DE837563C

DE837563C - Electrometer

Info

Publication number: DE837563C
Application number: DEP27336D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Theodor Gast
Original assignee: THEODOR GAST DR ING
Current assignee: THEODOR GAST DR ING
Priority date: 1948-12-28
Filing date: 1948-12-28
Publication date: 1952-04-28

Description

Elektrometer Die leistungslose Messung von Spannungen und damit anderer elektrischer Größen spielt in der Meßtechnik eine bedeutende Rolle. Das klassische Instrument hierfür, das bisher in der Verlustlosigkeit der Messung nicht übertroffen wurde, ist das Elektrometer, meist in der Form des Faden- oder nuadrantenelektrometers. Ein großer Nachteil dieser Instrumente ist jedoch, daß sie nur eine visuelle Ablesung gestatten, daß es also nicht möglich ist, eine Registrierung, Fernübertragung oder gar Regelung mit ihnen vorzunehmen.Electrometer The powerless measurement of voltages and thus others electrical quantities play an important role in measurement technology. The classic one Instrument for this, which so far has not been surpassed in the lack of loss of the measurement is the electrometer, usually in the form of a thread or nuadrant electrometer. A major disadvantage of these instruments, however, is that they only give a visual reading allow that it is not possible to register, teletransmit or even make arrangements with them.

Mit der Einführung der Verstärkerröhre in die Meßtechnik wurde deshalb ein anderer Weg beschritten, indem die sog. Elektrometerröhre geschaffen wurde. Diese zeichnet sich durch eine besonders gute Gitterisolation und einen geringen Energieverbrauch am Gitter aus. Mit einer solchen Röhre gelingt es, in Verbindung mit weiteren Verstärkerstufen Spannungen verhältnismäßig verlustarm zu registrieren oder zu Regelzwecken zu benutzen. Jedoch zeigt auch dieser Weg grundsätzliche Mängel. Einmal stellen solche Elektrometerröhren kostspielige Sonderanfertigungen dar: Auch können durch diese Röhren Störungen im Meßkreis verursacht werden, da sie elektrische Leistung am Gitter abgeben. Schließlich aber gehen die Röhrendaten, da ja die Meßspannung direkt verstärkt wird, voll in die Messung ein, und dies bedeutet, daß die Eichung eines solchen Röhrenelektrometers dauernd überwacht werden muß, denn. es kann nicht damit gerechnet werden, daß die Röhrendaten für eitle derartige Anwendung genügend konstant sind.With the introduction of the amplifier tube in measurement technology, therefore took a different approach by creating the so-called electrometer tube. This is characterized by a particularly good and low grid insulation Energy consumption on the grid. With such a tube it is possible to connect to register voltages with relatively little loss with further amplifier stages or to use for control purposes. However, this approach also shows fundamental shortcomings. On the one hand, such electrometer tubes are costly custom-made products: also Interferences in the measuring circuit can be caused by these tubes, as they are electrical Deliver power to the grid. Finally, however, the tube data go, there is the measuring voltage is directly amplified, fully into the measurement, and this means that the calibration such a tube electrometer can be continuously monitored got to, because. it cannot be expected that the tube data for such vain Application are sufficiently constant.

