DE893092C

DE893092C - Electrical measuring device for low-loss impedances

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Publication number: DE893092C
Application number: DES7609D
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1936-05-30
Filing date: 1936-05-30
Publication date: 1953-10-12

Description

Elektrisches Meßgerät für verlustarme Impedanzen Zur Messung von elektrischen Impedanzen sind bereits verschiedene Verfahren bekanntgeworden, so u. a. das Brückenmeßverfahren, insbesondere zur Messung von Scheinwiderständen mit teilweise von Null stark abweichendem Phasenwinkel, z. B. Kabel, Verstärlterein- oder -ausgang usw., wobei gewöhnlich auch ein sehr großer Betragsbereich gefordert wird. Handelt es sich aber um die Bestimmung von Impedanzen mit sehr kleinem Phasenwinkel, insbesondere solchen, die nahezu reine Reaktanzen und nur mit geringen Verfusten behaftet sind, so ist das Brückenmeßverfahren, bei dem die Meßgröße mit entsprechenden Normalen verglichen wird, entweder zu ungenau, oder aber es erfordert einen sehr großen Aufwand, der für die Sonderaufgabe schlecht ausgenutzt ist.Electrical measuring device for low-loss impedances For measuring electrical Impedances have already become known to various methods, so inter alia. the bridge measurement method, especially for the measurement of apparent resistances with sometimes strongly deviating from zero Phase angle, e.g. B. cable, amplifier input or output, etc., where usually a very large range of amounts is also required. But is it about the Determination of impedances with a very small phase angle, especially those that are almost pure reactances and only have a small amount of fouling, that's how it is Bridge measuring method in which the measured variable is compared with corresponding standards becomes, either too imprecise, or it requires a great deal of effort is badly used for the special task.

Für solche Impedanzmessungen, insbesondere zur Verlustwinkelbestimmung von Kondensatoren, ist ein Substitutionsrerfabren mit Resonanzabstimmung bekanntgeworden. Dabei wird ein Meßkreis, der aus einer möglichst verlustarmen Induktivität L und dem zu messenden Kondensator Cx besteht, von einem lose angekoppelten Sender in Resonanz erregt. For such impedance measurements, especially for determining the loss angle of capacitors, a substitution type with resonance tuning has become known. In this case, a measuring circuit, which consists of an inductance L and with as little loss as possible the capacitor Cx to be measured consists of a loosely coupled transmitter in Aroused resonance.

Die Resonanzspannung zeigt ein Röhrenvoltmeter an. Zur Ermittlung des Kondensatorverlustes wird sodann Cx durch einen verlustarmen Normalkondensator CN und einen damit in Reihe liegenden Meßwiderstand RN ersetzt und auf die gleiche Resonanzspannung am Röhrenvoltmeter eingestellt. Dieses Verfahren, das zwar für die Verlustwinkelbestimmung an Kondensatoren gegenüber dem vorerwähnten Brückenmeßverfahren vorteilhaft ist, hat aber folgende grundsätzliche Nachteile: Das Verfahren ist praktisch nur für Kapazitäten brauchbar. Der Normalwiderstand läßt sich bei hohen Meßfrequenzen und nicht sehr kleinen Kapazitäten nicht genau genug einstellen. Man müßte Einstellgenauigkeiten von Milli-Ohm verlangen, praktisch sind jedoch nur Zehntel-Ohm realisierbar, so daß bei hohen Frequenzen, insbesondere Kurzwellen, nur grobe Interpolationen möglich sind.A tube voltmeter shows the resonance voltage. For investigation of the capacitor loss is then Cx through a low-loss normal capacitor CN and a measuring resistor RN connected in series and replaced by the same Resonance voltage set on the tube voltmeter. This procedure, although for the loss angle determination on capacitors compared to the bridge measuring method mentioned above is advantageous, but has the following basic disadvantages: The method is practical only usable for capacities. The normal resistance can be reduced at high measuring frequencies and not very small Not setting capacities precisely enough. Setting accuracies of milli-ohms would have to be required, but these are only practical Tenth of an ohm can be realized, so that at high frequencies, especially short waves, only rough interpolations are possible.

