DE2314629C3 - Schaltungsanordnung zur Gleichstromeichung eines Durchgangsmeßkopfes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Glcichstromeichung eines in eine Hochfrequenzleitung einschaltbaren Durchgangsmeßkopfes, der den von ihm ausgangsseitig abgegebenen Teil einer eingangsseitig anliegenden Hochfrequenzspannung mißt, wobei ein eingebautes Meßglied eine Anzeigegröße liefert, die einem Anzeigegerät zugeführt wird und an diesem eine analoge oder digitale Anzeige des Meßwertes bewirkt. Das Meßglied eines solchen Durchgangsmeßkopfes besteht dabei aus einem Ther moumformer. Heißleiter, Kaltleiter, oder einem ähnlichen Bauelement, das die Anzeigegröße beispielsweise in Form einer Gleichspannung ableitet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gleichstromeichung eines derartigen Durchgangsmeßkopfes in einfacher Weise ohne besondere Abgleichmaßnahmen durchzuführen und eine große Eichgenauigkeit insbesondere auch bei solchen Durchgangsköpfen zu erreichen, bei denen das Meßglied durch weitere

ίο Widerstände zu einem Dämpfungsnetzwerk ergänzt wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der wellenwiderstandsrichtig abgeschlossene Ausgang des Durchgangsmeßkopfes an den ersten und eine Eich spannung vorgegebener Größe an den zweiten Eingang eines Differenzverstärkers geschaltet ist dessen Ausgangsspannung dem Eirigang des Durchgangsmeßkopfes zugeführt wird, so daß ein Regelkreis entsteht, durch dessen Regelwirkung die am abgeschlossenen Ausgang auftretende Spannung der Eichspannung möglichst weitgehend angenähert wird, und daß das Anzeigegerät unter Zuführung der nach dem Erreichen des Regelgleichgewichts erhaltenen Anzeigegröße durch Einstellen auf einen vorgegebenen, der Eichspannung entspre- chenden Anzeigewert oder durch Markieren des erhaltenen Anzeigewertes geeicht wird.

Der mit der Erfindung erzielte Voneil besteht insbesondere darin, daß ein für die Zwecke der Eichung erforderlicher Sollwert der am Ausgang des Durch gangsmeßkopfes auftretenden Spannung durch eine konstante Eichspannung unmittelbar vorgegeben wird. Weiterhin erfolgt die Einstellung der Eingangsspannung zur Erreichung des genannten Sollwertes selbsttätig und damit innerhalb einer kurzen Einstellzeit über die Wirkung des Regelkreises. Kennwertänderungen der im Durchgangsmeßkopf vorgesehenen Bauelemente, die auf Alterungserscheinungen oder thermische Überlastungen zurückgehen, haben keinen Einfluß auf die Eichgenauigkeit. Andererseits können bei der Fertigung des Durchgangsmeßkopfes relativ große Toleranzen der Bauelemente zugelassen werden, da diese gemäß der Erfindung eingeeicht werden und sich auf Anzeigegenauigkeit nicht auswirken.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeich-

nung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Ersatzschaltbild eines Durchgangsmeßkopfes, der mit einem Thermoumformer bestückt ist F i g. 2 ein erstes Ausführungsbeispie! der Erfindung, F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel und

Fig.4 eine HF-Meßschaltung mit einem nach der Erfindung geeichten Durchgangsmeßkopf.

Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Durchgangsmeßkopf M enthält als Meßglied einen Thermoumformer 1, der durch ohmsche Widerstände 2 und 3 zu einem Dämpfungs-tt-Glied ergänzt wird. An den Eingang 4 des Meßkopfes wird eine spannungsführende Hochfrequenzleitung angeschlossen und über seinen Ausgang 5 ein Teil U„ der eingangsseitig anliegenden Spannung U_c an eine dort anzuschließende, weiterführende Hochfre quenzleitung abgegeben. Die Eingangsspannung U₁. wird dabei entsprechend der Dämpfung des π-Gliedes und dem parallel zu 3 liegenden Eingangswiderstand 6 eines an die weiterführende HF-Leitung anzuschließenden Gerätes, z. B. eines Pegelempfängers, in an sich bekannter Weise geteilt. Der Thermoumformer 1 gibt über einen Ausgang 7 eine Thermospannung U₁/, ab, die entsprechend einer durch die Ausbildung des Meßkopfes gegebenen Übertragungsfunktion mit der Ausgangs-

spannung ί/, verknüpft ist In dieser Übertragungsfunktion sind jedoch Parameter enthalten, die bleibenden Änderungen durch Alterung und Überlastung der verwendeten Bauelemente unterliegen.

