DE930577C

DE930577C - Abtastvorrichtung fuer Hochfrequenzmessleitungen, bei denen eine Sonde kapazitiv an die Messleitung angekoppelt ist

Info

Publication number: DE930577C
Application number: DEL11977A
Authority: DE
Inventors: Oskar Bettinger
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1952-04-02
Filing date: 1952-04-02
Publication date: 1955-07-18

Description

Abtastvorrichtung für Hochfrequenzmeßleitungen, bei denen eine Sonde kapazitiv an die Meßleitung angekoppelt ist Bei der Abtastung der Spannung auf Meßleitungen für die Dezirnetertechnik mittels kapa2itiv angekoppeken Sonden, treten bei hohen Frequenzen bestimmte, durch die mechanische Anordnung hervorgerufene Störungen auf. Es ist bekannt, zwischen Sondenmantel und Meßleitungsmantel ein Dämpfungsmaterial, z. B. HF-Eisen, anzuordnen. Es ist nun möglich, das Dämpfungsmaterial, das einen Wirkwiderstand an der Übergangsstelle schafft, so anzuordnen, daß die parallel liegende Reaktanz der Leitung bei galvanischem Kurzschluß nicht schadet. Es muß bei der Abtastung zwischen Außenmantel der Meßleitung und zwischen Außenmantel der Abtastsonde stets ein sehr hoher Leitwert vorhanden sein. Dieses kann wie bekannt, durch einen galvanischen Kurzschluß realisiert werden. Schalten sich diesem jedoch die Reaktanzen der Leitungsstücke parallel, so können sie den hohen Leitwert zwischen Meßleitung und Sondenaußenleiter nicht beeinflussenr, da ein galvanischer Kurzschluß vorliegt. Wird dagegen der hohe Leitwert durch eine Kapazität gebildet, so ist es von Bedeutung, ob ein kapazitiver oder galvanischer Kurzschluß vorgenommen wird.
Für rotierende Meßieitimgen erscheint der kapazitive Übergang besonders zweckmäßig, jedoch treten hierbei die obengenannten Schwierigkeiten auf, denn da bei galvanischem Schluß die Gefahr der Ausbildung frequenzabhängiger Fehler auftritt und das Dämpfungsmaterial unter anderem zur Verhinderung dieser Fehler dient, so sind diese Fehler bei kapazitivem Schluß noch gefährlicher.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile. Sie besteht darin, daß über den Sondenmantel ein mit Stirnflächlen versehenes Rohr geschoben ist, welches in der Ebene des Meßleitungsspaltes einen Schlitz aufweist, wodurch das Rohr mit dem Sondenmantel eine Doppelleitung bildet, welche mit Hilfe eines Wirkwiderstandes in der Ebene der Stirnflächen mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen wird.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Das Entstehen der Störungen wird zunächst an Hand der Fig. I bis 4 erläutert, die die Verhältnie sie bei Meßleitungen zeigen.
Fig. 1 zeigt das Ersatzschaltbild der Abtastanordnung, wähnend Fig. 2 und 3 die Abtastanordnung für den Fall einer gestreckten Meßleitung darstellen. Damit die abtastende Sonde nur die Spannung in der Meßleitung abnimmt und aus dem Spaltfeld der Meßleitung keine Energie aufnimmt, wird die Sonde normalerweise abgeschirmt durch den Spalt der Meßleitung geführt. Die Abschirmung dient zugleich als kapazitiver Übergang zum Meßleitungsatrßenleiter. Dieser kapazitive Übergang ist durch den Kondensator C2 dargestellt, während der Kondensator C1 die Kapazität zwischen Sonde und Innenleiter der Meßleitung darstellt. V ist der Verbraucher bzw. Indikator. Bei gegebener Lage der Abtastsonde seien die Längen des Abtastspaltes beiderseits der Sonde mit x bzw. a-x bezeichnet (Fig. 3). Man erkennt, daß die Meßleitung selbst in Erscheinung tritt als zwei der Koppelkapazität C2 parallel geschaltete Doppelbandleitungsstücke der Länge x und a-x. Der Übergangswiderstand zwischen dem Außenmantel der Meßleitung und dem Außenmantel der Sonde bestimmt sich nun aus diester Parallelschaltung von C2 und der Admittanz der Doppelbandleitungsstücke, wobei durch Variation von x der Übergangswiderstand alle Werte von Null bis Unendlich annehmen kann, was erbebliche Meßfehler zur Folge hat.
Bei ringförmig zusammengebogenen Meßleitungen mit in ihrem Zentrum drehbaren Abtastvorrichtungen treten außer den vorgenannten noch weitere unerwünschte Stönerscheinungen auf. In Fig. 4 sind die Verhältnisse bei solch einer ringförmigen Mleßleitmg dargestellt. A und I stellen den ringförmig gebogenen Außenleiter bzw. Innenleiter einer derartigen Meßleitung dar. Der Außenleiter weist leinen Schlitz S auf, durch welchen eine rotierende Sonde B hindurchgreift. Um die Meßleitung gegen äußere Störspannungen abzuschirmen, versieht man Ober- und Unterteil üblicherweise mit einem metallischen Dleckel. Man erkennt sofort, daß sich in diesem Fall der Sonde an der Stelle der Abtastung, d. h. an C2, zwei weitere Leitungsstücke parallel schalten, welche durch Längen lt bzw. 12 gekennzeichnet sind. Es treten bei bestimmten Wellenlängen erhebliche AbWeichungen des Übergangswiderstandes Sonde zu Meßleitung auf, wenn man den bei niederen Frequenzen gemessenden kapazitiven Übergangswiderstand C2 als Normalwert ansieht. D-enn auch hier ist es möglich, daß sich zu C2 der konjugierte Wert parallel schaltet und der Widerstand an dieser Stelle hochohmig wird. Außerdem ist das Leitungsstück 13 für hohe Frequenzen kein Kurzschluß mehr, so daß der Spalt S der Meßleitung als Paralielbandleitung in Erscheinung tritt, wobei sich dessen Widerstandsverlauf in Abhängigkeit von der Frequenz und von dem Ort der Abtastung ebenfalls der Übergangskapazität C2 parallel legt.
Die Erfindung befaßt sich nun mit einer Beseitigung derartiger Störungen.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden die der Übergangskapazität C2 sich parallel schalwenden Leitungsstücke x, a-x, 1i, 12, 13 mit einem Wirkwiderstand abgeschlossen und können mit der Kapazität C2 keine resonanzfähigen Schwingungskreise mehr bilden, ohne daß dabei die oben geschilderten Nachteile auftreten.
In den Fig. 5 und 6 sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung für den Fall der gestreckten Meßleitung und für den Fall der ringförmigen Meßleitung dargestellt.
Fig. 5 zeigt sowohl einen Schnitt wie auch eine Außenansicht der Sonde bei einer Meßleitung. Die Meßleitung besteht aus einem Außenleiter A und einem Innenleiter 1. Der Außenleiter weist einen Schlitz S auf, durch den die Sonde B hindurchgreift und die Spannung am Innenleiter 1 abtastet. Die SondeB wird durch das Abschirmrohr D abgeschirmt. Das AbschirmrohrD bildet also mit seinem in den Spalt der Meßleitung eintauchenden Ende die Rückführungskapazität C2. Um nun die Parallelschaltung beliebiger Blindwiderstände zur Kapazität C2 zu verhindern, wird erfindungsgemäß auf das Abschirmrohr D ein Rohr E aufgebracht, welches in der Ebene des Meßleitungsspaltes geschlitzt ist und so mit dem Abschirmrohr D eine D-oppelbandleitung bildet.
Schließt man nun die Doppelbandieitung an dem der Meßleitung zugewandten Ende mit ihrem Wellenwiderstand ab und sorgt durch die Anbringung der Stirnfiächen G (Fig. 5) auf dem RohrE für einen kapazitiven Nebenschluß zum Meß1eitungsleiter, so ist die Wirkung erreicht, daß sämtliche Blindwiderstände, welche sich der Sonde parallel schalten, durch den nunmehr in Serie liegenden Wirkwiderstand bedämpft und ausgeschaltet wer den.
In Fig. 6 ist dieselbe Anordnung bei Anwendung einer ringförmigen Meßleitung mit rotierendem Abtaster gezeigt. Hier tritt an Stelle des Rohres die Trommel T, welche gleichzeitig die Sonde trägt.
Die Ausdrehung JC bildet zu einem Kreisring aneinandergefügte Parallelbandieitungen, welche wieder mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen werden.
Die StirnfläcbeiG wird hier durch die natürliche Ausdehnung der Trommel T gebildet.