Schließlich entsteht durch die Vertauschung von Cx und CN noch ein weiterer Nachteil, daß nämlich Cx um den Verlust von CN, der ja nicht völlig vermieden werden kann, zu günstig gemessen wird. Dieser Fehler läßt sich bei der Bestimmung des Verlustwinkels von Plattenmaterial vermeiden, indem zwei gleichgebaute Meßkondensatoren, bestehend aus zwei verstellbaren Platten, verwendet werden und das zu messende Material zwischen die Platten von Cx eingeschoben wird, nicht aber, wenn ein beliebig gebauter Kondensator geprüft werden soll. Außerdem ist die Einstellgenauigkeit der Konderasatorplatten einer solchen Meßstrecke bei dünnen zu untersuchenden Platten unbefriedigend, - besonders wenn Dielektrika mit verhältnismäßig hohen Dielektrizitätskonstanten gemessen werden sollen.Finally, by interchanging Cx and CN, another is created Another disadvantage, namely that Cx around the loss of CN, which is not completely avoided can be measured too cheaply. This error can be avoided in determining Avoid the loss angle of plate material by using two identical measuring capacitors, consisting of two adjustable plates, to be used and the material to be measured is inserted between the plates of Cx, but not if an arbitrarily built one Capacitor should be checked. In addition, the setting accuracy of the special razor plates such a measuring section with thin plates to be examined unsatisfactory, especially when measuring dielectrics with relatively high dielectric constants should be.

Die Erfindung besteht in der Anwendung eines Meßgerätes, das einen aus der Parallelschaltung einer verlustarmen Induktivität, einer verlustarmen Kapazität und eines veränderbaren, als Normalleitwert benutzten, in an sich bekannter Weise durch kapazitive Transformation eines Ohmschen Meßwiderstandes mit geringem Widerstandswert innerhalb eines gewünschten Meßbereiches mit frequenzunabhängigem Übersetzungsverhältnis gebildeten Widerstandes bestehenden Meßkreis enthält, für eine Messung an verlustarmen Impedanzen, bei welcher bei angeschaltetem Meßobjekt der Meßkreis auf Resonanz abgestimmt sowie die am Meßkreis auftretende Spannung gemessen wird und weiterhin bei abgeschaltetem Meßobjekt der gleiche Spannungswert durch Resonanzabstimmung des Meßkreises und Verändern des Normalleitwertes hergestellt wird, wobei die Differenz der Meßkreisabstimmung ein Maß für die Kapazität bzw. die Induktivität und die Einstellung des Normalleitwertes ein Maß für die Verluste des Meßobjektes darstellen. The invention consists in the use of a measuring device, the one from the parallel connection of a low-loss inductance, a low-loss capacitance and one changeable, used as normal conductance, in a manner known per se by capacitive transformation of an ohmic measuring resistor with a low resistance value within a desired measuring range with a frequency-independent transmission ratio formed resistance contains existing measuring circuit, for a measurement on low-loss Impedances at which the measuring circuit is tuned to resonance when the device under test is switched on as well as the voltage occurring at the measuring circuit is measured and continues when the DUT the same voltage value through resonance tuning of the measuring circuit and Changing the normal conductance is produced, the difference in the measuring circuit tuning a measure of the capacitance or inductance and the setting of the normal conductance represent a measure for the losses of the DUT.

Es ist bereits ein Kondensator mit einstellbarer Dämpfung bekannt, wobei die Dämpfung unter Beibehaltung der Kapazität dadurch geregelt wird, daß das Dielektrikum zwischen den Belegungen verändert wird. Bei der bekannten Anordnung kann der Kondensator insbesondere als Differentialkondensator au&gebildet sein, um eine Regelung mittels einer kapazitiven Stromteilung zu erreichen, wobei die Statorplatten des Differentialkondensators durch einen festen Widerstand miteinander verbunden sind. Es handelt sich hierbei um einen Kondensator mit nahezu konstanter Kapazität und kontinuierlich veränderbaren Verlusten unter Vefmeidung eines Schleifwiderstandes. Der Festwiderstand soll jedoch bei dieser bekannten Anordnung nicht frequenzunabhängig übersetzt werden. Es ist hierbei auch nicht ohne weiteres möglich, daß die Parallele und die Reihenkapazität in bestimmter Weise in bezug auf die Größe des Widerstandes bemessen werden. Um die Gesamtkapazität des Systems möglichst konstant zu halten, wird die eine Teilkapazität vergrößert, wenn die andere verkleinert wird. Hierdurch wird der Widerstand und damit die Dämpfung des Systems von der Frequenz abhängig. Demgegenüber läßt sich bei der kapazitiven Transformation des Ohmschen Meßwiderstandes bei dem Meßgerät nach der Erfindung eine Frequenzunabhängigkeit innerhalb eines großen Meßbereiches erzielen. Dies hat den Vorteil, daß die Meßfrequenz nicht in die Messung eingeht und infolgedessen nicht bei der Messung berücksichtigt zu werden braucht. A capacitor with adjustable damping is already known, wherein the attenuation is controlled while maintaining the capacity in that the Dielectric is changed between the assignments. With the known arrangement the capacitor can be designed in particular as a differential capacitor, to achieve a regulation by means of a capacitive current division, the Stator plates of the differential capacitor together by a fixed resistance are connected. This is a capacitor with an almost constant Capacity and continuously variable losses while avoiding a drag resistance. In this known arrangement, however, the fixed resistor should not be frequency-independent to be translated. It is also not immediately possible here that the parallel and the series capacitance in a certain way with respect to the magnitude of the resistance be measured. In order to keep the total capacity of the system as constant as possible, one partial capacity is increased when the other is reduced. Through this the resistance and thus the damping of the system depends on the frequency. In contrast, with the capacitive transformation of the ohmic measuring resistor in the measuring device according to the invention a frequency independence within one achieve a large measuring range. This has the advantage that the measuring frequency is not in the measurement is received and consequently not be taken into account in the measurement needs.

Zur Messung sehr hoher Widerstände ist des weiteren bereits ein Vergleichsverfahren bekannt, bei dem an einen von einem lose angekoppelten Sender erregten Schwingkreis einmal der zu messende Widerstand und das andere Mal ein Vergleichswiderstand angeschaltet und die auftretende Spannung in einem Röhrenvoltmeter angezeigt wird. A comparison method is also already available for measuring very high resistances known, in the case of a resonant circuit excited by a loosely coupled transmitter once the resistance to be measured and the other time a comparison resistor is switched on and the occurring voltage is displayed in a tube voltmeter.

Der .Vergleichswifderstand ist dabei durch eine kapazitive Transformation nach hohen Werten übersetzt. Um die bei diesem Vergleichsverfahren benutzte Schaltungsanordnung zur Messung an verlustarmen Impedanzen anzuwenden, müßte die bekannte Substitutionsmethode durch das bereits bekannte Differenzverfahren ersetzt werden.The comparative swifder status is due to a capacitive transformation translated to high values. To the circuit arrangement used in this comparison process to use the known substitution method for measuring low-loss impedances be replaced by the already known difference method.

Eine kapazitive Spannungsteilung ist weiterhin auch bei Verwendung eines Schwingkristalls bekannt. Hierbei liegt dem Kristall eine veränderliche Kapazität parallel und in Reihe mit dieser Parallelschaltung gleichfalls eine veränderliche Kapazität. Aufgabe dieser Anordnung ist es jedoch, den Scheinwiderstandsverlauf dieses Kristalls durch den Anschluß an einen Spannungsteiler zu verändern. Im Gegensatz zu der kapazitiven Transformation bei dem Meßgerät nach der Erfindung sollen bei der bekannten Anordnung die Eigenschaften des Kristalls gerade nicht frequenzunabhängig transformiert werden. Eine frequenzunabhängige Transformation ist hierbei auch -deshalb nicht möglich, da ein Schwingkristall im Ersatzschaltbild nicht als Ohmscher Widerstand, sondern als Reihenschaltung einer Selbstinduktivität, einer Kapazität und eines Ohmschen Widerstandes zu betrachten ist. A capacitive voltage division is still in use a vibrating crystal known. Here the crystal has a variable capacity parallel and in series with this parallel connection likewise a variable one Capacity. The task of this arrangement is, however, the impedance curve change this crystal by connecting it to a voltage divider. In contrast to the capacitive transformation in the measuring device according to the invention should be the known arrangement, the properties of the crystal are precisely not frequency-independent be transformed. A frequency-independent transformation is here also -therefore not possible, since a vibrating crystal in the equivalent circuit is not an ohmic resistor, but as a series connection of a self-inductance, a capacitance and a Ohmic resistance is to be considered.

In Fig. I ist ein Ausführungsbeispiel des bei der Erfindung verwendeten Meßkreises dargestellt. Der Meßkreis besteht dabei aus einer Parallelschaltung einer möglichst verlustarmen Induktivität L, des verlustarmen Meßkondensators CN, der als Drehkondensator ausgebildet ist, und eines veränderbaren Normalleitwertes GN. Wahlweise ist hierzu das Meßobjekt parallel zu schalten. Bei einem derartigen Meßkreis ist zur ATerlustwinkelmessung von Kondensatoren der Konldensator CN zunächst auf den kleinsten Wert und GN auf Null zu stellen, worauf bei angeschaltetem Meßobjekt der Sender auf Resonanz abgestimmt wird und die Spannung E abzulesen ist. Durch Abklemmen des Meßobjektes und Nachstimmen mit CN sowie Erhöhung des Betrages von GN wird die gleiche Spannung sodann wiederhergestellt, somit ist die Messung ein Vergleich zwischen dem Fall, bei dem das Meßobjekt angelegt ist, und dem Fall, bei dem das Meßobjekt abgeschaltet ist. In Fig. I is an embodiment of that used in the invention Measuring circle shown. The measuring circuit consists of a parallel connection of a Low-loss inductance L of the low-loss measuring capacitor CN, the is designed as a variable capacitor, and a variable normal conductance GN. Optionally, the device under test can be connected in parallel for this purpose. With such a measuring circuit the capacitor CN is initially open to measure the loss angle of capacitors to set the smallest value and GN to zero, after which with the DUT switched on the transmitter is tuned to resonance and the voltage E can be read off. By Disconnect the test object and retune with CN and increase the amount of GN is then restored to the same voltage, so the measurement is on Comparison between the case where the measured object is created, and the case where the device under test is turned off.

Die Messung von Spulen erfolgt ganz ähnlich, nur muß dabei der Meßkondensator auf den größten Wert eingestellt und nachher im Fall der Abschaltung des Meßobjektes verkleinert werden. The measurement of coils is done in a very similar way, except that the measuring capacitor has to be used set to the highest value and afterwards in the case of switching off the device under test can be reduced in size.

Dieser Aufbau des Meßkreises gestattet eine unmittelbare Ablesung der 'Verluste des Meßobjektes als Leitwert GN, während sich die Kapazität bzw.This structure of the measuring circuit allows an immediate reading the 'losses of the device under test as conductance GN, while the capacitance resp.

Induktivität des Meßobjektes aus den abgelesenen Werten von CN ergibt. Es gelten sodann für Kapazität und Induktivität die nachstehenden einfachen Beziehungen: I Cx=CN2-CN1 bzw. Lx= #2#(CN1-CN2) Es können somit nicht nur beide Arten von verlustbehafteten Reaktanzen der Messung zugänglich gemacht werden, sondern durch das vorstehend geschilderte Dlifferenzverfahren fallen automatisch die Verluste des Normalkondensators sowie dieVerlustkapazität der Klemmen des Meßobjektes heraus. Es ist außerdem nicht erforderlich, den Normalleitwert in der Stellung Null verlustlos zu gestalten, da dieser Anfangsverlust ebenfalls herausfällt. Es ist ferner jetzt gleichgültig, welcher Art die zu untersuchende Kapazität ist, so können beispielsweise auch Flüssigkeiten untersucht werden, was bei den bekannten Anordnungen unmöglich war. Auf die Vorteile bezüglich der Frequenzabhängigkeit soll später noch näher eingegangen werden.Inductance of the test object results from the read values of CN. The following simple relationships then apply to capacitance and inductance: I Cx = CN2-CN1 or Lx = # 2 # (CN1-CN2) Not only can both types of lossy Reactances of the measurement are made accessible, but rather through what has been described above Difference methods automatically fall the losses of the normal capacitor as well the loss capacity of the terminals of the device under test. It is also not necessary to make the normal conductance in the position zero lossless, since this initial loss also falls out. Furthermore, it is now immaterial which species is to be examined Is capacity, so liquids can also be investigated, for example was impossible with the known arrangements. On the advantages in terms of frequency dependence will be discussed in more detail later.

Durch das Differenzmeßverfahren ist der Bau eines geeigneten Normalleitwertes überhaupt erst ermöglicht worden. Dieser ist nach dem Prinzip der kapazitiven Transformation aufgebaut. Ein praktisches Ausführungsbeispiel wird durch Fig. 2 veranschaulicht. Es ist zu erkennen, daß die Transformation dadurch erreicht wird, daß der Meßwiderstand an einen kapazitiven Spannungsteiler angeschlossen ist. Der kapazitive Spannungsteiler wird durch die Kapazitäten C und K gebildet, zu deren letzterer der Leitwert G parallel geschaltet ist. The differential measurement method enables the construction of a suitable normal conductance was made possible in the first place. This is based on the principle of capacitive transformation built up. A practical embodiment is illustrated by FIG. It can be seen that the transformation is achieved in that the measuring resistor is connected to a capacitive voltage divider. The capacitive voltage divider is formed by the capacitances C and K, to the latter of which the conductance G is parallel is switched.

Um das Meßgerät zur Untersuchung in einem großen Frequenzbereich nutzbar zu machen, werden die Kapazitäten des Spannungsteilers derart bemessen, daß im ganzen Meßbereich ein frequenzunabhängiges Transformationsverhältnis erzielt wird. An Hand eines Beispiels soll im folgenden auf die an den Normalleitwert zu stellenden Forderungen eingegangen sein. Es liegt im Rahmen der heutigen Entwicklung der Kurzwellentechnik, Verluste von Impedanzen auch noch bei Frequenzen in der Größenordnung von 10 bis 20 MHz zu kennen, so daß ein Frequenzbereich von 0,I bis 20 MHz durchaus keine übertriebene Forderung ist. Die zur Untersuchung gelangenden Phasenwinkel sind dabei auch je nachdem Isoliermaterial sehr verschieden und betragen durchschnittlich 1#10-2 bis 1#10-4 und müssen wenigstens auf etwa 10% genau ermittelt werden können. Der Kapazitätsbereich schließlich darf auch nicht allzusehr eingeengt werden und ist nach oben durch die Endkapazität des Drehkondensators begrenzt. Als Beispiel dienen die Werte 20 bis 600 pF. Für die vorgegebene Frequenzgrenze ergeben sich entsprechend Kapazität und Phasenwinkel bestimmte Mindestfordernngen, die unter Zugrundelegung der genannten Werte ein Variationsbereich des Normalleitwertes der nachfolgenden Größe erfordern: GN=1#10-8-2#10-9 Siemens (RN=1kOhm-500MOhm) Praktisch läßt sich allerdings ein Wert von etwa 100 kOhm bei der vorgegebenen oberen Frequenzgrenze nicht überschreiten, ohne daß der frequenzabhängige Fehler 10% übersteigt. Dies ist durch die verteilte Kapazität derWiderstandsstähe bedingt. In order to use the measuring device for examination in a wide frequency range To make it usable, the capacitance of the voltage divider is dimensioned in such a way that that a frequency-independent transformation ratio is achieved in the entire measuring range will. Using an example, the following is intended to approach the normal conductance submitting claims have been received. It is within the framework of today's development shortwave technology, losses of impedances even at frequencies in the order of magnitude from 10 to 20 MHz, so that a frequency range from 0.1 to 20 MHz is quite possible is not an exaggerated requirement. The phase angles to be examined are also very different depending on the insulation material and are average 1 # 10-2 to 1 # 10-4 and must be able to be determined with at least 10% accuracy. Finally, the capacity range must not be restricted too much and is limited by the end capacitance of the variable capacitor. As an an example the values 20 to 600 pF are used. For the given frequency limit, the result is according to capacity and phase angle certain minimum requirements, which are under Based on the values mentioned, a range of variation of the normal conductance of the require the following size: GN = 1 # 10-8-2 # 10-9 Siemens (RN = 1kOhm-500MOhm) Practical however, a value of around 100 kOhm can be achieved at the specified upper frequency limit do not exceed without the frequency-dependent error exceeding 10%. this is due to the distributed capacity of the resistance.

Für Frequenzen in derGrößenordnung von 2 MHz und darunter gilt als entsprechende Grenze I -MOhm. For frequencies in the order of magnitude of 2 MHz and below, corresponding limit I -MOhm.

Um nun aber tatsächlich die angegebenen und unbedingt erforderlichen großen Widerstandswerte zu realisieren, ist die kapazitive Transformation unerläßlich. Der Scheinleitwert der in Fig. 2 angegebenen Schaltung ist Hieraus folgt ein Ersatzbild, das aus einer Parallelschaltung von C' und R' besteht mit den Werten Wie aus diesen Gleichungen zu ersehen ist, verschwinden durch Einhaltung der Bedingung G # # (C+K) die # enthaltenden Glieder der Gleichungen, und die Ersatzgrößen R' und C' werden frequenzunabhängig. Hieraus ergeben sich Bedingungen für die Größe von (C+K) bzw. co und G, wenn ein bestimmter Fehler für R' und C' zugelassen wird. Wir können dann angenähert setzen Wenn man K groß gegen C macht, erhält man auf diese Weise beliebig große wirksameWiderstände R'.In order to actually achieve the specified and absolutely necessary large resistance values, the capacitive transformation is essential. The admittance of the circuit indicated in FIG. 2 is This results in an equivalent image, which consists of a parallel connection of C 'and R' with the values As can be seen from these equations, if the condition G # # (C + K) is met, the terms of the equations containing # disappear, and the substitute quantities R 'and C' become frequency-independent. This results in conditions for the size of (C + K) or co and G if a certain error is permitted for R 'and C'. We can then approximate If one makes K large compared to C, one obtains in this way arbitrarily large effective resistances R '.

Grundsätzlich könnte ein analoges Verfahren auch zur Herstellung sehr kleiner Widerstände (Milli-Ohm) dienen. Diese sind, wie eingangs erwähnt, bei der Reihenschaltung eines Normalkondensators und eines Normalwiderstandes notwendig, aber auf direktem Weg nicht herstellbar. Hierfür müßte man eine Parallelschaltung eines Kondensators und einer Reihenschaltung eines zweiten Kondensators und des zu übersetzenden Widerstandes anwenden. Doch ergeben sich Idabei ungünstigere Verhältnisse als im oben beschriebenen Fall. In principle, an analogous process could also be used for production very small resistances (milli-ohms) are used. As mentioned at the beginning, these are at the series connection of a normal capacitor and a normal resistor is necessary, but cannot be produced directly. A parallel connection would have to be used for this a capacitor and a series connection of a second capacitor and the apply resistance to be translated. But this results in less favorable conditions than in the case described above.

