DE643990C - Einrichtung zum Messen sehr hochfrequenter elektrischer Wechselstroeme - Google Patents

Description

Die Erfindung· betrifft eine Einrichtung zum Messen sehr hochfrequenter elektrischer Wechselströme, bei der der zu messende Strom durch einen in einem geschlossenen luft- oder gasgefüllten Raum angeordneten Leiter geführt ist, der sich beim Stromdurchgang erwärmt und durch Abgabe der Wärme an seine Umgebung eine meßbare Änderung des Druckes in dem abgeschlossenen Raum bewirkt.

Derartige Meßeinrichtungen sind bis jetzt die einzigen, die, wenigstens im Prinzip, auch zum Messen von Hochfrequenzströmen von einer Frequenz in der Größenordnung von ι o⁸ Hz geeignet erscheinen. Sie sind jedoch in der Hochfrequenztechnik bisher lediglich in einer Form bekannt, die ihre Benutzung! auf das Laboratorium und in der Regel zum Messen sehr kleiner Ströme beschränkt. Mit dem Raum, in dem sich beim Messen der Druck in Abhängigkeit von dem zu messenden Strom ändert, ist bei diesen Einrichtungen eine Kapillare oder ein Rohrsystem verbunden, die bzw. das eine geringe Menge Flüssigkeit, in der Regel Alkohol, enthält, deren Lage innerhalb der Kapillare bzw. innerhalb des Rohrsystems bei jeder Druckänderung in dem luft- oder gasgefüllten Raum verändert wird. Die Änderung der Lage der Flüssigkeit ist hierbei ein Maß für die Größe des gemessenen Stromes.

Die Mängel, die diese bekannten Hochfrequenzstrommesser aufweisen, sind von verschiedener Art. Sie sind in der Hauptsache bedingt durch sperrige Abmessungen, durch die Notwendigkeit ständiger Kontrolle der Lage der Einrichtung, durch langsames Verdunsten der Flüssigkeit, durch Oberflächenspannung, durch Kapillarkräfte u. dgl.

Im Hinblick hierauf hat man bei den seit langem und von vielen Seiten angestellten Versuchen, einen für die Technik brauchbaren Strommesser zu entwickeln, der auch im Kurz- und Ultrakurzwellengebiet verwendbar ist, in dieser Richtung nicht weitergear- ⁴S beitet. Man hat vielmehr versucht, bekannte technische Strommesser, wie Hitzdraht- und Hitzbandinstrumente, Stromumformer und ähnliche, in eine Form zu bringen, die ihre Verwendung zum Messen von Hochfrequenzströmen, z. B. von einer Frequenz von ro⁸ Hz, ermöglicht. Praktische Erfolge haben diese Versuche nur insoweit gehabt, als auch Sonderausführungen dieser Einrichtungen nur für Messungen im Strombauch geeignet sind. Infolge des Skineffektes und der verhältnismäßig großen kapazitiven Verluste und Kapazität gegen Erde ergaben sich außerdem

*J Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden :

Dr. Paul Wenk in Erlangen.

beim Messen sehr hochfrequenter elektrischer Ströme erhebliche Meßfehler.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für einen für die Praxis geeig* neten Strommesser für das Kurz- und Ulträ^:. kurzwellengebiet nur das eingangs erwähnte; in der Hochfrequenztechnik bisher ausschließlich bei Laboratoriumsinstrumenten verwendete Prinzip der Strommessung wirklich ίο brauchbar ist, wenn es gelingt, die Nachteile der bekannten Hochfrequenzstrommesser dieser Art, die durch die Art der Anzeige der Druckänderung und durch die Art der Übertragung der Druckänderung auf das Anzeigesystem bedingt sind, zu beseitigen.

Gemäß der Erfindung ward bei einer Einrichtung zum Messen sehr hochfrequenter elektrischer Wechselströme, bei der der zu messende Strom durch einen in einem abgeschlossenen luft- oder gasgefüllten Raum angeordneten Leiter geführt wird, der sich beim Stromdurchgang erwärmt und durch Abgabe der Wärme an seine Umgebung eine meßbare Druckänderung in dem abgesclüossenen Raum hervorruft, die Druckänderung mittels Übertragungsglieder aus festen Stoffen auf einen Zeiger übertragen, als sich erwärmender Leiter ein dünnwandiges Metallrohr benutzt und zur Herstellung aller anderen wesentlichen Teile der Einrichtung hochwertiges, an dielektrischen Verlusten armes Isoliermaterial verwendet.

Durch diese Maßnahmen ist es möglich geworden, den Gegenstand der Erfindung sowohl in Größe und Form als auch in seinen Meßbereichen den bekannten technisch verwendbaren Strommessern anzupassen. Er eignet sich infolge seines skineffektfreien und kapazitätsarmen Aufbaues für Messungen von Hochfrequenzströmen von einer Frequenz in der Größenordnung von io⁵ Hz genau so gut wie die bekannten Strommesser zum Messen von Wechselströmen technischer Frequenz und von Gleichströmen. Die geringe Kapazität gegen Erde macht es möglich, die Einrichtung an jeder Stelle eines Hochfrequenzkreises zu verwenden, Strommessungen also sowohl im Strombauch als auch außerhalb des Strombauches vorzunehmen. Es ist zwar vor sehr langer Zeit bereits einmal vorgeschlagen worden, für die Praxis geeignete Strommesser nach dem im Vorstehenden behandelten Prinzip aufzubauen und dabei, wie beim Gegenstand der Erfindung, die Druckänderungen mittels Übertragungsglieder aus festen Stoffen auf einen Zeiger zu übertragen. Dieser Vorschlag erstreckte sich aber auf eine Ausführungsform, die die übrigen Merkmale des Gegenstandes der Erfindung nicht aufwies, hatte also für das Hochfrequenzgebiet keine Bedeutung. Da das benutzte Meßprinzip für Strommesser für Wechselströme technischer Frequenz und . für Gleichströme keinen Vorteil gegenüber •';den anderen auf diesen Gebieten benutzten '■Meßprinzipien besitzt, ist der Vorschlag auch !vnicht verwirklicht worden und bei der Fach-' weit völlig in Vergessenheit geraten.