Die vorliegende Erfindung vermeidet nicht nur die geschilderten Nachteile der bekannten Einrichtungen, sondern es werden darüber hinaus durch das besonders verwendete Meßprinzip neuartige. Anwendungsmöglichkeiten erschlossen. Die Erfindung benutzt als eigentliches Meßelement die schon erwähnten normalen Elektrometer, also eine Anordnung, bei der ein beweglicher Leiter in einem elektrischen Feld entsprechend der zu messenden Spannungsdifferenz gegen eine Rückstellkraft bewegt wird. Bei der Erfindung wird aber nun die Bewegung des Leiters nicht direkt optisch gemessen, sondern sie dient dazu, wiederum die Änderung einer Potentialverteilung in einem weiteren elektrischen Feld zu bewirken, die dann zur Anzeige dient. Da dieser zweite gekoppelte Vorgang unter Energiezufuhr und ohne wesentliche Rückwirkung auf das eigentliche Meßsystem durchgeführt werden kann, ergibt sich hierbei ohne weiteres die notwendige Verstärkung der Meßenergie. Die eigentliche Messung verbraucht hierbei aber nicht mehr Energie als ein normales Elektrometer. Es ist möglich, die beiden Meßglieder, nämlich die bewegliche Elektrode des Elektrometers und die Steuerelektrode, für die Anzeige.unmittelbar zu koppeln bzw. zu einem einzigen Glied zu vereinigen oder aber durch Übertragungsglieder, z. B. eine Übersetzung, zu verbinden. Im einzelnen sei die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert.The present invention not only avoids the disadvantages outlined the well-known facilities, but it will also be special used measuring principle novel. Applications opened up. The invention uses the normal electrometers already mentioned as the actual measuring element, i.e. an arrangement in which a movable conductor in an electric field corresponds accordingly the voltage difference to be measured is moved against a restoring force. In the Invention, however, the movement of the conductor is not measured directly optically, rather it serves to in turn change a potential distribution in one to cause further electric field, which is then used for display. Since this second coupled process with supply of energy and without significant repercussions on the actual measuring system can be carried out, results here easily the necessary amplification of the measurement energy. The actual measurement consumes here but no more energy than a normal electrometer. It is possible both of them Measuring elements, namely the movable electrode of the electrometer and the control electrode, for the display. to be coupled directly or to be combined into a single link or by transmission members, e.g. B. a translation. In detail the invention is explained using a few exemplary embodiments.

Zunächst zeigen Bild i und 2 im Prinzip bekannte Ausführungsformen von Elektrometersystemen, die für den vorliegenden Fall besonders geeignet sind.First of all, Figures i and 2 show, in principle, known embodiments of electrometer systems, which are particularly suitable for the present case.

Bei dem Folienelektrometer nach Bild i befindet sich die Folie, die an Bändern federnd aufgehängt ist, zwischen den beiden festen Elektroden 2 und 3, welche ein elektrisches Feld erzeugen. In Bild 2 ist das bewegliche Blatt i zwischen zwei Torsionsfäden 4 und 5 drehbar aufgehängt, und seine eine Seite bewegt sich dadurch wiederum zwischen den beiden festen Elektroden 2 und 3.At the foil electrometer according to picture i there is the foil which is resiliently suspended on ribbons, between the two fixed electrodes 2 and 3, which generate an electric field. In picture 2 the movable sheet i is between two torsion threads 4 and 5 are rotatably suspended and one side thereof moves as a result, in turn, between the two fixed electrodes 2 and 3.

Eine besonders für die vorliegende Erfindung ausgebildete Abwandlung dieser Anordnung zeigt Bild 3. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Seiten 6 und 7 des drehbaren Blättchens elektrisch getrennt, und jede von ihnen ist mit einem der Torsionsfäden 4 und 5 verbunden. Zusammen mit den jeder Blatthälfte zugeordneten zwei festen Elektroden erhält man also zwei vollkommen getrennte Systeme, von denen das eine als Meß- und das andere als Steuersystem für die Anzeige benutzt werden kann.A modification specially designed for the present invention Figure 3 shows this arrangement. In this embodiment, the two sides are 6 and 7 of the rotatable leaflet are electrically separated, and each of them is with one of the torsion threads 4 and 5 connected. Together with those assigned to each half of the sheet two fixed electrodes you get two completely separate systems, one of which one can be used as a measuring system and the other as a control system for the display can.

