DE1297879B

DE1297879B - Anwendung der Schaltungsanordnung zur Daempfungsmessung fuer die Messung physikalischer Groessen

Info

Publication number: DE1297879B
Application number: DET28774A
Authority: DE
Inventors: Carniol Bohdan; Styblo Rudolf
Original assignee: Tesla AS
Current assignee: Tesla AS
Priority date: 1964-07-02
Filing date: 1965-06-11
Publication date: 1969-06-19
Also published as: GB1073046A; US3398579A; AT260360B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Anwendung der Schaltungsanordnung zur Dämpfungsmessung für die Messung physikalischer Größen, insbesondere die Messung der Temperatur.
Es ist bekannt, hochohmige Widerstände durch Parallelschaltung mit bekannten Widerständen zu messen, indem die Senderspannung und die am Schwingkreis stehende Spannung gemessen werden, wenn einmal der unbekannte Widerstand allein und das andere Mal nach Parallelschaltung mit bekannten Widerständen in einen Schwingkreis eingeschaltet werden. Die Messung erfolgt hier also durch Messung des Resonanzwiderstandes bei Zuschalten bekannter Leitwerte. Man kann aus der Breite der Resonanzkurve von Schwingkreisen, die man entweder durch Veränderung der Frequenz oder der Kapazität verstimmt, ebenfalls auf die Größe des vorhandenen Resonanzwiderstandes schließen und damit diese Messung durchführen.
Eine Leitwertmessung mit Hilfe von Schwingkreisen läßt sich auch mit einer Diode durchführen.
Hierbei dient die Rückwirkung, die eine belastete Diode auf einen Schwingkreis ausübt, als Meßprinzip. Der Vorteil besteht darin, daß der Belastungswiderstand des Gleichrichters, der sich im Schwingkreis als Wechselstromwiderstand auswirkt, lediglich von Gleichstrom durchfiossen wird. Als reiner Gleichstromwiderstand läßt er sich dabei leicht verändern.
Die Verwendung von Einwegspitzengleichrichter-Schaltungen ist dabei vorteilhaft, da ein hoher Eingangswiderstand auch bei kleinen Meßspannungen und eine kleine Eingangskapazität, hohe tJberlastbarkeit; gute Meßgenauigkeit erreicht werden. Bei höheren Spannungen wird der Scheitelwert angezeigt, so daß bei verzerrter Kurvenform wesentliche Abweichungen gegenüber dem Effektivwert auftreten; andererseits sind sie hierdurch für die Messung von Impulsamplituden geeignet, wobei die Anzeige weitgehend von der Impulsform unabhängig ist. Zur Umformung der zu messenden Wechselspannung lassen sich alle mit Elektronenröhren bekannten Gleichrichteranordnungen verwenden.
Zur Messung der Dämpfung zieht man auch Eichleitungen heran und arbeitet dabei nach dem Substitutions- oder Vergleichsverfahren. Man ersetzt hierbei das Meßobjekt durch eine einstellbare Eichleitung und geht praktisch bei der Messung so vor, daß man sowohl das Meßobjekt als auch die Eicbleitung an den Generator anschließt und vor dem Empfänger einen Umschalter anordnet, welcher wahlweise den Ausgang des Meßobjektes und den Ausgang der Eichleitung an den Empfänger anschließt.
Für verschiedene-Zwecke ist die Kenntnis der Dämpfung eines LC-Ereises oder dessen Åquivalentes, z. B. eines Hohlraumresonators, mechanischer Resonatoren und oft mehr noch die Kenntnis der Dämpfungsänderungen in Abhängigkeit von den Parametern der an den LC-Meßkreis gekoppelten Elemente erwünscht. Wichtige Anwendungen sind z. B. die berührungslose Messung des elektrischen Widerstandes, der Dicke oder Entfernung von leitfähigen Meßobjekten bzw. die Temperaturmessung mit Hilfe der Verluständerungen des Ferroelektrikums usw. Die Meßparameter lassen sich in diesen Fällen besonders aus den Dämpfungsänderungen eines LC-Meßkreises oder aus den Änderungen des logarithmischen Dekrementes einer freien, im Meßkreise periodisch erregten Schwingung-gewinnen. Es lassen sich auch Methoden einer dauernden Impulserregung zweier abstimmbarer Kreise anwenden, um die Empfindlichkeit und Stabilität bei einer kontinuierlichen Meßwertangabe zu erhöhen. Eine Erregung mittels einer einzigen Erregerstufe kommt jedoch nicht in Frage wegen der Schwierigkeiten infolge der gegenseitigen Kopplung beider Kreise und wegen der schwierigen Bedämpfung von Resten einer freien Schwingung vor einer Wiedererregung. Bei der Erregung beider Kreise aus den selbständigen Erregungsstufen ist eine geringe Schwankung der Amplituden der freien Oszillation, und zwar auch bei der Begrenzung der maximalen Amplitude mittels der Vorspannungsdioden, feststellbar.
Eine Erhöhung der Empfindlichkeit und der Stabilität - diese will die Erfindung erzielen -kann man durch eine einfache erfindungsgemäße Maßnahme erzielen.
Die Erfindung besteht in der Vereinigung folgender an sich bekannter Merkmale: a) Verwendung zweier abstimmbarer, als Meß-und Referenzkreis dienender Resonanzkreise; b) an jedem dieser Kreise ist eine Begrenzerdiode mit gemeinsamer Vorspannungsquelle angeschlossen; c) an jedem Resonanzkreis ist über je einen Gleichrichterzweig ein Meßinstrument in Differenzschaltung. zur Stromkompensationsmessung angeschlossen.
Zur Temperaturmessung ist es zweckmäßig, wenn jeder der beiden abstimmbaren Kreise ein ferroelektrisches Element enthält. Hierbei kann es zweckmäßig sein, daß die ferroelektrischen Elemente durch eine freie gedämpfte Schwingung in den autostabilen Zustand gebracht-sind.
Durch Verwendung einer einzigen Vorspannungsquelle 8 für beide Begrenzungsdioden 7, r wird der Meßwert erfindungsgemäß durch den Vergleich von Signalen gewonnen, die von den Detektoren 4, 4' zur Anzeige des Mittelwertes erhalten sind, die an den Meß- und Referenz-LC-Kreis oder ein Äquivalent geschaltet sind.
Die einfachste Realisierung eines solchen Vergleichs ist die Messung des Amplituden-Unterschiedes beider Signale gemäß der Schaltung der Zeichnung, in der durch die Erregungsstufenl,l' periodisch die freien Schwingungen im Meßkreis mit der Induktivität 2 und der Kapazität 3 und im Referenzkreis mit der Induktivität 2' und der Kapazität 3' erregt sind. Die beiden Erregungsstufenl, sind durch einen gemeinsamen Impulsgenerator von der Frequenz fimp gesteuert. Die Mittelwertdetektoren sind mit 4 bzw. 4' bezeichnet.
Von diesen Detektoren ist das Differenzsignal, das dem Mittelwert der freien Schwingung proportional ist, an das Meßinstrument 10 geführt. Die Begrenzungsdioden sind mit 7, 7' und die gemeinsame Vorspannungsquelle mit 8, die eine vernachlässigbare parallele Kapazität 9 aufweist, bezeichnet. Als Spannungsquelle 8 kann eine stabilisierende Glimmlampe oder eine Zenerdiode verwendet werden.
Die Schaltung kann man z. B. zur Temperaturmessung verwenden, wenn in jeden von den Meßkreisen ein ferroelektrisches Element geschaltet ist, das durch die freie gedämpfte Schwingung auf eine der Curie-Temperatur nahe Temperatur erwärmt ist.
Jedes von den ferroelektrischen Elementen ist von einer anderen äußeren Umgebung beeinflußt, die sein Wärmegleichgewicht ändert, wobei der Unterschied der beiden Wirkungen zum Messen ausgenutzt ist. Die ferroelektrischen Elemente kann man dabei durch die freie gedämpfte Schwingung in einen autostabilen Zustand erwärmen.

Claims

Patentansprüche: 1. Anwendung einer Schaltungsanordnung zur Dämpfungsmessung für die Messung physikalischer Größen, insbesondere der Temperatur, g ekennzeichnet durch die Vereinigung folgender, an sich bekannter Merkmale: a) Verwendung zweier abstimmbarer, als Meß-und Referenzkreis dienender Resonanzkreise (2, 3; 2', 3'); b) an jeden dieser Kreise ist eine Begrenzerdiode (7, 7') mit gemeinsamer Vorspannungsquelle (8) angeschlossen; c) an jeden Resonanzkreis (2, 3; 2', 3') ist über je einen Gleichrichterzweig (4, 4') ein Meßinstrument (10) in Differenzschaltung zur Stromkompensationsmessung angeschlossen.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der abstimmbaren Kreise (2, 3; 2', 3') zur Temperaturmessung ein ferroelektrisches Element enthält.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ferroelektrischen Elemente durch die freie gedämpfte Schwingung in den autostabilen Zustand versetzt sind.