Beim Gegenstand der Erfindung erfolgt die Übertragung der in dem abgeschlossenen Raum auftretenden Druckänderungen auf den Zeiger am zweckmäßigsten über eine Membran, die einen Teil der Wandung des abgeschlossenen Raumes bildet, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme weiterer Übertragungsglieder aus festen Stoffen. Besonders trägheitslos ist ein Aufbau, bei dem die Bewegungen der Membran mittels eines Fadens o. dgl., der um die Drehachse des Zeigers herumgelegt und mit seinem einen Ende an einem festen Punkt, mit seinem anderen Ende an der Membran befestigt ist, in Drehbewegungen des Zeigers umgewandelt werden. Ein derart aufgebautes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den Fig. ι und 2 veranschaulicht.

In der Fig. 1 ist das Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung in einer Draufsicht, in der Fig. 2 in einer Seitenansicht veranschaulicht. In beiden Figuren sind Einzelteile der Einrichtung im Schnitt dargestellt.

In den Figuren ist mit 1 das Gehäuse des Meßinstrumentes bezeichnet, an dem die Anschlußklemmen 2 und 3 angebracht sind. Dem Heizrohr 4, z. B. einem sehr dünnwandigen Platinrohr, wird der Strom über die Verbindungsdrähte 5 und 6 zugeführt. Das Heizrohr 4 ist innerhalb des zweckmäßig zylindrischen Teiles α des abgeschlossenen Raumes 7 angeordnet. Der Teil α kann zwecks einer etwaigen Änderung des Meßbereiches leicht auswechselbar sein. Der Raumteil α ist über das Verbindungsstück b mit dem Teil c verbunden, der an der einen Seite durch die Membran 8 abgeschlossen ist, die aus Pergament- oder Ölpapier, aus künstlichem Darm, aus präparierter Zellstoffhaut o. dgl. besteht und mittels des aufschraubbaren Ringes 9 unter Zuhilfenahme der Abdichtungen ι ο am Raumteil c befestigt ist. Die Druckänderungen im Raum 7, die bei einer Erwärmung des Heizrohres 4 durch den Durchfluß des zu messenden Stromes hervorgerufen werden und die Membran 8 in Bewegung versetzen, werden auf den Zeiger

11 mit Hilfe des präparierten Seidenfadens

12 übertragen, der um die Drehachse 13 des Zeigers 11 herumgelegt und mit seinem einen Ende an der Blattfeder 14, mit seinem anderen i»o Ende an der Membran 8 befestigt ist. Die Drehachse 13 des Zeigers 11 ist einerseits

in dem Bügel 15, andererseits in der Grundplatte der Einrichtung gelagert. Die Blattfeder 14 ist mit ihrem der Fadenbefestigungsstelle entgegengesetzten Ende ebenfalls, an S der Grundplatte befestigt. Sie kann durch- ■■ Drehen der im Teil 16 gelagerten Schraube..'. 17 der Drehachse des Zeigers genähert oder.-entfernt werden, wodurch die Ausgangslage des Zeigers beeinflußt, also eine Nullpunktskorrektur vorgenommen werden kann. Das Innere des Raumes 7 ist durch Öffnen des Druckventils 18 mit der Umgebung verbindbar. Durch Öffnen des Ventils 18 kann schnell ein Ausgleich zwischen dem Druck der Umgebung und dem Druck im Innern des Raumes 7 hergestellt und damit unmittelbar nach dem Messen ein schnelles Zurückgehen des Zeigers in seine Grundstellung erreicht werden. Wird das Druckventil 18

zo vor jeder Messung kurz geöffnet, so entspricht der Druck im Raum 7 bei Beginn der Messung auf jeden Fall dem Luftdruck in der Umgebung des Meßinstrumentes-, so daß eine Fälschung des Meßresultates, die eine schon vor Beginn der Messung bestehende Differenz zwischen dem D,ruck in dem Raum 7 und dem Luftdruck in der Umgebung hervorrufen könnte, auf jeden Fall vermieden wird.

Die Fig. 2 läßt die Lagerung des Zeigers und die Lage des Textilf adens 12 besonders deutlich erkennen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Messen sehr hochfrequenter elektrischer Wechselströme, bei der der zu messende Strom durch einen in einem abgeschlossenen luft- oder gasgefüllten Raum angeordneten Leiter geführt ist, der sich beim Stromdurchgang erwärmt und durch Abgabe von Wärme an seine Umgebung eine meßbare Druckänderung in dem abgeschlossenen Raum hervorruft, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckänderung mittels Übertragungsglieder aus festen Stoffen auf einen Zeiger übertragbar ist und als Leiter ein dünnwandiges Metallrohr vorgesehen ist und alle anderen wesentlichen Teile der Einrichtung aus hochwertigem, an dielektrischen Verlusten armem Isoliermaterial bestehen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des abgeschlossenen Raumes mit der Umgebung, z. B. durch Öffnen eines Ventils, verbindbar ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen