DE918820C

DE918820C - Device for determining the field energy or the field direction at any point in a high-frequency electromagnetic alternating field

Info

Publication number: DE918820C
Application number: DES5095D
Authority: DE
Inventors: Dr Joachim Boehme; Dipl-Ing Albrecht Werren
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-02-01
Filing date: 1938-02-01
Publication date: 1954-10-07

Description

Einrichtung zur Bestimmung der Feldenergie oder der Fddnditung an beliebigen Punkten eines hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes Für viele technische und medizinische Zwecke, z. B. zur Wärmeerzeugung, verwendet man hochfrequente elektromagnetische Wechselfelder. Dabei tritthäufigdas Bedürfnis auf, die Stärke des Wechselfeldes an irgendeinem beliebigen Punkt seines Ausbreitungsraumes zu messen. Einrichtungen hierfür sind bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, in dem Feld eine Meßschleife anzuordnen und die von der Schleife aufgenommene Hochfrequenzenergie entweder direkt einem Anzeigegerät zuzuführen oder zunächst mittels eines Thermoelementes in einen Gleichstrom umzuwandeln. Ferner ist eine Einrichtung bekannt, die in der Art eines Thermometers aufgebaut und wirksam ist.Device for determining the field energy or the discharge arbitrary points of a high-frequency electromagnetic alternating field For many technical and medical purposes, e.g. B. to generate heat, one uses high frequency alternating electromagnetic fields. The need, the strength, often arises of the alternating field at any point in its propagation space. Facilities for this are known. For example, it is known to have a To arrange measuring loop and the high frequency energy absorbed by the loop either to be fed directly to a display device or initially by means of a thermocouple to convert it into a direct current. Furthermore, a device is known in the Kind of a thermometer is constructed and effective.

Für eine genauere Messung sind diese bekannten Einrichtungen aber nicht immer geeignet. An eine Meßeinrichtung der genannten Art ist zunächst die Forderung zu stellen, daß das Wechselfeld durch das Einbringen des die Hochfrequenzenergie auf nehmenden Teiles der Einrichtung möglichst nicht verzerrt wird. Außerdem muß aber dafür gesorgt werden, daß die Einrichtung nicht auch noch aus anderen Teilen des Feldes, an denen die Energie nicht gemessen werden soll, Energie aufnimmt. However, these known devices are for a more precise measurement not always suitable. To a measuring device of the type mentioned is first of all Demand to make that the alternating field by the introduction of the high frequency energy on the receiving part of the facility is not distorted as far as possible. Also must But care should be taken to ensure that the facility isn't too out others Parts of the field, on which the energy should not be measured, absorbs energy.

Dieser Anforderung entsprechen aber die bekannten Einrichtungen nicht, da bei ihnen die Teile, die zur Energieaufnahme an der Mefistelle dienen, mit den außerhalb des Feldes angeordneten Teilen der Einrichtung durch Leitungen oder durch Flüssigkeit oder luftgefüllte Rohre miteinander verbunden sind und diese Teile sowohl das Feld stören als auch Energie aufnehmen und dadurch dile Messung ungenau machen.However, the known facilities do not meet this requirement, because with them the parts that serve to absorb energy at the Mefistelle with the parts of the facility arranged outside the field by cables or by Liquid or air-filled pipes are connected to each other and these parts both disturb the field as well as absorb energy and thereby make the measurement inaccurate.

Die Einrichtung nach der Erfindung verhindert diese Nachteile dadurch, daß diejenigen Teile der Einrichtung, die zur Energieaufnahme aus dem Feld dienen, und diejenigen Teile, die zur Anzeige der aufgenommenen Energie dienen, zu einer als Ganzes in dem Fetd einzuordnenden baulichen Einheit vereinigt werden. Dadurch wird erreicht, daß die MeBeillrichtung nur einen verhältnismäßig geringen Raum innerhalb des Feldes einnimmt und daß durch das Fehlen von Verbindungsteilen zwischen dem die Energie aufnehmenden Teil und dem anzeigenden Teil die Aufnahme ungewollter Energie und eine Feldverzerrung unterbunden wird. The device according to the invention prevents these disadvantages in that that those parts of the device that are used to absorb energy from the field, and those parts that are used to display the absorbed energy to one be united as a whole in the structural unit to be classified. Through this it is achieved that the measuring direction only takes a relatively small space within of the field occupies and that by the lack of connecting parts between the the energy absorbing part and the displaying part the inclusion of unwanted Energy and a field distortion is prevented.

