DE1591843C3

DE1591843C3 - Capacitive probe head for attachment to an insulated electrical conductor

Info

Publication number: DE1591843C3
Application number: DE19671591843
Authority: DE
Inventors: Edmond Raphael Pacific Palisades Calif. Pelta (V.StA.)
Original assignee: Autoscan Inc., Culver City, Calif. (V.StA.)
Priority date: 1967-11-14
Filing date: 1967-11-14
Publication date: 1977-01-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kapazitiven Tastkopf nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a capacitive probe head according to the preamble of claim 1.

Ein solcher Tastkopf soll Spannungsmessungen an Kabeln ermöglichen, deren metallische Leiter nicht direkt zugänglich sind. In vielen Fällen ist es nicht zulässig, die Isolation zu entfernen, so daß der elektrische Zustand des Kabels durch die Isolation hindurch überwacht werden muß. Ein an den Tastkopf angeschlossenes Meßinstrument, das in den Rückleitungsweg des Stromkreises des Kabels geschaltet ist, ermöglicht bei geeigneter Eichung eine Messung beispielsweise der Spannung im Kabel am Ort desSuch a probe head is intended to enable voltage measurements on cables whose metallic conductors are not are directly accessible. In many cases it is not permissible to remove the insulation so that the electrical condition of the cable must be monitored through the insulation. One to the probe connected measuring instrument placed in the return path of the electrical circuit of the cable, with suitable calibration enables a measurement, for example, of the voltage in the cable at the location of the

Tastkopfes.Probe head.

Aus der DT-AS 11 48 015 ist eine Vorrichtung zum Prüfen einer an eine Kurzschlußschalter-Lecksonde angeschlossenen Überwachungsleitung bekannt, an die einpolig ein am anderen Pol geerdeter Spannungsmesser mittels einer kapazitiven Belegung anschließbar ist. Die. Belegung besteht bei einer praktischen Ausführungsform aus zwei durch eine federnde Klammer verbundenen halbzylindrischen Metallschalen, die aufFrom the DT-AS 11 48 015 a device for testing a short circuit switch leak probe connected monitoring line is known, to which a single-pole voltmeter grounded at the other pole can be connected by means of a capacitive assignment. The. Allocation exists in a practical embodiment of two semi-cylindrical metal shells connected by a spring clip, which open on

ίο die Überwachungsleitung gedrückt werden. Der Abstand zwischen den Metallschalen hängt also vom Leitungsdurchmesser ab und ist somit nicht genau definiert. Außerdem ist der bekannte Tastkopf selbst nicht geerdet, was dann zu einer Gefährdung der Bedienungsperson und zu Schwierigkeiten bei einer Berührung geerdeter Teile beispielsweise am Kabel führen kann, wenn Teile der notwendigen Isolation des Tastkopfes sich abnutzen oder beschädigt werden.ίο the monitoring line is pressed. The distance between the metal shells depends on the cable diameter and is therefore not precise Are defined. In addition, the well-known probe head itself is not grounded, which then endangers the Operator and difficulties in touching earthed parts, for example on the cable can lead if parts of the necessary insulation of the probe wear or are damaged.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Tastkopf der bekannten Gattung anzugeben, bei dem der Abstand zwischen den Kondensatorelektroden nicht durch das zu prüfende Kabel, sondern durch die zangenartigen Backenstücke selbst bestimmt, also auf einen definierten Wert eingestellt wird.The object of the invention is to provide a probe head of the known type in which the distance between the capacitor electrodes not through the cable to be tested, but through the pliers-like Cheek pieces themselves determined, so set to a defined value.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Tastkopf.The invention solves this problem with the probe head characterized in claim 1.

Bei einem solchen Tastkopf sind die Abmessungen und die Anordnung des Kabels im Zwischenraum^ zwischen den Elektroden in gewissen Grenzen ohne Betriebsbeeinträchtigung und insbesondere auch ohne Stauchungen variierbar. Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung besteht ferner darin, daß die vorzugsweise metallischen, das Zangengehäuse bildenden Backenstücke geerdet werden können, so daß ein Berührungsschutz besteht.With such a probe head, the dimensions and the arrangement of the cable in the space are ^ between the electrodes within certain limits without any operational impairment and, in particular, without Compression variable. An additional advantage of the invention is that the preferably metallic cheek pieces forming the pliers housing can be grounded, so that a protection against accidental contact consists.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigtA preferred embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows

F i g. 1 die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Tastkopfes,F i g. 1 the perspective view of a probe head according to the invention,

F i g. 2 eine Vorderansicht des Tastkopfes,
F i g. 3 eine Seitenansicht des Tastkopfes, und
F i g. 4 das Ersatzschaltbild des Tastkopfes zusammen mit einer Schaltungsanordnung, wie sie bei der Benutzung des Tastkopfes Verwendung findet.F i g. 2 a front view of the probe head,
F i g. 3 is a side view of the probe head, and
F i g. 4 shows the equivalent circuit diagram of the probe head together with a circuit arrangement as is used when the probe head is used.

Der kapazitive Tastkopf besteht hauptsächlich aus zwei Backenstücken 10 und 20 aus Metall in jeweils T-förmiger Ausbildung. Die beiden Backenstücke sind durch einen Bolzen 1 oder zwei Schwenklagerniete verbunden, so daß die Anordnung in ihrem Aussehen an eine Zange oder Zwinge erinnert.The capacitive probe head consists mainly of two cheek pieces 10 and 20 made of metal in each case T-shaped training. The two cheek pieces are riveted by a bolt 1 or two pivot bearing rivets connected so that the arrangement is reminiscent of a pair of pliers or ferrules.

Das obere Backenstück 10 hat einen Handgriff 11, der den Schaft des »T« bildet und an eine den »Quersteg« des »T« bildende Platte 12 anstößt. Das untere Backenstück 20 hat einen Schaft- oder Handgriffteil 21 und eine Querstegplatte 22. Die Ausdrücke »oben« und »unten« werden hier willkürlich gebraucht, um die Erläuterung zu erleichtern. Im Betrieb kann der Tastkopf in beliebiger Lage und Orientierung benutzt werden. Die beiden Handgriffteile 11 und 21 haben jeweils U-Profil, wobei jedoch das U-Profil des Handgriffteils 11 etwas breiter ist, so daß die nach oben stehenden Seitenwandungen des Handgriffteils 21 aufnehmen kann. Die beiden Handgriffteile 11 und 21 bilden somit einen langgestreckten, vom Bolzen 1 durchsetzten Hohlkanal, der beispielsweise eine Feder 6 zum Herstellen einer bestimmten relativen Winkellage der beiden Backenstücke 10 und 20 aufnehmen kann. Ein gegenseitiges Verschwenken der beiden BackenstückeThe upper cheek piece 10 has a handle 11, which forms the shaft of the "T" and is connected to the "cross bar" of the "T" forming plate 12 abuts. The lower cheek piece 20 has a shaft or handle portion 21 and a transverse web plate 22. The terms "above" and "below" are used here arbitrarily to denote the To facilitate explanation. During operation, the probe head can be used in any position and orientation will. The two handle parts 11 and 21 each have a U-profile, but the U-profile of the Handle part 11 is slightly wider, so that the top standing side walls of the handle part 21 can accommodate. The two handle parts 11 and 21 thus form an elongated hollow channel through which the bolt 1 passes, which for example contains a spring 6 to produce a certain relative angular position of the two cheek pieces 10 and 20 can accommodate. A mutual pivoting of the two cheek pieces

10 und 20 um die Achse des Bolzens 1 muß daher entgegen der durch die Feder 6 auf die beiden Griffstücke ausgeübten Kraft vorgenommen werden.10 and 20 around the axis of the bolt 1 must therefore counter to that by the spring 6 on the two Handle pieces exerted force are made.