Eine diese Parameteränderungen berücksichtigende Gleichstromeichung des Durchgangsmeßkopfes geht nun so vor sich, daß er von der HF-Leitung getrennt und eingangsseitig mit einer solchen Gleichspannung beaufschlagt wird, daß die am wellenwiderstandsrichtig abgeschlossenen Ausgang abgegebene Spannung einem vorgegebenen Sollwert entspricht

Die hierbei erhaltene Anzeigegröße (Thermospannung Un) wird einem Anzeigegerät zugeführt und bewirkt an diesem eine Eichanzeige. Sodann werden im Anzeigegerät vorhandene Einstellmittel so lange ,₅ verstellt, bis die erhaltene Eichanzeige mit einer bereits vorhandenen Eichmarke oder einem vorgegebenen digitalen Anzeigewert übereinstimmt, der dem Sollwert der Ausgangsspannung entspricht Andererseits kann auch die aufgetretene Eichanzeige selbst auf der Skala von 10 markiert werden. Nach dem Wiedereinschalten des Durchgangsmeßkopfes in die HF-Leitung kann dann die von ihm ausgangsseitig abgegebene Teilspannung an der gleichstrommäßig geeichten Anzeigevorrichtung direkt abgelesen werden. Voraussetzung hierfür ist allerdings noch, daß die genannte Übertragungsfunktion soweit frequenzunabhängig ist, daß hierdurch kein nennenswerter Frequenzfehler t ntsteht.

Fig.2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Gleich-Stromeichung. Dabei wird der mittels eines Widerstandes 8 wellenwiderstandsrichtig abgeschlossene Ausgang 5 des Durchgangsmeßkopfes M an den ersten Eingang eines Differenzverstärkers 9 geschaltet, dessen zweiter Eingang mit einer Eichspannung E beaufschlagt ist, die einem vorgegebenen Sollwert der Meßkopfausgangsspannung U₁ entspricht. Der Ausgang des Differenzverstärkers 9, dessen Spannung mit U_av bezeichnet ist, wird dabei mit dem Eingang 4 des Durchgangsmeßkopfes M verbunden. Der eine Anzeigegröße liefernde Ausgang 7 des Meßkopfes M wird mit einem Anzeigegerät 10 verbunden, das eine analoge oder digitale Anzeige der von M abgegebenen Spannung liefert. Aus der Wirkung des von den Teilen M, 5, 9 und 4 sowie 8 und E gebildeten Regelkreis stellt sich die dem Meßkopf M zugeführte Eingangsspannung U._v selbsttätig so ein, daß die an 8 abfallende Ausgangsspannung U₁ der Eichspannung £ weitgehend entspricht.

Die verbleibende Differenz zwischen U, und E, d. h. also, der Eichfehler AU, ist dabei um so kleiner, je größer die Leerlaufverstärkung des Differenzverstär-

kers 9 ist Wird dieser nach einer bevorzugten Ausbildung des Erfindungsgedankens als Operationsverstärkers realisiert, kann die Unsicherheit der Eichung z.B. ohne weiteres auf ±3-10—⁴ oder darunter gehalten werden. Dabei wird der Ausgang 5 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden, während die Eichspannung E dem nicht invertierenden Eingang zugeführt wird.

In Fig.3 ist ein anderes Ausfühmngsbeipsiel der Erfindung dargestellt das eine Eichung des Durchgangsmeßkopfes M bei jeweils unterschiedlichen Werten seiner Ausgangsspannung U, ermöglicht Zu diesem Zweck ist eine vorzugsweise stabilisierte Eichspannungsquelle 11 vorgesehen, deren Ausgangsspannung Un über den insbesondere stufenweise verstellbaren Abgriff 13 eines Spannungsteilers auf unterschiedliche Teilspannungen geteilt wird, die dem einen Eingang des Differenzverstärkers 9 als Eichspannungen E unterschiedlicher Größe zugeführt werden. Die Eichung von M erfolgt dementsprechend bei unterschiedlichen Sollwerten der Ausgangsspannung Ua, denen eine entsprechende Anzahl von Eichmarken oder digitalen Anzeigewerten am Anzeigegerät 10 zugeordnet sind.