Bild 4 zeigt eine allgemein gebräuchliche grundsätzliche Schaltung von Elektrometern, bei denen an die festen Elektroden zur Erhöhung der Empfindlichkeit eine Hilfsspannung angelegt wird. Es ist aber auch möglich, die Erfindung in gleicher Weise bei anderen bekannten Elektrometerschaltungen zu verwenden, die eine zusätzliche Spannungsquelle nicht 1?enötigen: Es ist i wieder die bewegliche Elektrode, die zwischen den beiden Platteng und 3 liegt. 8 ist eine Hilfsspannungsquelle und 9 ein Potentiometer, das die Spannungsverteilung zwischen den Platten 2 und 3 und dem beweglichen Teil i zu regeln gestattet. Die Bedeutung der drei Schutzwiderstände io wird noch später erläutert. Die zu messende Spannung wird zwischen den _ Punkten i i und 12 angelegt. Es ergibt sich dann eine Bewegung der Elektrode i bei nicht zu großen Ausschlägen proportional der angelegten Spannung. Um die Bewegung der Meßelektrode entsprechend den Vorschlägen der vorliegenden Erfindung zu messen, gibt es verschiedene Wege. Bei einer Ausführung gemäß Bild 3 können z. B. an dem elektrisch getrennten Steuerkreis alle üblichen elektrischen Meßmethoden zur Kapazitätsmessung angewendet werden, um die Bewegung des Blättchens festzustellen.' Sind Meß- und Steuerelektrode identisch, wie das zumeist der Fall sein wird, muß dafür gesorgt werden, daß sich Meß- und Anzeigekreis elektrisch nicht beeinflussen. Am besten ist es in diesem Fall, wenn der Anzeigekreis mit einer anderen Frequenz betrieben wird, als sie im Meßkreis auftritt. Häufig wird im Meßkreis nur Gleichstrom auftreten. Es genügt dann, den Anzeigekreis mit Wechselstrom beliebiger Frequenz zu betreiben. Überhaupt ist die Messung des Ausschlages mit Wechselstrom sehr vorteilhaft.Figure 4 shows a general circuit of electrometers in which an auxiliary voltage is applied to the fixed electrodes to increase sensitivity. However, it is also possible to use the invention in the same way with other known electrometer circuits that do not require an additional voltage source: it is again the movable electrode that lies between the two plates 3 and 3. 8 is an auxiliary voltage source and 9 is a potentiometer, which allows the voltage distribution between the plates 2 and 3 and the movable part i to be regulated. The meaning of the three protective resistors io will be explained later. The voltage to be measured is applied between points ii and 12. There is then a movement of the electrode i with not too large deflections proportional to the applied voltage. There are various ways of measuring the movement of the measuring electrode in accordance with the proposals of the present invention. In an embodiment according to Figure 3 z. B. all conventional electrical measuring methods for capacitance measurement can be used on the electrically separate control circuit to determine the movement of the leaflet. ' If the measuring and control electrodes are identical, as will usually be the case, it must be ensured that the measuring and display circuit do not influence each other electrically. In this case it is best if the display circuit is operated with a different frequency than occurs in the measuring circuit. Often only direct current occurs in the measuring circuit. It is then sufficient to operate the display circuit with alternating current of any frequency. In general, measuring the deflection with alternating current is very advantageous.

