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Einrichtung zum Messen der Länge von ungedämpften elektrischen Wellen.
Es sind bereits Einrichtungen zum Messen der Länge von ungedämpften elektrischen Wellen nacl. der Nullmethode bekannt, bei welchen die Nullstellung des Indikators sei es mittels eines Elektrodynamometers, sei es mittels eines aus einem Wellenanzeiger und einem Telephon zusammengesetzten Systems ermittelt werden konnte. Bei diesen bekannten Einrichtungen werden in einem, sei es das Flcktro- dynamometer, sei es das System Wellenanzeiger-Telephon enthaltenden Hilfsstromkreis zwei elektromotorische Kräfte entgegengestellt, von denen die eine durch Induktion seitens des Messstromkreise'' erhalten wird. Bei der Nullstellung des Indikators weisen dann der Messstromkreis und der prinnäse Stromkreis die gleiche Wellenlänge auf.
Der Gegenstand vorliegender Eifindung benutzt ebenfalls die
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bedürfenden Nullmethode noch als vorbereitende Massnahmen die sehr bequeme Resonanzmethode zu Hilfe nehmen kanp. Zu diesem Zweck wird der ohmsehe Spannungsabfall, welcher durch den zu messenden Strom erzeugt wird, in einem Hilfsstromkreis einer elektromotorischen Kraft entgegengestellt, welche durch doppelte Induktion, nämlich des zu messenden Stromes auf den Messstromkreis und des so in dem letzteren induzierten Stromes auf den Hilfsstromkreis entsteht.
Die Zeichnungen veranschaulichen den Erfindungsgegenstand in scbematischer Weise. Fig. 1 zeigt die neue Anordnung für die Messung nach der Nullmethode. Fig. 2 zeigt die bekannte Anordnung für die Messung nach der Resonanzmethode, wobei gezeigt ist, wie man aus derselben durch einen einfachen Handgriff zu der Nullmethode übergehen kann. Fig. 3 zeigt ein Vektordiagramm.
Der zu messende, schwingende Strom wird in der Spule j ! (Fig. l) erzeugt und fliesst über Spule 2 und den induktionsfreien, regelbaren Widerstand¯. 3. Die Spule 2 wirkt durch Induktion auf den geeichten Schwingungskreis (Messkreis) 4 ein und dieser letzterer induziert wieder die Spule 5.
Der Widerstand 3
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seitigen Induktion zwischen der Spule 2 und dem Schwingungskreis 4 und m den ebenfalls von Null bis auf einen bestimmten Betrag änderbaren Koeffizienten der wechselseitigen Induktion zwischen dem Schwingungskreis 4 und der Spule 5. i die Stromstärke in Spule 1, j die Stromstärke im Schwingungs-% kreis 4, E die in der Spule : induzierte elektiomotorische Kraft, L, C den Selbstinduktionskoeffizienten und Kapazität des Schwingungskreises 4, R den konstanten ohmschen Widerstand desselben und i'den ohmschen Widerstand bei'3, so erhält man zwischen den Werten i, und j einerseits und den Werten E und j anderseits folgende zwei Gleichungen :
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Mit Bezug auf das Vektordiagramm (Fig. 3), nimmt man als Plmsenanfang- den Strom
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von (J. T-versetzt ist.
Der in dem Stromkreis 4 erzeugte Strom l besitzt die Stärke :
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und ist'nach rückwärts von e um den Winkel versetzt, dessen Wert aus der Formel :
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bestimmt wird, wobei der ihn darstellende Vektor OC mit dem Vektor OB den Winkel # bildet.
Die durch den Strom j in der Spule ; induzierte elektromotorische Kraft E besitzt den Wert :
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schreiben kann. Diese elektromotorische Kraft T ? wird durch den Vektor OD dargestellt. welcher um # nach rückwäts von OC versetzt ist. Es geht daraus hervor, dass der Winkel DOy gleich dem Winkel ROC (da die Seiten zueinander senkrecht sinct). d. h. gleich to ist.
Die Versetzung des Vektors OD in bezug auf den Vektor OA ist gleich :
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Es können nun zwei Fälle auftreten, nämlich : 1. Wenn der Winkel !'c gleich Null ist.
#=0, so ist:
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man nun die Werte r, iit, M derart zu kombinieren vermag, dass OA = OE wird. mit andern Worten. dass (bei (c gleich Null) :
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ist. und wenn der Stromkreis 3, 5, 8, 6 derart geschaltet ist, dass diese beiden elektromotorischen Kräfte
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wobei das Telephon tonlos bleibt.
2. Wenn der Winkel l'nicht gleich Null ist. Das Vektordiagrammm zeigt. dass die geometrische Summe der beiden Vektoren OA und OD nie gleich Null werden kann. Es wird daher in dem Stromkreis 3, 5, 8, 6 stets eine elektromotorische Kraft und somit ein Strom vorhanden sein. was dadurch festgestellt wird, dass das Telephon einen Ton gibt. Es geht daraus hervor, dass wenn der schwingende Stromkreis 4
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kreis die gleiche Frequenz. d. h. die gleiche Wellenlänge.
Für die Nullage müssen die Faktoren (0),. iÌf, w und r in bezug auf einander in folgender Weise veränderlich sein : Bei der Nullage ist :
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oder
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daher
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Wenn unter diesen Umständen 0) ansteigt (die Wellenlänge abfällt), so wächst auch bei konstanten Werten von M und m der rechte Teil der Gleichung, so dass bei konstantem R der Wert r steigen muss.
Steigt anderseits M bei konstantem m, so muss r ebenfalls steigen. Steigt dagegen M bei konstantem r, so muss m sinken. Eine ähnliche Überlegung ergibt sich unter der Annahme, dass m ansteigt und M oder r konstant bleiben.
Unter diesen Umständen ist es möglich, die Wellenlänge einer fest gegebenen Schwingung dadurch zu bestimmen, dass der Stromkreis 4 auf Resonanz gebracht wird, was durch das Tonloswerden des Tele- phone festgestellt werden kann, oder es kann eine Schwingung auf eine gegebene Frequenz gebracht werden, indem die Resonanz des schwingenden Stromkreises mit dem auf die gewünschte Welle eingestellten Stromkreis 4 hergestellt wird.
Mit Bezug auf Fig. 2. welche das Schema einer gewöhnlichen Wellenmessanordnung nach der Resonanzmethode darstellt, ist es ersichtlich, dass durch einen einfachen Handgriff von dieser Anordnung zu der die Nullmethode nach Fig. 1 darstellenden Anordnung übergegangen werden kann, was vom praktischen Standpunkte aus wesentliche Vorteile bietet. In der Tat benötigt die Einstellung auf Null eine peinlich genaue Regelung nicht nur der Resonanz, sondern auch der Werte)', M, und M.
Ist die Grössenordnung der zu messenden Welle nicht von vornherein bekannt, so empfiehlt es sieh, zunächst nach der Resonanzmethode (Fig. 2) zu messen, welche sehr bequem zu handhaben ist und unmittelbar die Zone, in welcher sich der gesuchte genaue Punkt befindet, angibt, wonach dann die Einstellung auf Null mittels
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übergeführt wird und die genaue Messung nach der Schaltung Fig. 1 vorgenommen wird. welche dadurch erleichtert wird, dass man sich in der Nähe des gesuchten Punktes befindet.
Obwohl die vorliegende Anordnung auch mit einem Dynamometerindikator arbeiten kann, empfiehlt sich die Anwendung des mit dem Wellenanzeiger verbundenen Telephons deshalb, weil dieser letztere Indikator, aus der drahtlosen Telegraphie bekannt, sehr empfindlich ist sowie einen sehr geringen Energieverbrauch verursacht. Es werden daher die. Messungen auch dann möglich, wenn die Stromquelle sehr schwach ist, wobei man für die Werte M und m sehr geringe Grössen wählen kann ; dadurch werden die etwaigen Rückwirkungen des Hilfsstromkreises und des Messstromkreises auf den zu messenden Strom vermieden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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Kraft wirkt. welche durch doppelte Induktion, nämlich des zu messenden Stromes auf einen Messstrom- kreis und des so in dem letzteren induzierten Stromes auf den Hilfsstromkreis entsteht.