Die Seiten der beiden Platten 12 und 22 sind gegeneinander gebogen, so daß sie einen Hohlraum 5 bilden. Die umgebogenen Teile der Platte 12 haben außerdem an ihren beiden Seiten Schenkel, beispielsweise 13a und 136 auf der einen Seite und 13'a auf der anderen Seite, wobei der zweite Schenkel auf dieser letzteren Seite in der Zeichnung nicht sichtbar ist, seine Lage bei symmetrischer Anordnung der Teile jedoch ohne weiteres aus der dargestellten Konstruktion folgt. Entsprechend vorspringende Gegenschenkel 23a, 236 usw. sind an der Platte 22 vorgesehen. Die Feder 6 spannt die Griffstücke in eine solche Lage, daß die nach unten stehenden Ränder der Schenkel 13a und 136 auf den nach oben stehenden Rändern der Schenkel 23a und 236 aufsitzen. Auf diese Weise wird ein Fenster 3 gebildet, das senkrecht zu den Ebenen der Haupterstreckung der beiden Platten 12 und 22 orientiert ist.The sides of the two plates 12 and 22 are bent towards one another so that they form a cavity 5 form. The bent parts of the plate 12 also have legs on both sides, for example 13a and 136 on one side and 13'a on the other side, with the second leg on this The latter side is not visible in the drawing, but its position when the parts are arranged symmetrically easily follows from the construction shown. Correspondingly projecting opposing legs 23a, 236 etc. are provided on the plate 22. The spring 6 biases the handle pieces in such a position that the after lower edges of the legs 13a and 136 on the upward edges of the legs 23a and 236 sit up. In this way, a window 3 is formed which is perpendicular to the planes of the main extent of the two plates 12 and 22 is oriented.

Durch die entsprechenden Schenkel oder Vorsprünge an den anderen Enden der Platten 12 und 22 wird ein weiteres Fenster 4 gebildet Die beiden Fenster 3 und 4 decken sich miteinander in Richtung der Schwenkachse der beiden Griffstücke. Die Innenfläche der Platte 12 trägt eine Isolierplatte 14, und auf der Innenfläche der Platte 22 befindet sich eine Isolierplatte 24. Auf jeder dieser beiden Isolierplatten ist eine leitende Platte so angeordnet, daß zwei Kondensatorelektroden 15 und 25 gebildet werden, die parallel zueinander liegen, wenn die Griffstücke die durch die Spannung der Feder 6 hergestellte Normallage, bezeichnet auch als die geschlossene Lage des Tastkopfes, einnehmen. Die Kondensatorelektroden sind mit einer Isolierschicht 16 bzw. 26 belegt, so daß sie von den metallischen Griffstücken isoliert sind. Die Isolierschichten 16 und 26 können bündig mit den entsprechenden oberen und unteren Rändern der Fenster 3 und 4 abschließen.By the corresponding legs or projections on the other ends of the plates 12 and 22 is a further window 4 formed. The two windows 3 and 4 coincide with one another in the direction of the pivot axis of the two handles. The inner surface of the plate 12 carries an insulating plate 14, and on the inner surface of the Plate 22 is an insulating plate 24. A conductive plate is on each of these two insulating plates arranged that two capacitor electrodes 15 and 25 are formed which are parallel to each other when the handle pieces the normal position produced by the tension of the spring 6, also referred to as the take up the closed position of the probe head. The capacitor electrodes are covered with an insulating layer 16 and 26 occupied, so that they are isolated from the metallic handles. The insulating layers 16 and 26 can be flush with the corresponding upper and lower edges of windows 3 and 4.

Wie man am besten aus F i g. 1 sieht, wird durch die dünnen oder schmalen Ränder der Isolierplatten 14 und 24 zusätzlich ein Vorderfenster gebildet, das im rechten Winkel zu den Fenstern 3 und 4 und den Schäften des »T«, jedoch parallel zur Achse des Bolzens 1 verläuft. Man kann also von vorn (F i g. 2) in den Hohlraum 5 hineinsehen, jedoch kann der Hohlraum auch an dieser Seite abgeschlossen sein. Dieses Merkmal ist an sich ohne besondere Bedeutung, jedoch gestaltet sich die Herstellung des Tastkopfes einfacher, wenn die Vorderseite offen bleibt.How best to get from F i g. 1 sees is through the thin or narrow edges of the insulating plates 14 and 24 additionally formed a front window which is at right angles to the windows 3 and 4 and the shafts of the "T", however, runs parallel to the axis of the bolt 1. One can therefore enter the cavity 5 from the front (FIG. 2) look inside, but the cavity can also be closed on this side. This characteristic is in itself of no particular importance, but the production of the probe is easier if the Front remains open.

Die beiden Kondensatorelektroden sind elektrisch untereinander verbunden, wie im Schaltbild nach F i g. 4 angedeutet. Diese Verbindung erfolgt mittels eines Drahtes, der z. B. in dem durch die beiden HandgriffteileThe two capacitor electrodes are electrically connected to one another, as in the circuit diagram according to FIG. 4th indicated. This connection is made by means of a wire which, for. B. in that by the two handle parts

11 und 21 gebildeten Hohlkanal angeordnet ist In11 and 21 formed hollow channel is arranged In

F i g. 4 ist diese Verbindung der beiden Kondensatorelektroden 15 und 25 symbolisch durch den Draht 9 angedeutet. Die Backenstücke 10 und 20 sind außerdem elektrisch mit dem Erdleiter 7a eines Kabels 7 verbunden, mittels dessen der Tastkopf an die auf die vom Tastkopf erfaßten Meßwerte ansprechende ejektrische Meßschaltung angeschlossen ist Die beiden Kondensatorelektroden 15 und 25 sind ferner mit dem Signalleiter 76 des Kabels 7 verbunden. Man sieht, daß die Elektroden 15 und 25 durch Aufteilen des Endes des Signalleiters 76 in zwei Zweigleitungen, die einzeln an die Elektroden angeschlossen sind, verbunden werden können, so daß kein eigener Draht 9 erforderlich ist.
In dem durch die beiden Handgriffteile 11 und 21 gebildeten Innenraum ist ein Kondensator 8 von z. B. 1000 pF angeordnet, der zur Erhöhung der wirksamen Kapazität zwischen den Griffteilen und den Elektroden elektrisch zwischen die Leiter 7a und 76 oder zwischen den Draht 9 und den Kabelleiter 7a oder zwischen eine der beiden Kondensatorelektroden und eines der Backenstücke, die sowohl elektrisch als auch mechanisch durch den Bolzen 1 verbunden sind, geschaltet ist'F i g. 4, this connection of the two capacitor electrodes 15 and 25 is indicated symbolically by the wire 9. The cheek pieces 10 and 20 are also electrically connected to the earth conductor 7a of a cable 7, by means of which the probe head is connected to the ejectic measuring circuit which responds to the measured values recorded by the probe head.The two capacitor electrodes 15 and 25 are also connected to the signal conductor 76 of the cable 7 . It will be seen that the electrodes 15 and 25 can be connected by dividing the end of the signal conductor 76 into two branch lines which are individually connected to the electrodes, so that a separate wire 9 is not required.
In the interior formed by the two handle parts 11 and 21 is a capacitor 8 of z. B. 1000 pF arranged to increase the effective capacitance between the handle parts and the electrodes electrically between the conductors 7a and 76 or between the wire 9 and the cable conductor 7a or between one of the two capacitor electrodes and one of the cheek pieces, both electrically and are mechanically connected by bolt 1, is switched '

