-
Hochfrequenzmeßbrücke zum messen komplexer Widerstände. Die Erfindung
betrifft eine Meßbrücke zum Messen komplexer Widerstände, wie Freileitungen, Kabel,
Antennen, Kondensatoren, Spulen usw., bei hohen Frequenzen. Bezweckt wird mit derselben,
eine Meßgarnitur zu suhaffen, welche, ähnlich wie bei Niederfrequenzmeßbrücken,
durch einmaliges Messen gestattet, die reelle und imaginäre Komponente des zu messenden
Widerstandes mit größerer Genauigkeit zu bestimmen.
-
Die Schwierigkeit, welche der Schaffung einer derartigen Meßgarnitur
entgegensteht, liegt in den Erd- und gegenseitigen Kapazitätsverhältnissen der verschiedenen
Teile der Brücke, welche natürlich bei Hochfrequenz für das Meßergebnis von viel
größerer Bedeutung sind als bei Niederfrequenz.
-
Die Erfindung besteht nun darin, daß die auf elektrostatische Beeinflussung
zurückzuführenden Ströme durch geeignete Schalt- und Abschirmmäßnahmen derart verteilt
und in Wege geleitet werden, daß sie keine schädliche Einwirkung auf das Meßergebnis
haben können.
-
Die Erfindung wird erläutert an Hand des auf der Zeichnung schematisch
veranschaulichten Ausführungsbeispiels des Meßgerä-es Mit A, B, C. D sind
die Brückeneckpunkte bezeichnet. In dem Brückenzweig A-C und A-D liegt je ein Drehkondensator
K, im Brükkenzweig C-B !ein aus Widerstand und Kapazität bestehender komplexer
Vergleichswiderstand N, in dem Brückenzweig B-D der zu messende komplexe
Widerstand X. Die Hoch, frequenzstromquelle S wird an die Punkte A und F angeschlossen.
Der Punkt B der Brücke und ein Punkt der Stromquelle liegen gewöhnlich über einen
Kippschalter Sch an Erde. Der Kippschalter liegt parallel zu einem in der
bekannten Weise angewandten Symmetrierkondensator. Bekanntlich ist die Einschaltung
diescs Kondensators notwendig bei. :Messung von Kabeln und ähnlich-,n gegen Erde
symmetrischen Gebilden.
-
Die Brücke ist in einem geerdeten Schutzgehäuse a angeordnet, um einer
Beeinflussung derselben durch Berührung vorzubeugen.
-
Da die Punkte C und D sowohl bei der Erdung von B als auch bei Benutzung
des Symmetrierkondensators 2h" eine Po:entia=differenz gegen Erde und somit auch
gegen ein geordnetes Anzeigegerät haben, so können Ströme von diesen Punkten zur
Erde die Messung fälschen. Um dies zu vermeiden, wird erfindungsgemäß der Indikator
mittels eines L`bertragers U an C und D angeschlossen. Dam_t .sind aber die Schwierigkeiten
insofern nicht behoben, .als die zwischen Primär- und Sekundärwicklung des Übertragers
U bestehende Kapazität Verschiebungsströme zur Folge hat, welche von der Primär-
zu der Sekundärwicklung fließen und gleichfalls den Indikator durchlaufen, wodurch
das Meßresultat beeinflußt wird. Um diesen Übelstand zu beseitigen, wird die Sekundärwicklung
eIektrostatisch von der Primärwicklung mittels eines geerdeten Schirmes getrennt.
Es besteht dann aber noch eine Kapazität sowohl zwischen der Primärwicklung und
dem geerdeten Schirm r als auch zwischen den mit C und D verbundenen Leitungen und
Kondensatoren I( und dem geerdeten Schutzgehäuse a
der Brücke. Um diese Kapazität
in ihrer Wirkung auf die Messung auszuschalten, werden die Primärwicklung, die Leitungen
und die Kondensatoren I( von einem gemeinsamen Schutzgehäuse 2 umgeben, das mit
dem Punkt A der Brücke verbunden ist. Die Folge davon ist, daß die Kapazität zwischen
den mit C-und D galvanisch verbundenen Teilen und Erde unterteilt ist, und zwar
in eine Kapazität, die zwischen A und Erde liegt, d. h. parallel zur Stromquelle,
welche die Messung demnach nicht beeinflußt, und in eine Kapazität zwischen den
mit C und D verbundenen Teilen und dem Gehäuse 2.
-
Die zwischen der Primärspule und dem Gehäuse bestehende Kapazität
verteilt sich in ihrer Wirkung auf das Brückenverhältnis so, daß ein Teil parallel
zu C-A und ein Teil parallel zu D-A liegt. Sie wird bei der Einstellung
dcs Brück.enverhä'tnisses mit berücksichtigt. Die von dem Schutzgehäuse 2 auf die
Primärspule übergehenden Kapazitätsströme durchfließen, um nach C und D zu gelangen,
die Windungen der Spule. Die hieraus resultierende' Induktionswirkung auf die Sekundärspule
wird ebenfalls durch eine Änderung des Verhältnisses der Kondensatoren 1(, h bei
der Brückeneichung ausgeglichen.
-
Der LTbelstand, der noch vorhanden ist, besteht darin, daß der Ausgleich
bei verschiedenen Frequenzen verschieden ist, und gemäß der Erfindung kann dieser
Übelstand dadurch
vermieden werden, daß die Primärspule noch von
einem dritten Schutzgehäuse 3 umgeben wird, das mit dem einen Ende der Spule verbunden
ist. Die Kapazitätsströme können dann nicht mehr die Windungen d°r Primärspule durchfließen,
sondern werde durch den Schirm nach Punkt C abgeleitet. Die Primärspule ist also
bei Nulleinstellung stromlos. Die Kapazität zwischen Schirm 3 und 2 liegt eindeutig
zwischen C und A und wird bei der Brückeneichung mit abgeglichen.
-
Der Übertrager ist sowohl aus Festigkeitsgründen als auch um eine
kapazitive Beeinflussung der übertragerspulen durch die innerhalb des Brückengehäuses
verlegten Stromquellenleitung zu vermeiden, in eine geerdete Kapsel 4. verlegt.
Aus diesem Grunde ist auch die Leitung von der Sekundärspule zu den Klemmen g und
lt des Indikators bifilar ausgebildet, und zwar so, daß die geerdete Leitung die
andere als Röhre 5 umschließt. Eine solche Doppelleitung hat den Vorteil, daß sie
von außen nicht beeinflußt werden kann, ' da ihr Feld innerhalb der Röhre lieg.
-
Sowohl aus dem oben angedeuteten Grunde als auch um die Indukti"itäten
der Leitungen zwischen den Brüclz:enzwcigk,ondensatoren und den Punkten C und
A und D und A auf ein Minimum herabzusetzen, sind diese Leitungen
ebenfalls als Röhrenleitung ausgebildet.
-
Da bei einer derartigen Ausbildung der Brücke gegenseitige S:örungen
nicht mehr zu befürchten sind, können dann die Punkte C und D dicht aneinander angeordnet
werden, was den Vorteil hat, daß N und X bequem angeschlossen werden
können.
-
Der Vergleichsscheinwiderstand N ist mit einem doppelten Schutzgehäuse
versehen. Das Innere dieser Gehäuse wird mit dem Punkt B der Brücke verbunden und
das Äußere geerdet.
-
Der Sekundärwicklung des Übertragers U wird zweckmäßig ein einstellbarer
Kondensator Z' parallel geschaltet, um den Übertrager auf Resonanz einstellen zu
können und damit größere Energie in demselben zu erhalten. Die Leitungen zwischen
Stromquellenklemme, Symmetrierk-ondensator und dem Punkt B bziv. dem Gehäuse 2 sind
gleichfalls, um magnetische Streufeder zu vermeiden, als Röhrenleitungen ausgebildet.
-
Das Anzeigegerät ist in einem geerdeter Gehäuse ,a' angeordnet und
die Verbindung b nach der Brücke als Röhren:eiturg ausgebildet, um zu verhüten,
daß der Indikatorkreis durch elektromagnetische Felder, welche von den Strömen des
zu messenden Gebildes herstammen, beeinflußt wird. Es besteht aus einem Detektor
D', welcher vermittels eines Schalters Sch' ,an das Gleichstrominstrument ,1 oder
an einen Hörer H angeschlossen werden kann. In letztrem Falle wird der gerichtete
Strom mit Tonfrequenz an dem Zerhackerkontakt Z eines Summers S unterbrochen. Damit
keine Beeinflussung des Zerhackerkontaktes durch den Summ?rbetriebskontakt s stattfindet,
wird derselbe durch in einem geerdeten Gehäuse a" angeordnet. Außerdem ist der Summer,
um Streuungen in dem Indikatorkreis zu vermeiden, durch eine geerdete Blechwand
b' von diesem abgeteilt.