F i g. 4 zeigt eine Hochfrequenzschaltung, bei der ein nach den Fig.2 oder 3 mit Gleichstrom geeichter Durchgangsmeßkopf Mm eine Hochfrequenzleitung 14 eingeschaltet ist, die einen Sender 15 mit einem Pegelmesser 16, dem ggf. Verstärkungs- und /oder Frequenzumsetzungsstufen vorgeschaltet sind, verbindet. Dabei ist darauf zu achten, daß der Eingangswiderstand 17 des Pegelmessers bzw. der Eingangsstufe wertmäßig dem Widerstand 8 entspricht. Unter dieser Voraussetzung entspricht der von M abgegebene Hochfrequenzspannungspegel dann dem Eichpegel E, wenn der Sendepegel an 15 so eingestellt wird, daß an 10 die gleiche Anzeige erreicht wird wie bei der Eichung.

Die Anzeigevorrichtung des Anzeigegerätes 10 und ggf. die Anzeige 18 des Pegelmessers 16 können selbstverständlich im logarithmischeii Maßstab, d. h. in dB oder Neper, geeicht sein. Ebenso ist es möglich, eine Eichung dieser Geräte nach dem vom Meßkopf M abgegebenen Strom oder nach der von ihm abgegebenen Ausgangsleitung durchzuführen. Dazu ist es lediglich erforderlich, die jeweils angezeigten Eichspannungswerte durch Einbeziehen des bekannten Wellenwiderstandes der Hochfrequenzleitung in die gewünschten anderen Größen umzusetzen und beispielsweise die Anzeigeskalen mit diesen zu beschriften.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Gleichstromeichung eines in eine Hochfrequenzleitung einschaltbaren Durchgangsmeßkopfes, der den von ihm ausgangsseitig abgegebenen Teil einer eingangsseitig anliegenden Hochfrequenzspannung mißt, wobei ein eingebautes Meßglied eine Anzeigegröße liefert, die einem Anzeigegerät zugeführt wird und an diesem eine analoge oder digitale Anzeige des Meßwertes bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der wellenwiderstandsrichtig (8) abgeschlossene Ausgang (5) des Durchgangsmeßkopfes (M) an den ersten und eine Eichspannung (E) vorgegebener Größe an den zweiten Eingang eines Differenzverstärkers (9) geschaltet ist, dessen Ausgangsspannung (U₃₁) dem Eingang (4) des DurchgangsmeßLopfes (M) zugeführt wird, so daß ein Regelkreis entsteht, durch dessen Regelwirkung die am abgeschlossenen Ausgang (5) auftretende Spannung (U_n) der Eichspannung (E) möglichst weitgehend angenähert wird, und daß das Anzeigegerät (10) unter Zuführung der nach dem Erreichen des Regelgleichgewichts erhaltenen Anzeigegröße durch Einstellen auf einen vorgegebenen, der Eichspannung entsprechenden Anzeigewert oder durch Markieren des erhaltenen Anzeigewertes geeicht wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (9) als Operationsträger ausgebildet ist, dessen invertierender Eingang (—) mit dem abgeschlossenen Ausgang (8) des Durchgangsmeßkopfes (M) und dessen nicht invertierender Eingang (+) mit der Eichspannung (E) beschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied aus einem Thermoumformer (1) besteht, der vorzugsweise in ein durch weitere Widerstände (2, 3, 6) gebildetes Dämpfungsnetzwerk eingefügt ist

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Eichspannungsquelle (Us) über einen Spannungsteiler (12,13) unterschiedliche Werte der Eichspannung (E) ableitbar sind, die wahlweise an den zweiten Eingang des Differenzverstärkers (9) schaltbar sind, und daß eine Mehrpunkteichung des Anzeigegerätes (10) bei den jeweils angeschalteten Werten der Eichspannung Verfolgt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung zur Gleichstromeichung eines Durchgangsmeßkopfes (M), der zum Einstellen der einem Hochfrequenz-Pegelmesser (16) zugeführten Eingangsspannung dient.