwert der Größe.
Für die Anwendung der Erfindung ist es natürlich prinzipiell gleichgültig, wie die Elimination der Zeit mit Hilfe der beiden Meßinstrumente aus der Impulsgröße erfolgt. Es kann z. B. jedes Instrument für sich abgelesen werden und die Auswertung dann auf rechnerischem oder graphischem Wege erfolgen. Es können jedoch auch gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung. der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Angaben beider Instrumente durch besondere Vorrichtungen so miteinander gekoppelt werden, daß die Zeitelimination innerhalb der Instrumentenkombination erfolgt, so daß nur der Wert der wirklich interessierenden elektrischen Größe angezeigt wird.
Für beide Meßinstrumente können an sich bekannte und für den jeweiligen Zweck geeignete Vorrichtungen verwendet werden; für die Zeitmessung kann z. B. in bekannter Weise ein ballistisches Galvanometer Verwendung finden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Einrichtung zur Messung der Zeitdauer bei der Messung kurzdauernder elektrischer Spannungen durch eine Einrichtung bewirkt werden, die aus einem bällistischen Galvanometer in Serie mit einer Elektronenröhre besteht und die an die Pole der zu messenden Spannung gelegt ist. Die Reihenschaltung einer als Gleichrichter und Verstärker dienenden Glühkathode mit einem ballistischen Galvanometer ist bereits bekannt für die Messung der Zahl von Impulsen. Erfindungsgemäß arbeiten dagegen die Elektronenröhren als Strombegrenzer mit konstantem Sättigungsstrom und einer Sättigungsspannung, die klein gegenüber der kleinsten zu messenden Spannung ist. Die Ausschläge des ballistischen Galvanometers dieser Vorrichtung hängen dann nur von der Zeitdauer ab, während welcher eine Spannung in den Klemmen dieser Zeitmeßeinrichtung liegt.
Neben der beschriebenen Anordnung können natürlich auch anderweitige an sich bekannte Vorrichtungen zur Zeitmessung dienen, wie z. B. für Zwecke der Messung kurzdauernder elektrischer Spannungen die Verwendung von Relaiseinrichtungen.
Ein weiteres Erfindungsmerkmal für den Fall, daß sowohl für die Impulsmessung wie für die Zeitmessung ballistische Instrumente, wie z. B. für elektrische Messungen ein ballistisches Elektrometer und ein ballistisches Galvanometer, Verwendung finden, ist die Abstimmung der Schwingungssysteme beider ballistischen Instrumente auf dieselbe Schwingungsdauer und ihre Kopplung durch einen Lichtzeiger derart, daß ein Lichtpunkt vom Nullpunkt eines rechtwinkligen Koordinatensystems sich auf einer Geraden bewegt, deren Neigung zur Abszissenachse bei geeigneter Anordnung ein Maß für die zu messende physikalische Größe ist. Dabei kann die Kopplung mittels des Lichtzeigers in an sich bekannter Weise zweckmäßig so erfolgen, daß ein Lichtstrahl hintereinander auf die Spiegel beider Instrumente fällt und die Drehachsen der Spiegel zueinander räumlich senkrecht stehen.
In der Abb. i ist als Ausführungsbeispiel eine Anordnung zum Messen kurzdauernder elektrischer Spannungen beschrieben, bei welcher die beiden Meßsysteme durch einen Lichtstrahl miteinander gekoppelt sind.
Das ballistische Galvanometer i, dessen Drehspule 2 über ein Elektronenrohr 3 an die zu messende Spannung angeschlossen ist, trägt auf der Achse q. einen Spiegel. Die Sättigungsspannung der Elektronenröhre 3 ist gegenüber der Meßspannung genügend klein und der Sättigungsstrom konstant. Der ballistische Ausschlag des Galvanometers i ist. dann im wesentlichen proportional der Zeit, während welcher die zu messende Spannung wirkt.
Die zu messende Spannung wirkt ferner auf ein ballistisches Elektrometer 6 durch Anlegen an ein festes Plattensystem 7 und das mit der Achse 9 verbundene Plattensystem B. Die Achse 9 steht räumlich senkrecht zu der Achse q. des Galvanometers i und trägt den Spiegel io.
Aus einer Leuchtquelle ii wird ein Lichtstrahl i2 auf den Galvanometerspiegel 5 geworfen, von diesem auf den Elektrometerspiegel io geworfen und von diesem auf eine feste Ebene reflektiert.
Bei Ausschlag nur eines Meßinstrumentes beschreibt der Lichtpunkt auf der Ebene 13 eine horizontale bzw. vertikale Gerade. Beim Ausschlag beider Systeme beschreibt der Lichtpunkt eine Gerade, die unter einem Winkel a gegen die Horizontale verläuft. Die Schwingungsdauer der beiden Systeme wird zweckmäßig gleich gewählt. Der Winkel a gibt dann ein direktes Maß für die gemessene Spannung.
Abb. a stellt die Bahn des Lichtpunktes auf der Ebene 13 dar. Bei Ausschlag des Elektrometers 6 allein bewegt sich der Lichtpunkt auf der Senkrechten OB. Bei Ausschlag des Galvanometers i allein bewegt sich der Lichtpunkt von Null auf der Geraden 0C. Bei gleichzeitigem Ausschlag beider Instrumente bewegt sich der Lichtpunkt auf der Geraden 0D, welche unter dem Winkel a gegen die Gerade 0C geneigt ist. Die trigonometrische Tangente des Winkels a ist dann das direkte Maß für die zu messende Spannung. Durch die quadratische Abhängigkeit des Elektrometerausschlages von der Spannung ist also tg a proportional dem Quadrat der Spannung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Messen von kurzdauernden elektrischen Größen, insbesondere von kurzdauernden elektrischen Spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Anzeige eines auf den Integralwert jedes Einzelimpulses ansprechenden ballistischen Meßinstrumentes die Dauer jedes Einzelimpulses durch die Angabe eines zweiten auf die Dauer des Impulses ansprechenden ballistischen Meßinstrumentes ausgeschieden wird.
2. Vorrichtung zum Messen von kurzdauernden elektrischen Größen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausscheidung der Dauer jedes Einzelimpulses durch eine Kopplungseinrichtung zwischen den beiden ballistischen Meßinstrumenten erfolgt.
3. Vorrichtung zum Messen von kurzdauernden elektrischen Größen nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Impulsmessung sowie für die Zeitmessung ballistische Instrumente mit der gleichen Schwingungsdauer verwendet werden, die durch einen Lichtstrahl miteinander gekoppelt sind und deren Spiegeldrehachsen räumlich senkrecht oder annähernd senkrecht zueinander stehen. q.. Vorrichtung zum Messen kurzdauernder elektrischer Spannungen nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsinstrument ein ballistisches Elektrometer und als Zeitinstrument ein ballistisches Galvanometer benutzt wird, das in Serie mit einer Elektronenröhre parallel zu der Meßspannung liegt, wobei die Elektronenröhre mit konstantem Sättigungsstrom arbeitet und ihre Sättigungsspannung klein gegenüber der kleinsten zu messenden Spannung ist.