Die Forderung, daß die durch das Gerät hervorgerufene Feldverzerrung möglichst gering sein muß, bedingt weiterhin, daß das Meßgerät dem Feld nur sehr geringe Energiebeträge entziehen darf. Das Meßgerät muß daher eine verhältnismäßig hohe Empfindlichkeit besitzen. Gemäß der weiteren Erfindung wird daher vorgeschlagen, ein integrierendes Niefigerät zu verwenden, da sich bei einem solchen bei Erstreckung der Messung über eine hinreichend lange Zeit selbst allergeringste Energie mengen einwandfrei feststellen lassen. Schließlich muß man noch beachten. daß unter Umständen in dem Gerät selber erhebliche Temperaturen erzeugt werden können, durch die das Gerät nicht beschädigt werden darf; es muß also auch verhältmsmäßig robust gebaut sein. Wünschenswert ist fernerhin, daß eine Fernablesung möglich ist, um zu vermeiden, daß sich die die Messung vornehmende Person dem Hochfrequenzfeld aussetzen muß. The requirement that the field distortion caused by the device Must be as low as possible, also requires that the measuring device only very much the field may withdraw small amounts of energy. The measuring device must therefore be a proportionate have high sensitivity. According to the further invention it is therefore proposed that to use an integrating Niefigerät, since with such an extension the measurement over a sufficiently long time even the smallest amount of energy can be determined properly. Finally you have to pay attention to it. that possibly Significant temperatures can be generated in the device itself, through which the Device must not be damaged; it must therefore also be built in a relatively robust manner be. It is also desirable that remote reading be possible in order to avoid that the person making the measurement must expose himself to the high-frequency field.

Ein Meßgerät. das diese Forderungen erfüllt, kann beispielsweise durch eine dem Feld ausgesetzte und je nach der Feldenergie verschieden stark leuchtende Leuchtröhre gebildet werden. Die Helligkeit der Leuchtröhre, die ein Maß für die Feldenergie an der Stelle, wo sie sich befindet, darstellt, kann dann entweder subjektiv mit den bekannten Methoden der Photometrie oder objektiv mittels einer Photozelle bestimmt werden. Wenn die Messung als Integrationsmessung durchgeführt werden soll, so kann man beispielsweise das Licht der Leuchtröhre eine bestimmte Zeit lang auf eine photographische Schicht einwirken lassen, deren Schwärzung dann ein Maß für die Feidenergie darstellt. A measuring device. that meets these requirements, for example by one which is exposed to the field and shines with different intensity depending on the field energy Neon tube can be formed. The brightness of the fluorescent tube, which is a measure of the Field energy at the point where it is located can then be either subjective with the known methods of photometry or objectively by means of a photocell to be determined. If the measurement is to be carried out as an integration measurement, for example, the light from the fluorescent tube can be left on for a certain period of time let a photographic layer act, the blackness of which is then a measure of represents the field energy.

Eine andere sehr vorteilhafte Möglichkeit für die Ausgestaltung der erfindnngsgemälen Einrichtung besteht darin, daß als Meßgerät eine elektrolytische Zelle benutzt wird, die dem Feld ausgesetzt wird. Another very advantageous option for the design of the The device according to the invention consists in that the measuring device is an electrolytic one Cell exposed to the field.

Unter dem Einfluß des Feldes treten dann in dieser Zelle Elektrolyseerscheinungen auf, und die erzeugte Nilenge des Elektrolyseproduktes läßt einen Rückschluß auf die Feldstärke zu. Das Elektrolyseprodukt kann dabei ganz verschiedenartiger Natur sein. Es kann sich dabei beispielsweise um die aus einer Flüssigkeit entwickelte Gasmenge oder audl um einen innerhalb der Flüssigkeit selbst durch die Zersetzung neu gebildeten chemischen Stoff handeln.Under the influence of the field, electrolysis phenomena then occur in this cell on, and the generated Nilenge of the electrolysis product allows a conclusion the field strength. The electrolysis product can be of a very different nature be. It can be developed from a liquid, for example Amount of gas or even around one within the liquid itself due to the decomposition act as newly formed chemical substance.

Die hochfrequenten Ströme, die in der Elektrolysezelle unter dem Einfluß des Feldes entstehen, können die Elektrolysewirkungen nicht unmittelbar hervorrufen, da hierzu im allgemeinen Gleichströme nötig sind. Es ist jedoch möglich, entweder die Elektrolysezelle selbst mit Ventileigenschaften auszustatten oder ihr einen Gleichrichter, beispielsweise einen Trockengleichrichter, vorzuschalten, so daß eine gleichbleibende Stromrichtung entsteht, die die gewünschte Elektrolyse bewirkt.The high frequency currents flowing into the electrolytic cell under the influence of the field, cannot cause the electrolysis effects directly, since this generally requires direct currents. However, it is possible either to equip the electrolysis cell itself with valve properties or to equip it with one Rectifier, for example a dry rectifier, to be connected upstream, so that a constant current direction is created, which causes the desired electrolysis.

Für die Bestimmung der in einer bestimmten Zeit erzeugten Menge des Elektrolyseproduktes gibt es eine ganze Reihe von Möglichkeiten, von denen hier nur einige aufgeführt werden mögen. So kann beispielsweise durch den umgesetzten Stoff eine Flüssigkeit verdrängt werden, deren Menge danii an einem Kapillarrohr abgelesen werden kann. For the determination of the amount of the There are a number of options, one of which is here only a few may be listed. For example, through the implemented Substance a liquid to be displaced, the amount of which danii on a capillary tube can be read.

Diese Methode diirfte sich besonders dann empfehlen, wenn bei der Elektrolyse ein gasförmiges Produkt entsteht. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man dile der Elektrolyse ausgesetzte Substanz so wählt, daß sie sich bei der Elektrolyse verfärbt. Der Grad der Verfärbung nach einer bestimmten Zeit ist dann ein Maß für die in dieser Zeit hindurchgeflossene Energiemenge und somit für die Stärke des Feldes an dem betreffenden Punkt.This method should be particularly recommended when the Electrolysis creates a gaseous product. Another possibility is to that one chooses the substance exposed to the electrolysis so that it becomes in the Electrolysis discolored. The degree of discoloration after a certain time is then a measure for the amount of energy that has flowed through during this time and thus for the Strength of the field at the point in question.

Sämtliche Teile, die zu dem Meßgerät gehören, also beispiels,weise die Zersetzungszelie und der vorgeschaltete Trockengleichrichter, werden zweckmäßig in einer gemeinsamen Schutzhülle angeordnet. Diese Schutzhülle hält sowohl mechanische als auch unerwünschte elektrische Einflüsse von dem Meßgerät fern. Dabei werden zweckmäßig zwei voneinander isolierte Teile der Schutzhülle als die beiden Pole einer Antenne benutzt, mittels derer die Energie aus dem Feld entnommen wird. Durch die Verwendung einer Antenne ist die Möglichkeit gegeben, mit dem Meßgerät nicht nur die Intensität, sondern auch die Richtung des Feldes an dem betreffenden Punkt zu bestimmen, da je nach dem Winkel, den die Antenne mit den Feldlimen bildet, eine mehr oder weniger große Energie aufgenommen wird. All parts that belong to the measuring device, so for example, wise the decomposition cells and the upstream dry rectifier are expedient arranged in a common protective cover. This protective cover holds both mechanical as well as unwanted electrical influences away from the measuring device. Be there expediently two mutually isolated parts of the protective cover as the two poles an antenna, by means of which the energy is extracted from the field. By the use of an antenna is possible with the measuring device not only the intensity but also the direction of the field at that point to determine, since depending on the angle that the antenna forms with the field limes, one more or less great energy is absorbed.

Claims

PATENT CLAIM: I. Device for determining the field energy or the field direction at any point on a high-frequency electromagnetic table V Alternate field, characterized in that those parts that absorb energy from the field, and those parts that are used to display the absorbed energy, to a structural unit to be arranged as a whole in the field are united.

2. Device according to claim I, characterized in that an integrating Measuring device is used.

3. Device according to claim I or 2, characterized in that a fluorescent tube that shines with different intensity depending on the field energy as a measuring device serves.

4. Device according to claim 3, characterized in that the determination the luminosity of the fluorescent tube is carried out by means of a photocell.

5. Device according to claim 3, characterized in that the light of the fluorescent tube acts on a photographic layer, the blackening of which then acts serves as a measure of the field energy.

6. Device according to claim I and 2, characterized in that a cell serves as a measuring device in which electrolysis phenomena under the influence of the field occur and which allows the amount of electrolysis product generated to be determined.

7. Device according to claim 6, characterized in that the electrolytic cell a valve with a clear flow direction is connected upstream.

8. Device according to claim 6, characterized in that the electrolytic cell itself has valve properties.

9. Device according to claim 6 to 8, characterized in that the amount of electrolysis product by displacing liquid in a capillary tube can be read.

Io. Device according to Claims 6 to 8, characterized in that the amount of electrolysis product indicated by the strength of a change in color will.

II. Device according to Claims I to Io, characterized in that all parts of the measuring device from a common protective cover against unwanted electrical and mechanical influences are enclosed.

I2. Measuring device according to claim II, characterized in that parts the protective cover are designed as antennas for absorbing energy from the field.

Cited publications: German Patent No. 596 534; french Patent No. 344959,796878.