Bild 5 zeigt eine grundsätzliche Schaltung für die Messung der Bewegung des Elektrometerblattes durch einen Wechselstromkreis. Hierbei sind die in Bild 4 bereits erläuterten Schaltelemente für den Meßkreis weggelassen. Über den Transformator 13, dessen Sekundärwicklung eine Mittelanzapfung besitzt, und die hochisolierten Kondensatoren 14 wird den festen Elektrometerelektroden eine Wechselspannung möglichst hoher Frequenz zugeführt. Die zwischen der beweglichen Elektrode und der Mittelanzapfung des Transformators entstehende Spannung ist dann der Differenz der Teilkapazitäten und damit dem Ausschlag der beweglichen Elektrode bei nicht zu großen Ausschlägen proportional. Diese Spannung wird im Verstärker 15 verstärkt, im Gleichrichter 16 gleichgerichtet und dem Anzeigeinstrument icg zugneführt. Um dtie Richtung des Ausschlages feststellen zu können, erfolgt die Gleichrichtung phasenabhängig. Es wird hierzu durch die Hilfswicklung 17 am Transformator 13 dem Gleichrichter die Speisespannung auch direkt zugeführt. Der Kondensator 18 riegelt den Verstärker gegen die Meßspannung am Elektrometer ab. Ebenso dienen die schon erwähnten Widerstände io in Bild 4 dazu, Elektrometerkreis und Hochfrequenzkreis zu trennen.Figure 5 shows a basic circuit for measuring movement of the electrometer blade through an AC circuit. Here are those in picture 4 already explained switching elements for the measuring circuit are omitted. About the transformer 13, the secondary winding of which has a center tap, and the highly insulated Capacitors 14 will give the fixed electrometer electrodes an alternating voltage if possible high frequency supplied. The one between the movable electrode and the center tap The voltage generated by the transformer is then the difference between the partial capacities and thus the deflection of the movable electrode if the deflections are not too large proportional. This voltage is amplified in amplifier 15, in rectifier 16 rectified and fed to the display instrument icg. About the direction of the deflection to be able to determine, the rectification is phase-dependent. It becomes this the supply voltage to the rectifier through the auxiliary winding 17 on the transformer 13 also fed directly. The capacitor 18 locks the amplifier against the measurement voltage on the electrometer. The already mentioned resistors io in Figure 4 also serve to Separate electrometer circuit and high-frequency circuit.

Bild 6 zeigt eine Schaltung, die den gleichen Zweck erfüllt und sich bei der Verwendung des Elektrometers als Indikator in Wechselstrombrücken bewährt hat. Hierbei liegen in den Zuleitungen zu den Elektrometerplatten die Primärseiten von zwei Transformatoren 2o, deren Sekundärseiten mit entgegengesetztem Wicklungssinn parallel geschaltet sind. Ein dritter Transformator 21 in der Folienleitung führt eine Hilfswechselspannung zu. Der NN'echselstrom verteilt sich je nach Lage der Folie auf die beiden Transformatoren. Die Spannung auf der gemeinsamen Sekundärseite hängt daher von der Stellung der Folie ab.Figure 6 shows a circuit that serves the same purpose and itself Proven when using the electrometer as an indicator in AC bridges Has. The primary sides are in the supply lines to the electrometer plates of two transformers 2o, their secondary sides with opposite directions of winding are connected in parallel. A third transformer 21 in the foil line supplies an auxiliary AC voltage. The NN 'alternating current is distributed depending on the location the foil on the two transformers. The voltage on the common secondary side therefore depends on the position of the film.

Die Schaltung ist nur anwendbar, wenn zwischen den Anschlägen, die von den Platten und der Folie fuhren, eine äußere kapazitive Verbindung besteht. Diese ist im Bild gestrichelt angedeutet.The circuit is only applicable when between the stops that lead from the plates and the foil, there is an external capacitive connection. This is indicated by dashed lines in the picture.

Eine weitere Möglichkeit der Meßwertübertragung kann dadurch erreicht werden, daß durch Verlagern der Folie die Rückkopplung eines Oszillators gesetzmäßig geändert wird. Gitterwechselspannung, Anodenstrom und schließlich der Spannungsabfall an einem Arbeitswiderstand sind von der Lage der Folie und damit von der zu messenden Spannung abhängig.A further possibility for the transmission of measured values can thereby be achieved be that by shifting the film the feedback of an oscillator is lawful will be changed. AC grid voltage, anode current and finally the voltage drop at a work resistance depend on the position of the film and thus on the one to be measured Voltage dependent.

Bild 7 zeigt eine Anordnung tnit getrennter Meß-und Steuerelektrode gemäß Bild 3. 7 ist die Elektrode ini Meßkreis der wie üblich aufgebaut ist. 6 ist die Steuerelektrode. Beide haben durch die Spannbänder 4 und 5 getrennte Ausführungen nach rußen. 22 ist ein Verstärker mit phasenabhängigem Gleichrichter und 23 das Anzeigeinstrument. Die Wirkungsweise ist durch (las bisher Gesagte ohne weiteres verständlich. Die Schaltung wird durch die vollständige Trennung der Kreise sehr vereinfacht, jedoch können in der gezeigten Ausführungsforin Fehler durch die Trägheit der Folie und durch Verformungen auftreten. Es ist hierauf bei der mechanischen Ausbildung des Gerätes zu achten.Figure 7 shows an arrangement with separate measuring and control electrodes According to Figure 3. 7, the electrode is in the measuring circuit, which is set up as usual. 6 is the control electrode. Both have separate versions due to the tensioning straps 4 and 5 after soot. 22 is an amplifier with phase dependent rectifier and 23 is that Display instrument. The mode of action is through (read what has been said so far without further ado understandable. The circuit becomes great due to the complete separation of the circles Simplified, however, in the embodiment shown, errors can occur due to inertia of the film and due to deformations. It's here with the mechanical Training of the device.

Dadurch, (laß bei den beschriebenen Anordnungen nach der Erfindung die Anzeige von der Differenz zweier Kapazitäten abhängt, gehen die Röhrendaten nicht mehr in dem Maße in die Messungen ein, wie dieses z. B. bei unmittelbarer Spannungsmessung mit Röhrenverstärkern der Fall ist. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung läßt sich die Konstanz jedoch noch durch eine einfache selbsttätige Kompensation verbessern. Bild 8 gibt hierfür ein Beispiel. Der an dem konstanten Widerstand 24, der im Anzeigekreis liegt, erzeugte Spannungsabfall wird in den Eingangskreis zurückgeführt. Hierdurch wird der Ausschlag des Elektrometers kompensiert, und bei hohem Übertragungsmaß der urkompensierten Anordnung und genügend großem Kompensationswiderstand ist das Übertragungsmaß der kompensierten Anordnung im wesentlichen durch den Kompensationswiderstand bestimmt und von Änderungen der Verstärkerdaten weitgehend unabhängig. Gleichzeitig wird die mechanische Rückstellkraft durch eine elektrische Feder zu einer wesentlich höheren Gesamtrückstellkraft ergänzt. Hierdurch erhöht sich das Auflösungsvermögen für rasch ablaufende Vorgänge.As a result, (leave with the described arrangements according to the invention the display depends on the difference between two capacities, the tube data go is no longer included in the measurements to the extent that this z. B. at immediate Voltage measurement with tube amplifiers is the case. In the arrangement according to the invention However, the constancy can still be achieved by a simple automatic compensation to enhance. Figure 8 gives an example of this. The one at the constant resistance 24, which is in the display circuit, the generated voltage drop is fed back into the input circuit. This compensates for the deflection of the electrometer, and with a high degree of transmission That is the originally compensated arrangement and sufficiently large compensation resistance Transmission rate of the compensated arrangement essentially through the compensation resistor determined and largely independent of changes in the amplifier data. Simultaneously the mechanical restoring force caused by an electric spring becomes essential higher total restoring force added. This increases the resolution for rapidly running processes.

Auf diese Weise läßt sich der Ausschlag außer bei Meßgleichspannungen auch bei Meßwechselspannungen selbsttätig kompensieren. Im letzteren Fall kann jede störende Beeinflussung der Meßspannung durch Trennen der Meß- und Kompensationsspannung durch die bekannten elektrischen Weichen vermieden werden. Soll auch bei der Messung von Gleichspannungen jede störende Beeinflussung des Meßkreises vermieden werden, so wird vorteilhaft eitre Ausbildung dies Elektrometers nach Bild 3 gewählt. Bild 9 gibt hierfür ein Ausführungsbeispiel. Die Meßspannung wird bei 25 angelegt und bewegt die Elektrode 26. Die andere Elektrode 27 steuert in schon beschriebener Weise den Anzeigekreis. Der dabei am Widerstand 28 erzeugte Spannungsabfall wirkt auf die Elektrode 26 zurück und kompensiert deren Ausschlag, ohne auf den :Meßkreis Einfluß au haben. Die Meßspannung kann auch eine Wechselspannung sein, wobei sich als Vorteil der Wegfall aller elektrischer Trennglieder ergibt.In this way, the deflection can be made except for DC measurement voltages Compensate automatically even with measuring alternating voltages. In the latter case, anyone can Interfering influence on the measuring voltage by separating the measuring and compensation voltage can be avoided by the known electrical switches. Should also be used when measuring any disruptive influence on the measuring circuit is avoided by direct voltages, the electrometer according to Fig. 3 is advantageously chosen for its own design. image 9 gives an exemplary embodiment for this. The measurement voltage is applied at 25 and moves the electrode 26. The other electrode 27 controls in the already described Way the display circle. The voltage drop generated across resistor 28 is effective on the electrode 26 and compensates its deflection without affecting the: measuring circuit Have influence The measuring voltage can also be an alternating voltage, whereby the advantage of eliminating all electrical isolators.

Bild io zeigt noch die Schaltung eines phasenabhängigen Gleichrichters, wie er bei der Erfindung benutzt werden kann. Der Transformator 29 wird unmittelbar durch den Oszillator gespeist, während bei 3o die Ausgangsspannung des Verstärkers zugeführt wird. Bei 31 kann noch ein Gleichstromverstärker angeschlossen werden.Fig. Io shows the circuit of a phase-dependent rectifier as it can be used in the invention. The transformer 29 is fed directly by the oscillator, while at 3o the output voltage of the amplifier is fed in. At 31 a DC amplifier can also be connected.

Bild i i zeigt eine Gegentaktendstufe des Verstärkers, die gleichzeitig eine phasenabhängige Gleichrichtung zuläßt. Der Transformator 32 wird wiederum vom Oszillator gespeist und gibt auf den Transformator 33 durch die Mittelanzapfung eine symmetrische Hilfsspannung. Die Gleichrichtung der bei 34 zugeführten Ausgangsspannung der Vorstufe in der Endstufe ist also phasenabhängig.Picture i i shows a push-pull output stage of the amplifier operating at the same time allows phase-dependent rectification. The transformer 32 is in turn from Oscillator fed and is on the transformer 33 through the center tap a symmetrical auxiliary voltage. The rectification of the output voltage supplied at 34 the pre-stage in the final stage is therefore phase-dependent.

Verfolgt man den Ausschlag der beweglichen Elektrode eines Elektrometers rechnerisch, so ergibt sich für kleine Ausschläge a in guter Näherung Hierbei bedeutet U die Hilfsspannung in Volt, h die Meßspannung in Volt, e den Abstand der Platten, C die Rückstellkraft in Dvn/cm, F die Fläche der Platten in cmE, e die Iiielektrizitätskonstante.If one follows the deflection of the movable electrode of an electrometer arithmetically, the result is a good approximation for small deflections a Here U means the auxiliary voltage in volts, h the measurement voltage in volts, e the distance between the plates, C the restoring force in Dvn / cm, F the area of the plates in cmE, e the dielectric constant.

Die Auslenkung der beweglichen Elektrometerelektrode ist also abhängig von dem Verhältnis der angelegten Spannungen U und V und umgekehrt proportional der Federkonstante C. Macht man C sehr klein, so wird die Anzeige unstabil. Wird aber jetzt eine lagerabhängige Rückstellkraft eingeführt, etwa durch sichelförmige Ausbildung der Elektroden bei einem nach Art eines Quadrantenelektrometers aufgebautem Gerät, so kann eine Abhängigkeit der Anzeige von L erzielt werden. Auf diese Weise wird ein Quotientenmesser geschaffen.The deflection of the movable electrometer electrode is therefore dependent on the ratio of the applied voltages U and V and inversely proportional to the spring constant C. If C is made very small, the display becomes unstable. If, however, a position-dependent restoring force is now introduced, for example by means of a sickle-shaped design of the electrodes in a device constructed in the manner of a quadrant electrometer, the display can be dependent on L. In this way a quotient meter is created.

Wird umgekehrt die Federkonstante sehr groß gemacht, so wird im wesentlichen das Produkt von U h für den Ausschlag maßgebend, und das Elektrometer wird zu einem Produktenmeßgerät. Beide Maßnahmen lassen sich mit großen Vorteilen bei den bereits beschriebenen Anordnungen mit Meßwertverstärkung anwenden. Besondere Vorteile ergeben sich aber dann, wenn einem derartigen Produkte bildenden Elektrometer die Spannungen U und h als Wechselspannungen zugeführt werden. Es ergibt sich nämlich 'dann, daß die Anzeige phasenempfindlich ist und damit direkt zur Leistungsmessung für Wechselstrom geeignet ist. Die Dämpfung der Folie und die Trägheit der Abstandsmeßanordnung bewirken nämlich, daß am Anzeigegerät der zeitliche Mittelwert Tiber die Periode erscheint. Ganz besondere Vorteile ergeben sich dann, wenn ein solches Wechselstromelektrometer als Brückenindikator angewendet wird.Conversely, if the spring constant is made very large, then essentially becomes the product of U h governs the deflection, and the electrometer becomes one Product measuring device. Both measures can already be used with great advantages apply the described arrangements with measured value amplification. Special However, advantages arise when an electrometer forming such a product the voltages U and h are supplied as alternating voltages. Because it arises 'then that the display is phase-sensitive and therefore direct to power measurement is suitable for alternating current. The damping of the foil and the inertia of the distance measuring arrangement cause that the time average value Tiber the period appears. Very special advantages arise when such an alternating current electrometer is used as a bridge indicator.

Bild 12 gibt hierfür ein Beispiel. Die Brücke besteht aus den vier Kondensatoren 35, 36, 37 und 38. Die Speisespannung für die Brücke wird bei 39 zugeführt. In die Diagonale der Brücke wird-das Elektrometer eingeschaltet. Die Anzeige erfolgt in der schon beschriebenen Weise mittels einer Hilfsspannung. Die Spulen der Übertragungstransformatoren für diese Hilfsspannung sind mit Kondensatoren zu Schwingungskreisen ergänzt, die auf die Hilfsfrequenzen abgestimmt sind.Figure 12 gives an example of this. The bridge consists of the four Capacitors 35, 36, 37 and 38. The supply voltage for the bridge is supplied at 39. The electrometer is switched on in the diagonal of the bridge. The display takes place in the manner already described by means of an auxiliary voltage. The coils of the transmission transformers for this auxiliary voltage are supplemented with capacitors to oscillation circuits, the are matched to the auxiliary frequencies.

Das Anzeigegerät zeigt die Verstimmung der Brücke infolge Kapazitätsänderungen direkt an. Ändern sich jedoch die dielektrischen Verluste, z. B. des Kondensators 35, so ist die entstehende Diagonalspannung zwischen Folie und Brückenmitte um 9o° verschoben, und das Instrument spricht nicht an. Es ist deshalb noch in bekannter Weise bei 4o eine weitere Hilfsspannung vorgesehen, deren Vektor, von dem Potential der Brückenmitte an gerechnet, auf dem Vektor der Brückenspannung senkrecht steht. Wird die Folie an diese Hilfsspannung gelegt, reagiert sie nur noch auf dielektrische Verluste und nicht mehr auf kapazitive Verstimmungen. Der wesentliche Vorteil der beschriebenen Anordnung liegt darin, daß sie ohne weiteres eine Messung mit erheblicher Meßenergie über weite Frequenzbereiche in einer Wechselstrombrücke unter getrennter Bestimmung von Kapazität und Verlust auch im Hochfrequenzgebiet gestattet. Es ist lediglich notwendig, die Hilfsfrequenz entsprechend zu legen und die geometrischen Abmessungen des Meßsystems geeignet zu wählen.The display device shows the detuning of the bridge as a result of capacity changes directly to. However, if the dielectric losses change, e.g. B. the capacitor 35, the resulting diagonal tension between the foil and the center of the bridge is around 90 ° moved and the instrument does not respond. It is therefore even more popular Way at 4o another auxiliary voltage is provided, its vector, from the potential calculated from the middle of the bridge, is perpendicular to the vector of the bridge voltage. If the film is connected to this auxiliary voltage, it only reacts to dielectric Losses and no longer due to capacitive detuning. The main advantage of the described arrangement is that they can easily take a measurement with significant Measurement energy over wide frequency ranges in an AC bridge under separate Determination of capacity and loss also permitted in the high-frequency area. It is only necessary to put the auxiliary frequency accordingly and the geometric Dimensions of the measuring system to be selected appropriately.

Die beschriebenen Anordnungen sind auch geeignet, mittels eines Servomotors einen' selbsttätigen Brückenabgleich vorzunehmen und den Verstellweg zu registrieren. Man kann mit einer derartigen Brücke dann Kurven der Dielektrizitätskonstante, der dielektrischen Verluste von Isolierstoffen in Abhängigkeit von Frequenz, Temperatur und anderen Variablen unmittelbar aufzeichnen.The arrangements described are also suitable by means of a servo motor to carry out an automatic bridge adjustment and to register the adjustment path. With such a bridge one can then draw curves of the dielectric constant, the dielectric losses of insulating materials as a function of frequency and temperature and other variables immediately.

Claims

PAT E NTANSr'Rücltc: i. Electrometer with a movable conductor which moves in an electrical field, characterized in that the movement of the conductor causes a change in potential in a further electrical field, which is then used for display.

2. Electrometer according to claim i, characterized in that that the electrode moved by the voltage to be measured is at the same time also in the moves the second field and thus causes the change in potential.

3. Electrometer after Claim i, characterized in that the control element for the display is indirect is operated via transmission links.

4. Electrometer according to claim i, characterized characterized in that the control member for the display is mechanically connected to the movable Part of the electrometer is united but electrically separated from it.

5. Electrometer according to claims i to 4, characterized in that the controlled field is an alternating field is.

6. Electrometer according to claim 5, characterized in that the movable Part of the electrometer is supplied with an alternating voltage and that the two fixed The alternating voltage thus applied to the two primary windings of two plates Feed transformers whose secondary windings are connected to one another. The difference voltage taken is then according to size and phase position compared to the Excitation voltage is a measure of the deflection (Fig. 6).

7. Electrometer according to claim 5, characterized in that the two identical secondary windings of a transformer supply the auxiliary voltage to the two fixed plates, while the display voltage between the center tap of the two windings and the moving part of the electrometer is taken (Figure 5). B. Electrometer according to claim 5 to 7, characterized in that the display voltage taken from the electrometer is fed to an amplifier and a phase-dependent rectifier. 9. Electrometer according to claim 8, characterized in that the rectification is carried out as a function of phase with the aid of two amplifier tubes connected in push-pull with the aid of an auxiliary AC voltage. ok Electrometer according to Claim 5, characterized in that the feedback or tuning of an oscillator is changed by the movement of the control member and the change in the anode current is used for the display. i i. Electrometer according to claims i to io, characterized in that a voltage is tapped from a resistor through which the display current flows, which voltage acts back on the movable part of the electrometer. 12. Electrometer according to claim i to io, characterized in that it is made into a product or quotient forming device by changing the restoring force of the movable part. 13. Use of the electrometer arrangement according to claims 1 to 10 as a bridge indicator in a bridge, in particular in an alternating current bridge. 14. Use of the electrometer arrangement Mach claim 13, such that it actuates a servomotor for automatic adjustment, in particular an AC bridge, and the adjustment path is used for display. Printed publications: Dr. W. Schwerdtfeger, "Elektro MeB-technik I", Winter-Verlag, Leipzig 1937, p. 48. Fig. 34.