Für den konstruktiven Aufbau des Normalleitwertes hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine Dekadeneinteilung zu verwenden, die also eine Staffelung in Zehnerpotenzen von Siemens zuläßt. For the construction of the normal conductance it has proven to be Proven to be a To use the decade, so that a graduation in powers of ten from Siemens allows.

Man kann schließlich auf diese Weise mit einer einflachen Schaltung, wie sie in Fig. 3 angegeben ist, den gesamten geforderten Bereich erhalten. Die großen Widerstandswerte sind allerdings nur für Frequenzen bis 2 MHz brauchbar, werden aber auch ausschließlich nur für die tiefen Frequenzen benötigt, so daß trotzdem wieder unter den in dem obigen Beispiel angegebenen Bedingungen keine Einschränkung des Meßbereiches eintritt.Finally, in this way, with a simple circuit, as indicated in Fig. 3, the entire required range is obtained. the However, large resistance values can only be used for frequencies up to 2 MHz, but are only required for the low frequencies, so that anyway again, under the conditions given in the above example, there is no limitation of the measuring range occurs.

Für das Übersetzungsverhältnis der in Fig. 2 angegebenen Kapazitäten gilt die Gleichung Es läßt sich zeigen, daß der Frequenzbereich, in dem diese Gleichung gilt, um so größer wird, je größer man C wählt. Da jedoch dann auch C' sehr groß wird und dies die Meßgenauigkeit des Gerätes beeinträchtigt, weil diese Kapazität dauernd zurSpule parallel liegt, darf C nur so groß gewählt werden, als unbedingt erforderlich. In dem genannten Ausführungsbeispiel ist mit Rücksicht auf die Empfindlichkeit des Gerätes eine wirksame Kapazität C' in der Großenanordnung von 70 pF unvermeidlich.The equation applies to the transmission ratio of the capacities indicated in FIG. 2 It can be shown that the frequency range in which this equation applies, the larger the larger C is chosen. However, since C 'then also becomes very large and this impairs the measuring accuracy of the device because this capacitance is permanently parallel to the coil, C may only be chosen as large as is absolutely necessary. In the above-mentioned embodiment, an effective capacitance C 'in the large arrangement of 70 pF is unavoidable in view of the sensitivity of the device.

Damit die Meßbereiche sich auch aneinander anschließen, staffelt man das Übersetzungsverhältnis u zweckmäßig in Potenzen von 10. Auch diese Staffelung der Übersetzungsverhältnisse ist aus der Fig. 3, die ein Ausführungsbeispiel des Gesamtaufbaues des Normalleitwertes zeigt, erkennbar. In der ersten Stufe (u= I) ist die Kapazität C durch eine Kurzschlußverbindung (C = oo) ersetzt.Es ist zweckmäßig, die wirksame Kapazität in allen Bereichen gleich groß zu machen, so daß beim Umschalten keine Verstimmung des Kreises eintritt. Im foLgenden sei noch ein Beispiel für die Dimensionierung des kapazitiven Spannungsteilers unter den angenommenen Zahlenwerten bei vier dekadisch gestuften Übersetzungsverhältnissen gegeben: Bereich C'#u C = K = C'#u u #u-1 1 CO 70,0 pF 10 102,3 I pF 22I,4 - I00 77,8 - 700,0 1000 72,3 - 22I4,0 - Um die Vorteile der vorbeschriebenen Erfindung ganz zur Auswirkung kommen zu lassen, ist es wichtig, eine möglichst hohe Empfindlichkeit des Spannungsanzeigers und eine große zeitliche Konstanz aller Spannungen zu erzielen. Während sich die erste Bedingung leicht einhalten läßt, gelingt die Einhaltung der zweiten bei Netzanschluß trotz Stabilisierungsmaßnahmen, etwa durch Glimmstrecken od. dgl., doch nur auf einige Promille. Für eine einwandfreie Messung würde dies aber nicht genügen. Es muß deshalb eine Anzeigeschaltung gewählt werden, die weniger empfindlich auf Spannungsschwankungen ist als das übliche kompen sierte Röhrenvoltmeter (mit oder ohne Verstärker).So that the measuring ranges also adjoin one another, the transmission ratio u is expediently graded in powers of 10. This gradation of the transmission ratios can also be seen from FIG. 3, which shows an exemplary embodiment of the overall structure of the normal conductance. In the first stage (u = I), the capacitance C is replaced by a short-circuit connection (C = oo). It is advisable to make the effective capacitance the same in all areas so that the circuit does not become detuned when switching. The following is an example of the dimensioning of the capacitive voltage divider under the assumed numerical values with four decadic gear ratios: Area C '# u C = K = C '# u u # u-1 1 CO 70.0 pF 10 102.3 I pF 22I, 4 - I00 77.8-700.0 1000 72.3 - 22I4.0 - In order to fully benefit from the advantages of the above-described invention, it is important to achieve the highest possible sensitivity of the voltage indicator and a great temporal constancy of all voltages. While the first condition is easy to comply with, the second is only achieved to a few per thousand when connected to the mains, despite stabilization measures, for example by means of glow gaps or the like. However, this would not be sufficient for a perfect measurement. A display circuit must therefore be selected that is less sensitive to voltage fluctuations than the usual compensated tube voltmeter (with or without an amplifier).

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des gesamten Meßgerätes unter verwendung eines Meßkreises nach Fig. I. Hierbei erzielt man eine weitgehende Unempfindlichkeit, insbesondere gegen Schwankungen der Energie des Senders, durch Anwendung eines Nullverfahrens. Die Spannung am Meßkreis wird unmittelbar verglichen bzw. gleichgemacht einer zweiten, in einem festen Spannungsteiler abgegriffenen Spannung. Die Differenz der gleichgerichteten Spannungen wird dem Anzeigenverstärker zugeführt. Fig. 4 shows an embodiment of the entire measuring device under use of a measuring circuit according to Fig. I. Here one achieves an extensive insensitivity, in particular against fluctuations in the energy of the transmitter, by using a zero procedure. The voltage on the measuring circuit is immediately compared or made equal to a second, voltage tapped in a fixed voltage divider. The difference of the rectified Voltage is fed to the display amplifier.

Der Sender G mit veränderbarer Frequenz ist über die kleinen Kondensatoren C1 und C2 lose an die eigentliche Meßschaltung angekoppelt. In dem einen Zweig der Meßschaltung liegt der feste Kondensator C8 gegen Erde, in dem anderen der Meßkreis nach Fig. I. An diese beiden Elemente sind an den mit A und B bezeichneten Punkten Gleichrichterstrecken G1 und G2 angeschaltet, im Ausführungsbeispiel Dioden. Die Ausgänge der Gleichrichter sind in Reihe geschaltet, wobei R1 und R2 die Abschluß widerstände der Gleichrichter bilden. Zur hochfrequenten Überbrückung dienen die Kondensatoren C4, C5 und C6. Parallel zu den beiden Endpunkten der Gleichrichterausgänge C und D liegt ein Spannungsteiler R8 und R4, dessen Ende bzw. The variable frequency transmitter G is via the small capacitors C1 and C2 loosely coupled to the actual measuring circuit. In one branch of the In the measuring circuit, the fixed capacitor C8 is connected to earth, in the other the measuring circuit according to Fig. I. These two elements are at the points marked A and B Rectifier sections G1 and G2 connected, in the exemplary embodiment diodes. the Outputs of the rectifiers are connected in series, with R1 and R2 being the termination Resistances of the rectifier form. The are used for high-frequency bridging Capacitors C4, C5 and C6. Parallel to the two end points of the rectifier outputs A voltage divider R8 and R4 is connected to C and D.

Mitte wahlweise über einen Schalter S mit dem Anzeigeverstärker V verbunden wird, der beispielsweise aus einer Röhre mit im Anodenkreis liegendem Instrument gebildet ist. Center optionally via a switch S with the display amplifier V is connected, for example from a tube with lying in the anode circuit Instrument is formed.

Die Messung beginnt nun bei Schalterstellung 2. The measurement now begins with switch position 2.

Da der Meßkreis bei Beginn der Messung verstimmt ist, tritt an ihm nur eine kleine Spannung auf, während am festen Spannungsteiler die volle Spannung liegt. Durch die gewählte Schaltung wird die Differenz der gleichgerichteten Spannungen bzw. in Schalterstellung 2 ein Bruchteil davon dem Anzeigeverstärker zugeführt. Diese Differenz wird zunãchst-angenähert gleich der Spannung an C3 sein und durch den Spannungsteiler R8, Rq in einem vorgegebenen Verhältnis geteilt, z. B. 1 : 20 od. dgl. Die Empfindlichkeit des Instrumentes ist dann so zu wãhlen; daß bei dieser Spannungsgröße Voll aus schlag eintritt. Wird der Meßkreis nun mehr abgestimmt, so ist am Instrument zu verfolgen, daß mit wachsender Spannung am Meßkreis die Differenz der gleichgerichteten Spannungen kleiner wird. Since the measuring circuit is out of tune at the beginning of the measurement, it occurs only a small voltage, while the full voltage on the fixed voltage divider lies. The selected circuit makes the difference between the rectified voltages or in switch position 2 a fraction of it is fed to the display amplifier. This difference will initially be approximately equal to the voltage at C3 and through divided the voltage divider R8, Rq in a predetermined ratio, e.g. B. 1:20 or the like. The sensitivity of the instrument is then to be selected in this way; that with this Voltage magnitude full blowout occurs. If the measuring circuit is now more coordinated, so it can be seen on the instrument that with increasing voltage on the measuring circuit the difference of rectified voltages becomes smaller.

Durch geeignete Einstellung des Koppelkondenstators C1 erreicht man nun, daß die Spannung am Meßkreis bei Resonanz exakt gleich wird der Spannung am festen Spannungsteiler, dann ist der Ausschlag des Anzeigeinstrumentes- Null, - und diese Nulleinstellung ist ganz unabhängig von allen Spannungsschwankungen. A suitable setting of the coupling capacitor C1 can be achieved now that the voltage at the measuring circuit at resonance is exactly the same as the voltage at fixed voltage divider, then the deflection of the display instrument is - zero, - and this zero setting is completely independent of all voltage fluctuations.

Das vorstehende Ausführungsbeispiel zeigt noch eine weitere Möglichkeit der Empfindlichkeitssteigerung durch Umschaltung von Schalter S nach Stellung 1. Die Erhöhung der Empfindlichkeit ergibt sich aus dem vorher gewählten Ubersetzungsverhältnis von R3: R4. Wie eingangs beschrieben, vollzieht sich nun der zweite Teil der Messung so, daß mit abgeschaltetem Meßobjekt die Messung wiederholt wird durch neue Abstimmung von CN und Einregelung von GN bei unveränderter Stellung von C1. Es folgen automatisch Betrag wie Phasenwinkel der untersuchten Impedanz. The above embodiment shows a further possibility the increase in sensitivity by switching from switch S to position 1. The increase in sensitivity results from the previously selected transmission ratio from R3: R4. As described at the beginning, the second part of the measurement now takes place so, that the measurement is repeated with the device under test switched off through new coordination of CN and adjustment of GN with unchanged position of C1. This is followed automatically by the amount such as the phase angle of the examined impedance.

PATENTANSPRY7CHE I. Die Anwendung eines Meßgerätes, das einen aus der Parallelschaltung einer verlustarmen Induktivität, einer verlustarmen Kapazität und eines veränderbaren, als Normalleitwert benutzten, in an sich bekannter Weise durch kapazitive Transformation eines Ohmschen Meßwiderstandes mit geringerem Wilderstandswert innerhalb eines gewünschten Meßbereiches mit frequenzunabhängigem Ubersetzungsverhältnis gebildeten Widerstandes bestehenden Meßkreis enthält, für eine Messung an verlustarmen Impedanzen, bei welcher bei angeschaltetem Meßobjekt der Meßkreis auf Resonanz abgestimmt sowie die am Meßkreis auftretende Spannung gemessen wird und weiterhin bei abgeschaltetem Meßobjekt der gleiche Spannungswert durch Resonanzabstimmung des Meßkreises und Verändern des Normalleitwertes hergestellt wird, wobei die Differenz der Meßkreisabstimmung ein Maß für die Kapazität bzw. die Induktivität und die Einstellung des Normalleitwertes ein Maß für die Verluste des Meßobjektes darstellen. PATENT CLAIMS I. The use of a measuring device, the one from the parallel connection of a low-loss inductance, a low-loss capacitance and one changeable, used as normal conductance, in a manner known per se by capacitive transformation of an ohmic measuring resistor with a lower wilderness value within a desired measuring range with a frequency-independent transmission ratio formed resistance contains existing measuring circuit, for a measurement on low-loss Impedances at which the measuring circuit is tuned to resonance when the device under test is switched on as well as the voltage occurring at the measuring circuit is measured and continues when the DUT the same voltage value through resonance tuning of the measuring circuit and Changing the normal conductance is produced, the difference in the measuring circuit tuning a measure of the capacitance or inductance and the setting of the normal conductance represent a measure for the losses of the DUT.

Claims

2 measuring device according to claim I, characterized in that to achieve a constant C.K effective capacitance C '= C + K of the arrangement for different Transformation ratios the capacities are dimensioned so that K is large compared to C.

3. Measuring device according to claim I or 2, characterized in that for Comparison of the voltages on the measuring circuit in the case of measurement with switched on or off switched off DUT a zero procedure is registered, whereby the voltage on Measuring circuit directly with a second, tapped on a fixed voltage divider Voltage compared or made equal to it and the difference of the preferably equal Directed voltages is fed to a display amplifier.