Um mittels des Tastkopfes eine Messung vorzunehmen, drückt die bedienende Person die Backenstücke am unteren Teil des T-Schaftes zusammen, wodurch die Platten 12 und 22 auseinandergespreizt und die Schenkel 13a und 23a (sowie 13'a und 23'a) um eine Strecke, die mindestens gleich der Dicke des zu messenden Kabels 100 ist, voneinander abgehoben werden. Das Kabel 100 wird nunmehr seitlich hinter die Schenkel 13a, 23a usw. in den Raum zwischen den Isolierschichten 16 und 26 eingeführt Die Schenkel 136 und 236 werden nicht so weit voneinander abgehoben wie die Schenkel 13a und 23a, so daß das Kabel 100 nicht über die Schenkel 136, 236, obwohl sie etwas voneinander abgehoben sind, hinausrutschen kann. Danach wird der Tastkopf geschlossen, indem die bedienende Person die Feder 6 sich in ihre Normallage entspannen läßt Das Kabel 100 befindet sich jetzt im Hohlraum 5 und durchsetzt die Fenster 3 und 4. Dabei liegt das Kabel 100 über eine dem Abstand zwischen den Fenstern 3 und 4 entsprechende Strecke an den Kondensatorelektroden 15 und 25 an. Obwohl das Kabel lose durch die Fenster laufen kann, wird es durch die Ausbildung der Fenster 3 und 4 im Hohlraum 5 festgehalten.To take a measurement using the probe, the operator presses the cheek pieces at the lower part of the T-shaft together, whereby the plates 12 and 22 spread apart and the Legs 13a and 23a (as well as 13'a and 23'a) by a distance which is at least equal to the thickness of the to measuring cable 100 is to be lifted from each other. The cable 100 is now laterally behind the Legs 13a, 23a, etc. inserted into the space between the insulating layers 16 and 26 and 236 are not lifted as far apart as the legs 13a and 23a, so that the cable 100 does not can slip out over the legs 136, 236, although they are slightly raised from one another. The probe head is then closed by the person operating the spring 6 in its normal position Can relax The cable 100 is now in the cavity 5 and penetrates the windows 3 and 4. Thereby is the cable 100 over a distance between the windows 3 and 4 corresponding to the distance Capacitor electrodes 15 and 25 on. Although the cable can run loosely through the windows, it will go through the formation of the windows 3 and 4 in the cavity 5 is recorded.

Das Kabel 100 weist in dieser Lage eine bestimmte Beziehung zu den Elektroden 15 und 25 auf. Der Leiter im Kabel 100 ist annähernd gleich weit von jeder der beiden Elektroden 15 und 25 entfernt so daß zwei Kondensatoren gebildet werden, wie schematisch in Fig.4 angedeutet Und zwar besteht der eine Kondensator zwischen dem Leiter oder den Leitern im Kabel 100 und der Kondensatorelektrode 15, während der andere Kondensator zwischen dem Leiter oder den Leitern des Kabels 100 und der Kondensatorelektrode 25 bestehtIn this position, the cable 100 has a specific relationship to the electrodes 15 and 25. The head in the cable 100 is approximately the same distance from each of the two electrodes 15 and 25 so that two Capacitors are formed, as indicated schematically in Figure 4 Capacitor between the conductor or conductors in the cable 100 and the capacitor electrode 15, during the other capacitor between the conductor or conductors of the cable 100 and the capacitor electrode 25 exists

Die beiden Kapazitäten werden durch den Abstand dieses Kabelleiters von der Kondensatorelektrode 15 einerseits und von der Kondensatorelektrode 25 andererseits bestimmt Die Flächen der Elektroden 15 und 25 sind einander annähernd gleich, ebenso wie die den beiden Elektroden gegenüberstehenden Kabelflächen. Außerdem sind diese beiden Kapazitäten von der Dielektrizitätskonstante der Isolierschichten 16 und 26 und von deren Dicke sowie von der Dielektrizitätskonstante der Isolation des Kabels 100 abhängig. Die Dielektrizitätskonstante für das Material der Isolierschichten 16 und 26 wählt man ziemlich groß, so daß die grundsätzlich unbekannte Dielektrizitätskonstante der Isolation des Kabels 100 die Gesamtdielektrizitätskonstante der Kapazitäten nicht nennenswert beeinflußtThe two capacitances are determined by the distance between this cable conductor and the capacitor electrode 15 on the one hand and by the capacitor electrode 25 on the other hand, the areas of the electrodes 15 are determined and 25 are approximately the same, as are the cable surfaces facing the two electrodes. In addition, these two capacitances are dependent on the dielectric constant of the insulating layers 16 and 26 and on the thickness thereof and on the dielectric constant of the insulation of the cable 100. the Dielectric constant for the material of the insulating layers 16 and 26 is chosen to be quite large, so that the basically unknown dielectric constant of the insulation of the cable 100 is the total dielectric constant the capacities are not noticeably affected

In erster Annäherung kann man sagen, daß diese Kapazitäten sich in entgegengesetzter Richtung jedoch um gleiche Beträge ändern, wenn beispielsweise wegen irgendwelcher Unregelmäßigkeiten oder ungleichmäßiger Abstände oder wegen zu losen Sitzes des Kabels in den Fenstern der Leiter des Kabels 100 sich näher bei der Kondensatorelektrode 15 als bei der Kondensatorelektrode 25 befindet (oder umgekehrt). In dieser ersten Annäherung kann man jedoch sagen, daß die resultierende Gesamtkapazität, wie sie durch die elektrischAs a first approximation, one can say that these capacities are in the opposite direction, however change by equal amounts if, for example, because of some irregularities or unevenly Distances or because of too loose fit of the cable in the windows of the conductors of the cable 100 closer to the capacitor electrode 15 is located than the capacitor electrode 25 (or vice versa). In this first one However, as an approximation, it can be said that the resulting total capacitance, as determined by the electrical

verbundenen Elektroden 15 und 25 einerseits und durch den Leiter im Kabel 100 andererseits gebildet wird, von der jeweiligen Lage des Kabels 100 in Bezug auf die beiden Elektroden unabhängig ist Dies gilt besonders dann, wenn die Dielektrizitätskonstante der Isolierschichten 16 und 26 verhältnismäßig hoch ist.connected electrodes 15 and 25 on the one hand and by the conductor in the cable 100 on the other hand is formed by the respective position of the cable 100 in relation to the two electrodes is independent. This is particularly true when the dielectric constant of the insulating layers 16 and 26 is relatively high.

Wenn die bedienende Person die Backenstücke losläßt, bewirkt die Feder 6, daß die Schenkel 13a und 23a usw. sich wieder aufeinandersetzen, so daß das Kabel 100 jetzt im Hohlraum eingefangen ist Wenn es die Stärke des Kabels erlaubt, kann der Tastkopf am Kabel aufgehängt werden, so daß die Bedienungsperson ihn gänzlich loslassen kann. Dies kann dann von Vorteil sein, wenn die Bedienungsperson jetzt das angeschlossene Meßinstrument 30 bedienen muß. Dieses Meßinstrument als soches interessiert hier nicht. Je nach Art der Schaltung, zu der das Kabel 100 gehört, kommen verschiedene Konstruktionen in Frage. Im allgemeinen kann vorausgesetzt werden, daß das Meßinstrument 30 eine verhältnismäßig große Kapazität 31 (oder eine Kondensatorbatterie) enthält, was im Hinblick auf nachstehend zu beschreibende Merkmale von Wichtigkeit istWhen the operator lets go of the cheek pieces, the spring 6 causes the legs 13a and 23a etc. sit on top of each other again so that the cable 100 is now trapped in the cavity The strength of the cable allows the probe head to be hung on the cable so that the operator can use it let go of him completely. This can be an advantage if the operator now has the connected Measuring instrument 30 must operate. This meter as such is of no interest here. Depending on the type The circuit to which the cable 100 belongs can be of various constructions. In general It can be assumed that the measuring instrument 30 has a relatively large capacitance 31 (or a Capacitor bank), which is important with regard to features to be described below is

Im Tastkopf bestehen effektive Rest- oder Streukapazitäten 125, die einerseits durch die Elektroden 15 und 25 einzeln und andererseits durch die Backenstücke 10 und 20 eingeführt werden. Wie erwähnt, ist der Kondensator 8 effektiv zwischen die Elektroden 15 und 25 und die geerdeten Backenstücke 10 und 20 geschaltet, wie symbolisch bei 8a in Fig.4 angedeutet Dieser Kondensator 8 übt eine spezielle Schutzwirkung für den Tastkopf aus.In the probe head there are effective residual or stray capacitances 125, which on the one hand by the electrodes 15 and 25 individually and on the other hand through the cheek pieces 10 and 20. As mentioned, the Capacitor 8 effectively connected between electrodes 15 and 25 and grounded cheek pieces 10 and 20, as indicated symbolically at 8a in Fig.4. This capacitor 8 has a special protective effect for the Probe off.

Die zu messende Betriebsspannung U liegt natürlich zwischen dem Kabel 100 und Erde oder einem anderen geeigneten, als Erdpotential aufzufassenden Bezugspotential. Wie erklärt enthält das Meßinstrument 30, an das der Tastkopf über das Kabel 7 angeschlossen ist die verhältnismäßig große Kapazität 31. Die durch die Elektroden 15 und 25 und das Kabel 100 gebildeten Tastkopikapazitäten liegen in Reihe mit der Kapazität 31 in dem Stromkreis mit dem Kabel 100, dem Tastkopf, dem Kabel 7, dem Meßinstrument 30, Erde und der Spannungsquelle U. Andererseits liegen die Streukapazitäten 125 am Ort des Tastkopfes parallel zur Kapazität 31.The operating voltage U to be measured is of course between the cable 100 and earth or another suitable reference potential to be understood as earth potential. As explained, the measuring instrument 30, to which the probe is connected via the cable 7, contains the relatively large capacitance 31. The probe capacitances formed by the electrodes 15 and 25 and the cable 100 are in series with the capacitance 31 in the circuit with the cable 100 , the probe, the cable 7, the measuring instrument 30, earth and the voltage source U. On the other hand, the stray capacitances 125 at the location of the probe are parallel to the capacitance 31.

Wäre der Kondensator 8 nicht vorhanden, so würde bei Auftreten eines sehr hohen Spannungsstoßes im Kabel 100 ein sehr großer du/dt-Wert als Anzeige starker Hochfrequenzkomponenten im Kabel auftreten. Die durch die Elektroden des Tastkopfes mit dem Kabel 100 gebildeten Kapazitäten und die Streukapazitäten 125 stellen jetzt einen HF-Kurzschluß zwischen dem Kabel 100 und Erde her. Zwar wird die Hauptkapazität, die in Reihe mit den Kapazitäten zwischen Tastkopf und Kabel 100 liegt, durch die Kapazität 31 gebildet, jedoch kann die Laufzeit der Signale zwischen dem Tastkopf und dem Meßinstrument 30 nicht vernachlässigt werden. Wegen dieser endlichen Laufzeit im Kabel 7 kann bei einem Spannungsstoß mit mindestens vorübergehend starkem Anteil an Hochfrequenzkomponenten der kapazitive Kurzschluß dazu führen, daß an den Streukapazitäten 125, d. h. zwischen einer oder beiden der Elektroden 15 und 25 und Stellen in dichter Nachbarschaft der Backenstücke, Überschläge auftreten. Der Kondensator 8 verhindert nun diesen kapazitiven Kurzschluß, da er in seinem Wert erheblich größer als die Streukapazität 125 bemessen ist Der Kondensator 8 bildet einen Teil der Kapazität 31 des Meßinstruments, ist jedoch in unmittelbarer Nähe des Tastkopfes angeordnet Und zwar befindet sich der Kondensator 8 in dem durch die Handgriffteile 11 und 21 gebildeten Hohlkanal, so daß er unmittelbar am kapazitiven Tastkopf selbst verfügbar ist, um einen kapazitiven Kurzschluß der beschriebenen Art zu verhindern. An sich könnte man auch die gesamte Kapazität 31 der Meßanordnung in den Tastkopf einbauen, was jedoch bei dem beschränkten Raum, der im Tastkopf verfügbar ist, unpraktisch wäre.If the capacitor 8 were not present, a very high voltage surge would occur in the Cable 100 a very large du / dt value as an indication of strong high frequency components appear in the cable. The capacitances formed by the electrodes of the probe head with the cable 100 and the stray capacitances 125 now establish an RF short circuit between the cable 100 and earth. Although the main capacity, which is in series with the capacitances between the probe and the cable 100, formed by the capacitance 31, however The transit time of the signals between the probe and the measuring instrument 30 cannot be neglected will. Because of this finite running time in the cable 7, at least temporarily in the event of a voltage surge high proportion of high frequency components of the capacitive short circuit lead to the Stray capacities 125, d. H. between one or both of the electrodes 15 and 25 and locations in closer proximity Neighborhood of the cheek pieces, flashovers occur. The capacitor 8 now prevents this capacitive short circuit, since its value is considerably larger than the stray capacitance 125 Der Capacitor 8 forms part of the capacitance 31 of the measuring instrument, but is in the immediate vicinity of the Arranged probe head and that is the capacitor 8 in which by the handle parts 11 and 21 formed hollow channel, so that it is available directly on the capacitive probe head itself to a to prevent capacitive short circuit of the type described. In itself you could also do the whole Build capacitance 31 of the measuring arrangement in the probe head, but this is due to the limited space that available in the probe would be impractical.