Claims

PATENTANSPROCHE: I. Abtastvorrichtung für Hochfrequenzmeßleitungen, bei denen eine Sonde kapazitiv an die Meßleitung angekoppelt ist und ein kapazi- tiver Schluß zwischen Außenmantel der Sonde und Außenmantel der Meßleitung vorliegt, insbesondere für rotierende Hochfrequenzmeßleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß über den Sondenmantel ein mit Stirnflächen versehenes Rohr geschoben ist, welches in der Ebene des Meßleitungsspaltes einen Schlitz aufweist, wodurch das Rohr mit dem Sondenmantel eine Doppelleitung bildet, welche mit Hilfe eines Wirkwiderstandes in der Ebene der Stirnflächen mit ihrem Weilenwiderstand abgeschlossen wird.
2. Abtastvorrichtung nach Ans;pruch I für kreisförmige Meßleitungen mit rotierendem Abtaster, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Abtasttrommel, welche die in den Spalt der Meßleitung eingreifende Sonde trägt, in der Ebene senkrecht zur Rotationsachse geteilt ist und in dieser Ebene so ausgedreht ist, daß sich eine Paralleibandieitung bildet, welche mit Hilfe eines Wirkwiderstandes an dem der Meßleitung zugewendeten Ende mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen wird.
3. Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Wirkwiderstand zum Abschluß der Bandleitung HF-Eislen in der Form in die Bandleitung eingebracht wird, daß die Bandleitung an dem der Meßleitung zugewandten Ende mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen erscheint.

Angezogene Druckschriften: »Archiv der elektrischen Übertragung«, 1949, Heft I, S. 3 bis 11; USA.-Patentschrift Nr. 2 551 398.