-
Verfahren zur Messung und Prüfung von elektrischen Größen, insbesondere
Kapazitäten und Widerständen. Es ist bekannt, daß man mit einem sogenannten Glimmgenerator,
d. h. mit einem Aggregat, das aus einer Glimmentladungsstrecke mit in Reihe liegendem
Widerstand und parallel geschaltetem Kondensator besteht, periodische Stromstöße
erzielen und mit einem Telephon abhören kann. Die Frequenz dieser periodischen Entladungen
hängt von der Größe der im Generator wirksamen Kapazität, von der Größe des Widerstandes,
welche mit der Entladungsstrecke in Reihe liegt, von der am Generator liegenden
Spannung sowie von den Konstanten der Glimmröhre ab. Den Zusammenhang dieser Größen
hat Righi theoretisch ermittelt.
-
Es ist von Schallreuther vorgeschlagen worden, die Größe von Kapazitäten
oder Widerständen bei Kenntnis der übrigen Konstanten aus der Frequenz zu bestimmen
und so den Glimmgenerator als Meßgerät zu verwenden. Dieser Vorschlag hat folgende
Nachteile z. die Konstanten der Glimmentladungsstrecke sind abhängig vom Betriebszustand
des Generators und ändern sich mit der Zeit;
2. die Bestimmung der
Frequenz ist mühsam und zeitraubend; 3. die Größen aller Generatorteile sowie die
angelegte Spannung müssen für die Berechnung bekannt sein.
-
Durch die Erfindung werden alle diese Mängel dadurch beseitigt, daß
vermieden ist, die Frequenz des Generators als Maß für die gesuchten Größen zu verwenden.
Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Glimmgenerator die zu bestimmende Größe
mit einer entsprechenden Größe des Glimmgenerators vertauscht wird, so daß bei Frequenzgleichheit
die Übereinstimpiung beider Größen nachgewiesen ist. Ein Meßgerät zur Ausführung
dieses Verfahrens wird zweckmäßig so ausgebildet, daß die zum Glimmgenerator gehörige
Kapazität bzw. Leitfähigkeit auswechselbar bzw. stetig veränderlich sind.
-
Eine Messung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gestaltet sich demnach
sehr einfach. Als Beispiel sei die Messung eines Kondensators beschrieben. Das Generatorgerät
wird in Betrieb gesetzt und durch Einstellung des veränderlichen Widerstandes nach
Belieben auf einen Ton eingestellt. Nunmehr wird der zu messende Kondensator der
bekannten veränderlichen Generatorkapazität parallel gelegt und diese bis zur Wiederherstellung
des Anfangstones verkleinert. Damit ist die Messung beendet. Der Wert, um den die
Generatorkapazität vermindert werden mußte, ist gleich der Kapazität des zu messenden
Kondensators. In ähnlicher Weise läßt sich die Messung durch Substitution der Gesamtkapazität
durchführen, wobei zweckmäßig durch einen Umschalter ab und zu die veränderliche
Kapazität mit der zu messenden Kapazität vertauscht und dadurch die Vergleichung
der Frequenzen erleichtert wird.
-
Die Messung von Widerständen wird entsprechend durchgeführt. Bei dem
erfindungsgemäßen Gerät ist die Empfindlichkeit beider Messungen eine sehr hohe,
wenn mit Tonfrequenzen gearbeitet wird, da das menschliche Ohr bereits Frequenzänderungen
von weniger als eins vom Hundert deutlich empfindet.
-
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes besteht darin, daß man bei
auswechselbaren Kapazitäten und Widerständen den Meßbereich weitgehend vergrößern
kann. Versuche zeigen, daß die periodischen Stromunterbrechungen des Glimmgenerators
ausbleiben, wenn das Verhältnis zwischen der zur Meßschaltung gehörigen Kapazität
und dem Widerstand ungünstig gewählt ist. Andererseits kann es vorkommen, daß die
Frequenz des periodischen Vorganges in Bereiche kommt, die zur akustischen wie zur
optischen Beobachtung ungeeignet sind. Beides vermeidet die Erfindung, da sie es
gestattet, stets ein günstiges Verhältnis zwischen Kapazität und Widerstand zu wählen.
-
Für Kapazitäten läßt sich der Meßbereich des Gerätes durch Änderung
des Widerstandes ,3 in sehr weiten Grenzen erweitern. Im Gegensatz hierzu ist der
Messung von Widerständen nach unten hin dadurch eine Grenze gesetzt, daß die periodischen
Entladungen in einen kontinuierlichen Glimmstrom übergehen können. Um auch in dieser
Richtung den Meßbereich zu erweitern, ist das Gerät so ausgebildet, daß es gemäß
Abb. 3 möglich ist, parallel zur Entladungsstrecke i einen Widerstand io zu legen.
Dadurch wird erreicht, daß auch bei größeren fließenden Stromstärken die an der
Entladungsstrecke i liegende Spannung während der Entladung bis unter die Löschspannung
sinkt.
-
Wird nach der Erfindung der zum Generator gehörige Widerstand durch
einen Sättigungsstromlieferanten, z. B. eine Elektronenröhre, gebildet, so arbeitet
das Gerät in Unabhängigkeit von Schwankungen der Betriebsspannung. Auf diese Weise
lassen sich -Gleichströme mit Wechselstromkomponente, somit auch gleichgerichtete
Wechselströme, zum Betriebe des Gerätes verwenden. Wird eine Glühkathode benutzt,
so läßt sich durch Regelung ihrer Heizung der im Generator wirksame Widerstand auf
einfachste Weise in sehr weiten Grenzen ändern.
-
Versuche haben ergeben, daß der Glimmgenerator mit der gleichen Frequenz
arbeitet, wenn die in ihm wirksame Kapazität nicht der Entladungsstrecke, sondern
dem Widerstand parallel liegt. Der Kondensator 2 lädt sich dann über die Entladungsstrecke
i und entlädt sich über den Widerstand 3. Die Erfindung bedient sich dieser Erscheinung.
In den Abbildungen bedeutet i eine Glimmentladungsstrecke, 2 eine Kapazität, 3 einen
Widerstand, q. sind die Anschlußpole des Gerätes, 5 ist die Stromquelle, 6 ein Umschalter
und 7 ein Telephon. Mit Hilfe des Umschalters 6 kann die Kapazität 2 einmal zur
Entladungsstrecke i, das andere Mal zum Widerstand 3 parallel gelegt werden. Ist
die Kapazität 2 unvollkommen isoliert, so führt dieser Fehler in einem Falle eine
Verlangsamung, im anderen Falle eine Beschleunigung des periodischen Vorganges herbei.
Ein Vergleich der Frequenzen, die in den beiden Schaltungen unter sonst gleichen
Verhältnissen auftreten, gibt Aufschluß über die Güte der Isolierung des bei 2 eingeschalteten
Kondensators.
-
Um die Genauigkeit der Substitutionsmessung zu erhöhen, kann nach
der Erfindung eine konstante Frequenz dadurch festgelegt werden, daß entsprechend
dem Beispiel der Abb. 2 mit dem Meßgenerator ein unabhängiger zweiter Generator
zugleich auf das Telephon 7 arbeitet, in dem dann Schwebungen wahrgenommen werden
können.
Um die Entladungsstrecke während der Messung vor äußeren
Einflüssen, insbesondere kapazitiver Art, zu schützen, wird die Glimmröhre nach
der Erfindung durch metallische Umkleidung ganz oder teilweise abgeschirmt.
-
Wird ein Telephon zur Beobachtung der periodischen Stromstöße benutzt,
so kann es eine wesentliche Quelle für Meßfehler darstellen, wenn es nicht induktiv,
sondern an ungeeigneter Stelle galvanisch angeschlossen wird und dabei mit der Erde
in leitende Verbindung kommt. Liegt diese Erdung parallel zur Glimmlampe i oder
zum Widerstand 3, so fälscht sie das Meßergebnis. Das Gerät wird daher so ausgebildet,
daß Telephon 7, Entladungsstrecke i und Widerstand 3 in der genannten Folge in Reihe
geschaltet sind. Wenn diese Reihenfolge innegehalten ist, stört eine Erdung des
Telephons die Messung nicht. Es ist zweckmäßig, die Rückwirkung des Telephons auf
den Generator dadurch abzuschwächen, daß man dem Telephon einen angemessenen Widerstand
oder einen Kondensator parallel schaltet.
-
In analoger Weise werden Meßfehler, die durch Erdung der Heizbatterie
hervorgerufen werden können, wenn der Widerstand 3 durch eine Glühkathodenröhre
ersetzt ist, vermieden. Das Gerät ist daher so ausgebildet, daß bei Einschalten
einer Glühkathodenröhre entsprechend Abb. 3 Glühkathode 8, Anode g und Entladungsstrecke
i in der genannten Folge in Reihe liegen.
-
Für die praktische Anwendung des beschriebenen Meßgerätes ist es erforderlich,
daß eine geeignete Spannungsquelle zur Verfügung steht. Insbesondere darf bei Verwendung
von Sättigungsströmen die Spannung am Sättigungsstromlieferer einen gewissen Wert
nicht unterschreiten. Da bei einer normalen Verstärkerröhre die Sättigung bei etwa
50 Volt sicher erreicht ist und selten eine Spannung von mehr als 220 Volt
zur Verfügung steht, wird die Entladungsstrecke des Meßgerätes derart ausgebildet,
daß ihre Zündspannung unter 170 Volt liegt.
-
Steht keine genügend hohe Netz- bzw. Akkumulatorenspannung zur Verfügung,
so genügt ein Generator von geringer Leistung, wenn er nur die erforderliche Spannung
liefert. In solchen Fällen wird das Meßgerät so ausgebildet, daß als Spannungsquelle
eine Vorrichtung zur Erzeugung von Reibungs- oder Influenzelektrizität verwendet
wird.