Die Streukapazität 125 ließe sich durch Überziehen des gesamten Tastkopfes mit einer dicken Schicht aus dem hochdielektrischen Material verringern, so daß keine metallische Berührung zwischen dem Tastkopf und irgendeinem Erdpotential führenden Leiter stattfinden kann. Zu beachten ist jedoch, daß der Tastkopf unter Umständen unter ziemlich rauhen Betriebsbedingungen angewendet wird, so daß die Isolation beschädigt oder abgenutzt werden könnte. Andererseits ist es im Hinblick auf die bequeme Handhabung des Tastkopfes von beträchtlichem Vorteil, daß der Tastkopf aus Metall mit freiliegenden Oberflächen gefertigt werden kann, so daß seine Herstellung sich wirtschaftlicher gestaltet Durch Einbauen des Kondensators 8 in das Innere des Tastkopfkörpers kann letzterer Erdpotential führen und ohne Gefahr für das Bedienungspersonal gehandhabt werden.The stray capacitance 125 could be eliminated by covering the entire probe head with a thick layer the high dielectric material so that no metallic contact between the probe head and any conductor carrying earth potential. It should be noted, however, that the probe head may be used under rather harsh operating conditions, so that the insulation damaged or worn. On the other hand, it is in view of the convenience of the Probe head of considerable advantage that the probe head is made of metal with exposed surfaces can be made so that it is more economical to manufacture by incorporating the capacitor 8 into the interior of the probe body, the latter can lead to earth potential and without any danger to the Operating personnel are handled.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Capacitive probe head for attachment to an insulated electrical conductor, with two capacitor electrodes, which are mounted on two pliers-like cheek pieces that they close to each other when the cheek pieces are closed around the head opposite both sides of the conductor, characterized in that the capacitor electrodes (15, 25) are flat and that the cheek pieces (10, 20) abut one another Projections (legs 13, 23) have which the closing of the cheek pieces (10, 20) on a Limit the position in which the flat capacitor electrodes (15, 25) are parallel to one another and leave an opening free between them, in which the conductor (100) has no effect on the distance between the parallel capacitor electrodes (15, 25) is exposed.

2. Probe head according to claim 1, characterized in that the cheek pieces (10, 20) are metallic and encase the capacitor electrodes (15, 25) isolated by them.

3. Probe according to claim 1 or 2, characterized in that the capacitor electrodes (15, 25) on insulating bodies (14, 24), which in turn are attached to the cheek pieces (10, 20) and are covered with insulating layers (16,26).

4. Probe according to one of claims 1 to 3, characterized by one between a capacitor electrode (25) and the cheek pieces (10, 20) switched capacitor (8).

5. Probe according to claim 4, characterized in that the capacitor (8) is within the Cheek pieces (10,20).

6. Probe head according to one of claims 1 to 5, characterized in that each cheek piece (10, 20) has two parts flanking the capacitor electrode (15 or 25) located thereon, which corresponding parts of the other cheek piece opposite, and that these parts cutouts have two spaced windows (3.4) for the conductor (100) when the cheek pieces (10, 20) are closed form, which extends lengthways between the capacitor electrodes (15, 25) lying windows (3,4) extends.

7. Probe head according to one of the preceding claims, characterized in that two Head of a cable (7) for connecting the probe head to a measuring instrument (30) with the Capacitor electrodes (15, 25) or with the cheek pieces (10, 20) are connected.