DE616192C

DE616192C - Verfahren zur Messung von hochfrequenten Wechselspannungen

Info

Publication number: DE616192C
Application number: DEP68193D
Authority: DE
Original assignee: LEO PUNGS DR ING
Current assignee: LEO PUNGS DR ING
Priority date: 1933-09-15
Filing date: 1933-09-15
Publication date: 1935-07-23

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
23.JULI1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a⁴ GRUPPE

P 68193 VIII φι al·

2)r.-3ng. Leo Pungs in Braunschweig

Zusatz zum Patent 566

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. September 1933 ab Das Hauptpatent hat angefangen am 14. April 1929.

In dem Hauptpatent 566227 wurde ein Verfahren zur Benutzung des Kerreffektes zur Messung des Betrages von Wechselspannung, insbesondere bei hohen Frequenzen, angegeben. In der vorliegenden Erfindung wird dieses Verfahren auch auf die Messung von Phasenwinkeln erweitert. Zu diesem Zwecke werden an Stelle der einen Kerrzelle zwei Kerrzellen in den Lichtweg der optischen Anordnung gebracht und sozusagen optisch hintereinandergeschaltet. Die beiden Kerrzellen werden von zwei Wechselspannungen beeinflußt,. deren Phasenwinkel gemessen werden soll. Die beiden Kerrzellen werden zweckmäßig mit gekreuzten Feldern, jede mit ihrem Achsenwinkel von 45⁰ gegenüber den Polarisatoren geneigt, angeordnet. Sorgt man nun dafür, daß die Doppelbrechung durch die beiden Spannungen in den beiden Zellen den gleichen Betrag hat, so ist klar, daß bei Phasengleichheit die Wirkungen der beiden Zellen sich aufheben, so daß das ursprünglich auf Dunkelheit eingestellte Blickfeld dunkel bleibt. Ist dagegen eine Phasenverschiebung vorhanden, so wird während einer Periode der Wechselspannung zeitweise der Einfluß der einen, zeitweise der Einfluß der anderen Zelle überwiegen. In jedem Falle ergibt sich eine Aufhellung. Die Größe der Aufhellung ist vom Phasenwinkel abhängig. Es zeigt sich, daß die Aufhellung mit großer Annäherung proportional dem Quadrat des Sinus der Phasenverschiebung ist. Dieses läßt sich einfach durch eine theoretische Untersuchung zeigen, die auch durch den Versuch bestätigt wird. Wir erhalten also mit genügender Annäherung für die mittlere Lichtstärke bei zwei um φ verschobenen Spannungen die Beziehung

L_m —

• sm" φ.

Dagegen erhält man für eine einzelne dieser beiden Zellen eine Aufhellung

Dabei ist ■& die Doppelbrechung, die vom Effektivwert der Spannung ausgelöst wird: Aus diesen Formeln zeigt es sich ohne weiteres, daß bei einer Phasenverschiebung

von 6o° (sin² 60° = — I die Aufhellunge

beiden Fällen gleich sind.· Da der Charakter als sin²-Kurve ebenfalls bekannt ist, kann man eine beliebige Aufhellung auf die Aufhellung bei 6o° beziehen und daraus den Phasenwinkel bzw. den Leistungsfaktor leicht ermitteln.

Ein anderes Verfahren wäre das, daß man die hochfrequenten Spannungen durch zwei in der Phase gegeneinander verschieb-

bare niederfrequente Spannungen ersetzt, die die gleiche Doppelbrechung in jeder Zelle erzeugen, und die Phase so lange ändert, bis die Aufhellung in beiden die gleiche ist wie bei Hochfrequenz. Dann ist der Phasenwinkel ebenfalls gleich. Diese Anordnung erfordert allerdings einen Phasentransformator oder eine Frankesche Maschine.

Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern es soll durch die Erfindung der allgemeine Grundgedanke, die Benutzung von zwei Kerrzellen zur Bestimmung des Phasenwinkels, geschützt werden. Wird eine Zelle durch die Spannung, die andere durch den Strom irgendeines hochfrequenten Verbrauchers beeinflußt, so ist auf diesem Wege eine direkte Leistungsmessung möglich, die bisher bei Hochfrequenz nur indirekt durchgeführt werden konnte. . Als Beispiel der Anwendung des Verfahrens zur Leistungsmessung dient die beiliegende Abbildung. Wir sehen hier die Optik der Kerrzelle, wie sie im Hauptpatent 566 227 schon beschrieben ist, und im Lichtweg die beiden Zellen A und B. Die Zelle A wird durch den Strom eines hochfrequenten Verbraucherkreises R, L, C beeinflußt, während auf die Zelle B die Spannung dieses Kreises einwirkt. Das Meßverfahren gestaltet sich in folgender Weise: Zunächst wird für beide Zellen die gleiche Doppelbrechung eingestellt; das geschieht durch Reihen- bzw. Parallelschaltung von veränderlichen, aber bekannten Kapazitäten. Die gleiche Doppelbrechung wird durch die-gleiche Aufhellung beim getrennten Einschalten der Strom- oder Spannungszelle kontrolliert. Sie kann eingestellt werden durch Vor- bzw. Nebenschaltung von bekannten Kapazitäten C_a und Cb- Gleichzeitig kann auch der Strom und die Spannung nach dem im Hauptpatent 566 227 beschriebenen Ver-' fahren gemessen werden. Anschließend werden beide Zellen gleichzeitig eingeschaltet und das Verhältnis der Aufhellungen bei zwei Zellen zu derjenigen bei einer Zelle bestimmt. Mit diesem Verhältnis geht man in die Eichkurve, aus der unmittelbar die Phasenverschiebung und der Leistungsfaktor abgelesen wird.

Claims

Patentansprüche:

ι. Verfahren zur Messung von hochfrequenten Wechselspannungen, insbesondere bei kurzen Wellen, nach Patent 566227, dadurch gekennzeichnet, daß durch optisches Hintereinanderschalten von zwei Kerrzellen, die von frequenzgleichen, phasenverschobenen Spannungen beeinflußt werden, der Phasenwinkel durch die von ihm abhängige mittlere Doppelbrechung gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der periodisch veränderlichen Doppelbrechung erzeugte Aufhellung· beobachtet und mit einer kontrollierbaren Aufhellung verglichen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Schaltung der beiden Zellen in beiden die gleiche mittlere, aber in der Phase verschobene Doppelbrechung erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kerrfelder gekreuzt angeordnet werden, so daß bei Phasengleichheit Auslöschung, mit wachsendem Phasenwinkel größer werdende Aufhellung erzielt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beobachtete resultierende Aufhellung der beiden Kerrzellen zu der bei einer einzelnen beobachteten mittleren Aufhellung in Beziehunggesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den zu messenden Phasenwinkel verursachte Aufhellung mit einer Aufhellung verglichen wird, die durch zwei Spannungen von einstellbaren und bestimmten Phasenwinkeln erzeugt wird. ge
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zelle durch die Spannung, die andere direkt oder indirekt durch den Strom eines Kreises beeinflußt wird, um die Leistungsmessung an diesem Kreis durchzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen