DE945403C - Einrichtung zum Messen einer elektrischen Leistung, insbesondere bei hohen Frequenzen, mit einer durch einen temperaturabhaengigen Widerstand stabilisierten Schwingschaltung - Google Patents

Einrichtung zum Messen einer elektrischen Leistung, insbesondere bei hohen Frequenzen, mit einer durch einen temperaturabhaengigen Widerstand stabilisierten Schwingschaltung

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DE945403C
DE945403C DEN8483A DEN0008483A DE945403C DE 945403 C DE945403 C DE 945403C DE N8483 A DEN8483 A DE N8483A DE N0008483 A DEN0008483 A DE N0008483A DE 945403 C DE945403 C DE 945403C
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DE
Germany
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circuit
bolometer
resistor
temperature
frequency
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Expired
Application number
DEN8483A
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English (en)
Inventor
Gunnar Thirup
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00Arrangements for measuring electric power or power factor

Description

  • Einrichtung zum Messen einer elektrischen Leistung, insbesondere bei hohen Frequenzen, mit einer durch einen temperaturabhängigen Widerstand stabilisierten Schwingschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen einer elektrischen Leistung, insbesondere bei hohen Frequenzen, mit einer durch einen temperaturabhängigen Widerstand stabilisierten Schwingschaltung, der die zu messende Leistung zugeführt wird.
  • Es sind Einrichtungen mit Bolometern zum Dessen der elektrischen Leistung bekannt, bei denen der einen hohen negativen oder positiven Temperaturkoeffizienten aufweisende Bolometerwiderstand in einer Wheatstoneschen Brücke liegt, deren Stromquelle an eine Diagonale angeschlossen ist und die sich zunächst im Gleichgewicht befindet. Durch die Zufuhr der Hochfrequenzenergie zu dem Widerstand mit hohem Temperaturkoeffizienten wird das Brückengleichgewicht gestört. Es sind Mittel vorgesehen, um durch Verringerung des Brückenstroms im Bolometerwiderstand das Gleichgewicht wieder herzustellen, sowie eine Vorrichtung, mit der die Änderung des Brückenstroms im Bolometerwiderstand gemessen wird, die ein Maß für die dem Widerstand zugeführte Hoch- frequenzenergie darstellt. Die Brücke kann hierbei mit Gleichstrom oder Wechselstrom gespeist werden.
  • Weiter sind solche Einrichtungen als eine durch einen temperaturabhängigen Widerstand stabilisierte Schwingschaltung ausgebildet worden, wobei sich die Energiezufuhr unmittelbar aus einer zusätzlichen Wechselstromquelle erübrigt. Dabei kann ein Verstärker benutzt werden, dessen Eingang an die eine- Brückendiagonale angeschlossen ist und dessen Ausgang die Brücke über die andere Diagonale mit dem erzeugten Wechselstrom speist.
  • Fig. I stellt eine solche Einrichtung dar.
  • Darin bezeichnet I einen Widerstand mit hohem positivem oder negativem Temperaturkoeffizienten, der gegebenenfalls in einer Hülle untergebracht sein kann. Er bildet einen Zweig einer Wheatstoneschen Brücke, deren andere Zweige aus Ohmschen Widerständen 2, 3 und 4 bestehen, die praktisch nicht temperaturabhängig sind. Eine Diagonale der Brücke ist an den Eingangskreis des Verstärkers 5 angeschlossen, dessen Ausgangsspannung an den anderen Diagonalpunkten liegt. Bei einer bestimmten Temperatur, z. B. Zimmertemperatur, ist die Brücke nahezu im Gleichgewicht. Die Brücke bildet einen Rückkopplungsweg vom Ausgangskreis zum Eingangskreis des Verstärkers 5. Nimmt man an, daß die Brücke nicht ganz genau abgeglichen ist, so ist die Rückkopplung positiv, und im Verstärker werden Schwingungen erzeugt, deren Frequenz im wesentlichen durch die Induktivitäten und Kapazitäten der im Verstärker vorhandenen Kopplungsglieder bedingt wird. Die hierbei erzeugte Schwingung treibt einen Strom durch den Widerstand 1., so daX er bei positivem Temperaturkoeffizienten einen höheren Wert als bei Zimmertemperatur annimmt. Die Einrichtung ist derart getroffen, daß der Strom das Brückengleichgewicht wieder herzustellen sucht, wodurch die Amplitude der erzeugten Schwingungen auf einem nahezu konstanten Wert stabilisiert wird.
  • Wenn dem Widerstand I von außen her Energie, z. B. Hochfrequenzenergie, zugeführt wird, so wird die stets vorhandene geringe Gleichgewichtsstörung der Brücke noch geringer, so daß auch die Rückkoppelspannung abnimmt. Die Amplitude der erzeugten Schwingungen nimmt infolgedessen dermaßen ab, daß die Temperatur des Widerstands I wieder nahezu gleich der ursprünglichen ist. Es darf angenommen werden, daß dabei stets die infolge der Stromwärme im Widerstand I verlorene Energie zuzüglich der von außen her zugeführten Hochfrequenzenergie konstant ist. Die Verringerung der Amplitude der erzeugten. Schwingung, deren Frequenz im allgemeinen verhältnismäßig niedrig gewählt wird, ist also ein Maß für die von außen her zugeführte Hochfrequenzenergie. Diese kann also z. B. mittels eines Meßwerk 7 angezeigt werden, das über einen gegebenenfalls mit einem Gleichrichter kombinierten Verstärker 6 an den Ausgangskreis des Verstärkers 5 angeschlossen ist.
  • Fig. 2 zeigt eine etwas abgeänderte Ausführungsform, wobei der Widerstand mit positivem oder negativem Temperaturkoeffizienten in einem Schwingkreis g liegt, der zwischen dem Steuergitter und der Kathode einer Verstärkerröhre 8 eingeschaltet ist. Über die Rückkopplungsspule 10 im Anodenkreis wird die Energie zum Kreis g zurückgeführt, so daß Schwingungen entstehen, die durch den Widerstand I hinsichtlich ihrer Amplitude stabilisiert werden. Es ist dabei auch möglich, den Widerstand I parallel zum Kreis zu schalten, in welchem Fall ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten verwendet werden muß. Die Wirkungsweise der Schaltung ist im übrigen gleich der der Schaltung nach Fig. I, d. h. bei Zufuhr von Hochfrequenzenergie an den Widerstand I tritt anfangs eine Gleichgewichtsstörung ein, worauf die Amplitude der erzeugten Schwingungen sich derart ändert, daß wieder ein stationärer Zustand eintritt.
  • Es darf hierbei angenommen werden, daß die Summe der Hochfrequenz- und der durch die Röhre 8 erzeugten Niederfrequenzenergie im Widerstand I bei Bestehen eines stationären Zustands stets konstant ist.
  • Die geschilderten Schaltungen haben den Nachteil, daß bei zunehmender Hochfrequenzleistung der Ausschlag des Niederfrequenzvoltmeters 7 kleiner wird. Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu beheben, und besteht darin, daß bei einer Einrichtung vorstehend geschilderter Art dem Kreis eine Spannung entnommen und einer zweiten Bolometerschaltung zugeführt wird, die eine ein Maß für die dem ersten Bolometerwiderstand zugeführte Energie darstellende Meßspannung liefert.
  • Dabei kann die Ausgangsspannung der ersten BolometerschaltuXng, gegebenenfalls nach Verstärkung, unmittelbar dem zweiten Bolometerwiderstand zugeführt werden, der in den Rückkopplungskreis eines zweiten Verstärkers eingefügt ist. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform jedoch wird nur ein einziger Verstärker verwendet, und die zwei Bolometerschaltungen schwingen in verschiedenen Frequenzen, wobei die Schwingungen beider Frequenzen in dem erwähnten Verstärker verstärkt werden. Hierbei werden nicht nur Verstärkerröhren eingespart, sondern die Schaltung ergibt auch den Vorteil, daß die Anzeige weniger von Steilheitsänderungen der Röhren während des Betriebs abhängig ist und daß beim Ersatz der Röhren durch andere mit etWas abweichenden Eigenschaften sich die Eigenschaften der Einrichtung nahezu nicht ändern.
  • Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Schaltung nach der Erfindung, wobei entsprechende Einzelteile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 2 bezeichnet sind. Der Widerstand I ist dabei auf gleiche Weise geschaltet wie in Fig. 2, und der Kreis kann auf verhältnismäßig niedrige Frequenz, z. B. 20000 Hz, abgestimmt sein. Die an einer der Elektroden, in diesem Fall am Gitter der Röhre 8, auftretende Spannung wird über eine Kopplungsspule 15 dem Steuergitter einer zweiten Röhre II zugeführt, deren Anodenkreis zwei Kreise 12 und I3 enthält, von denen der erstere auch auf die Fre- -quenz von 20 000 Hz und der zweite auf eine andere Frequenz, z. B. 2000 Hz, abgestimmt ist. Letzterer ist mit der Spule 15 gekoppelt. Ein zweiter Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten 14 bildet einen beiden Kreisen gemeinsamen Teil.
  • Bei dieser Schaltung arbeitet die Röhre II zugleich als Oszillator für Schwingungen der zweiten Frequenz. Außerdem verstärkt sie die Schwingungen der ersten Frequenz, wobei die verstärkten Schwingungen im Kreis I2 auftreten, der an den Widerstand 14 Energie mit dieser Frequenz abgibt.
  • Je mehr Hochfrequenzenergie dem Widerstand I zugeführt wird, desto geringer ist die am Widerstand 14 frei werdende Energie. Bei zunehmender zu messender Hochfrequenzenergie wird also die Dämpfung des Kreises 13 geringer, und daher nimmt die an diesem Kreis auftretende Spannung der zweiten Frequenz zu. Diese Spannung kann wieder mittels eines Verstärkers 6 und eines Meßwerks 7 angezeigt werden.
  • Eine zweite Ausführungsform wird in Fig. 4 gezeigt. Diese Schaltung unterscheidet sich von der nach Fig. 2 dadurch, daß für die beiden erzeugten Frequenzen nur eine einzige Röhre 8 verwendet wird. Zu diesem Zweck ist ein auf die zweite Frequenz abgestimmter Kreis I6, der mit dem auf die gleiche Frequenz abgestimmten Kreis 1.3 gekoppelt ist, in den Gitterkreis der Röhre 8 eingefügt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird ein RC-Oszillator verwendet, der zwei Röhren 17 und I8 enthält, wobei die Anode der ersten Röhre mit dem Gitter der zweiten Röhre verbunden ist und außerdem eine Verbindung zwischen den Kathoden vorhanden ist, die aus der Reihenschaltung eines zweiten Bolometerwiderstands 14 und eines Kondensators besteht. Da die Kathoden über Widerstände 20 und 2I mit dem Minuspol der-Speisequelle verbunden sind, entsteht ein Oszillator, wobei die Amplitude der erzeugten Schwingungen durch den Widerstand 14 stabilisiert wird. Der Gitterkreis der Röhre I7 enthält die erste Bolometerschaltung, die der nach Fig. 2 entspricht. Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Solange die erste Bolometerschaltung keine Spannung mit der Frequenz fl liefert, schwingt die KC-Schaltung mit der Frequenz J und liefert eine bestimmte Leistung an das Bolometer 14. Liefert jedoch der erste Oszillator Energie mit der Frequenz ft, so verringert sich die Spannung mit der Frequenz J2, da hierbei die im Bolometerwiderstand auftretende Gesamtverlustleistung konstant bleiben muß, damit die Schwingbedingung der RC-Schaltung erfüllt wird. An dem auf die zweite Frequenz abgestimmten Kreis 19 wird nun eine Spannung abgegriffen, die nach Verstärkung dem Meßwerk 7 zugeführt werden kann.
  • Es wird häufig eine Nullpunkteinstellung des Meßwerks gewünscht, d. h. eine Anzeige Null oder nahezu Null, wenn keine Hochfrequenzenergie geliefert wird. Dies kann bei der Einrichtung nach der Erfindung stets leicht bewerkstelligt werden, indem z. B. gleichzeitig mit dem Niederfrequenzwechselstrom ein Gleichstrom den ersten Bolometerwiderstand durchfließt. Der Gleichstrom wird dann geändert, bis der Ausschlag des zur Anzeige benutzten Voltmeters sehr klein ist.
  • - Ein großer Vorteil eines positiven Ausschlags ist der, daß die effektive Hochfrequenzspannung am ersten Bolometer an einem üblichen Niederfrequenzvoltmeter abgelesen werden kann. Man verfügt auf diese Weise über ein äußerst empfindliches, unmittelbar ablesbares thermisches Voltmeter, das bis zu vielen tausend kHz brauchbar ist. rATE-NTANSPRtCRE: I. Einrichtung zum Messen einer elektrischen Leistung, insbesondere bei hohen Frequenzen, mit einer durch einen temperaturabhängigen Widerstand stabilisierten Schwingschaltung, der die zu messende Leistung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kreis eine Spannung entnommen und einer zweiten Bolometerschaltung zugeführt wird, die eine ein Maß für die dem ersten Bolometerwiderstand zugeführte Energie darstellgnde Meßspannung liefert.

Claims (1)

  1. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsenergie der ersten Bolometerschaltung oder ein Teil derselben gegebenenfalls nach Verstärkung unmittelbar dem zweiten Bolometerwiderstand zugeführt wird.
    3. Einrichtung nach Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bolometerwiderstand mit einem rückgekoppelten Verstärker verbunden ist.
    4. Einrichtung nach Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolometerschaltungen verschiedene Frequenzen erzeugen, indem die Schwingungen beider Frequenzen einem gemeinsamen rückgekoppelten Verstärker zugeführt werden.
    5. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bolometerschaltung als RC-Oszillator mit zwei Verstärkerröhren geschaltet ist, daß der zweite Bolometerwiderstand in den Rückkopplungskreis eingefügt ist und daß wenigstens eine der erwähnten Röhren außerdem als Verstärker der Schwingungen der ersten Bolometerschaltung wirksam ist.
DEN8483A 1953-02-20 1954-02-18 Einrichtung zum Messen einer elektrischen Leistung, insbesondere bei hohen Frequenzen, mit einer durch einen temperaturabhaengigen Widerstand stabilisierten Schwingschaltung Expired DE945403C (de)

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NL945403X 1953-02-20

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ID=19865301

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DEN8483A Expired DE945403C (de) 1953-02-20 1954-02-18 Einrichtung zum Messen einer elektrischen Leistung, insbesondere bei hohen Frequenzen, mit einer durch einen temperaturabhaengigen Widerstand stabilisierten Schwingschaltung

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DE (1) DE945403C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1129314B (de) * 1958-12-22 1962-05-10 Verewa Hans Ugowski & Co Thermoelement-Schaltungsanordnung zur Temperaturmessung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1129314B (de) * 1958-12-22 1962-05-10 Verewa Hans Ugowski & Co Thermoelement-Schaltungsanordnung zur Temperaturmessung

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