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APPAREIL POUR LA MESURE DES NIVEAUX DE TRANSMISSION SUR LES CIRCUITS DE TELE-
EMI1.1
COIPiUNI C6T I ON -
La présente invention a pour objet un appareil destiné à la mesure des niveaux de transmission sur les circuits téléphoniques et télégraphiques.
On sait que, par définition, le niveau de transmission de la puis- sance en un point d'un système de transmission est déterminé par le rapport de la valeur de la puissance mesurée en ce point à la valeur de la puissance choi- sie comme zéro de' référence; de même, le niveau de transmission de la tension en un point d'un système de transmission est déterminé par le rapport de la valeur de la tension mesurée en ce point à la valeur de la tension choisie
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somme zéro de préférence-
Le niveau est généralement exprimé au moyen du logarithme népérien ou décimal de ce rapport- S1 Pl est la puissance choisie comme zéro de rére- rance et si P2 est la puissance mesurée au point considéré, le niveau de puissance np en ce point, exprimé en "népers",
sera np- 1 Loge P2 @ 2 P1
Le niveau aura une valeur positive ou'négative suivant que Pz sera plus grand ou plus petit que P1.
Comme puissance de référence, on a choisi 1 milliwatt :
F1 - 10-3 watt. et comme tension de référence Vl la tension mesurée aux extrémités d'une résistance Z1 de 600 ohms dans laquelle un générateur ayant une résistance intérieure de 600 ohms débite 1 milliwatt- On appellera par la suite un tel générateur le "générateur normal". On voit que Vl- 0,775 volt% .
Il est facile de passer du niveau de tension nt = loge V2 au @ - V1 niveau de puissance np, si l'on connait l'impédance Z2 dans laquelle le cir- cuit transmet sa puissance au point où l'on effectue la mesure np 1 Logs Z2 - nt - 1 Loge Z2
2 V2 2 Z1 ou, V2 étant exprimé en volts et Z2 en ohms : np - loge V2 - 1 Loge Z2
0,775 2 600
Pratiquement, on mesurera toujours des niveaux de tension et on en déduira les niveaux de puissance au moyen de la formule précédente.
L'appareil faieant l'objet do la prenante invention est destiné à mesurer des nireaude tension.
Les appareils employés à la mesure des niveaux de tension utilisent généralement un voltmètre amplificateur- L'a.nploi du voltmètre amplificateur comme appareil à lecture directe offre de sérieuses difficultés de réalisation.
Même avec un appareil dont les déviations sont, pour toutes les fréquences utilisées, rigoureusement proportionnelles aux tensions à mesurer, chaque sé- rie de mesures exige l'étalonnage de deux points de la graduation- Les tensions
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à mesurer étant d'ordres de grandeur très différents, cet appareil ne peut être pratiquement utilleé que l'Il l'en ajuate, pour cheque mesure.
la sanalbi- lité à la tension à mesurer-
L'appareil faisant l'objet de la présente invention écnappe à ces difficultés- Il permet de lire directement le niveau de tension, il n'utilise qu'une seule sensibilité et il n'exige que l'étalonnage d'un seul point de la graduation*
Les niveaux de tension à mesurer dans une transmission téléphoni- que ou télégraphique sont compris entre 8.eux limites N et n correspondant à des tensions V et v, la limite inférieure v étant toujours suffisante pour être facilement et exactement mesurée au moyen d'un voltmètre amplificateur*
La présente invention a pour caractéristiques :
1 ) de rarnener la tension à mesurer à une tension fixe égale à v ;
2 ) d'utiliser dans ce but un réducteur de tension spécial possédant une @ variable, muta toujours auffisente pouf ne pae affaiblir pen- siplement la transmission du courant- Le réducteur de tension porte des gra- duations qui donnent directement la valeur du niveau de transmission en "pépers".
3 ) d'utiliser un voltmètre amplificateur, à très grande impédahoe in- térieure, construit spécialement pour avoir une grande sensibilité pour la tension v.
Le réducteur de tension prévu sous 2 est basé sur le principe suivant, illustré par le schéma de la figure 1.
Entre les deux points M1 M2 du système où l'on veut effectuer la mesure, on place en dérivation une résistance R, variable, mais toujours suffisante pour ne pas troubler sensiblement le régime de la transmission* Soit V2 la tension entre les points M1 M2; on détermine sur R une résistance r telle que la différence de potentiel entre ses extrémités M1 M2 soit égala à la tension fixe v. On a alors
R = Et + r et V2 = R =R' + r v r r
On décompose R' en deux parties R'2 et R'1 :
R1 = R'1 + R'2 de telle façon que R'1 r - C,étant optant.
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Un tel mode de décomposition est représenté schématiquement sur la Fig.2. On a :
V2 = R'1 + r (1 + R'2) v r R'1 + r
D'après la définition donnée précédement, le niveau de la tension correspondant à V2 sera : nt = Loge v2 Loge v2 Loge v vl v Vl v/v étant conatant, on pose loge v/v1 = K nt - K + Loge C + Loge ( 1 +R'r) r ( C )
On voit que; de cette manière, aux variations de nt correspondent les variations de deux termes indépendants dont l'un varie avec r et l'autre avec R'2.
On suivra les grandes variations de nt en agissant sur r et l'on achèvera le réglage au moyen de R'2.
On pose ensuite : K + Loge C/r= ni (1) loge (1 + R'2) ; n2
Il sera facile d'établir une correspondance entre la valeur de la résistance r et la position du curseur ou du comnutateur permettant de faire varier r de façon à lire directement la valeur de ni- De même, on pourra éta- blir une correspondance entre les positions du curseur ou du commutateur, per- mettant de faire varier R'2 de façon à lire directement la valeur de n2 Le niveau de tension sera alors exprimé par la somme algébrique des deux lectures :
nt = n1 + n2
On a décrit ci-après, à titre d'exemple, un mode de réalisation du réducteur de tension pour la mesure des niveaux de tension compris antre - 3 et + 2 népers, la mesure des niveaux s'effectuant à moins de 0,05 près et la résistance minimum du réducteur étant de 100-000 ohms*
La réducteur est constitué suivant la disposition schématique re- présentée sur la Figure 3-
Le cadran Clqui correspond aux variations de r donne les valeurs de ni :
il comporte 20 plate et il est gradué de - 3 à + 1,75 par bonis de 0,25 - La cadran C2 qui correspond aux variations de R'2 donne les valeurs de ne :'il comporte 5 plots et il est gradué de 0 à 0,25 par bonis de 0,05-
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Au moyen des formules (1) il est facile de calouler les vapeurs de R'2 et de r correspondant à chaque plot et par suite, d'en déduire les valeurs des résistances à insérer entre deux plots consécutifs* On a Loge C - n1 - K Lagg r C C/r = sn1 - K r - C eK - nl (1 + R'2 = en2 C le (R'2 = C (en2 - 1) Dans l'exemple choisi C - 100.000 ohms et @ v -- 3 3 Vl Pour effectuer la mesure d'un niveau de tension, il suffit de tourner la manette du cadran Cl en partant du niveau + 1,
75 et en allant vers les niveaux décroissants jusqu'à ce que l'aiguille du voltmètre soit en face d'un repère fixe correspondant à la tension V; en général, on pourra seulement s'approcher du repère et l'on devra parfaire le réglage en agissant sur la manette du cadran C2. Si, par exemple, la position de la manette du cadran C1 correspond à la division = - 2,75 et la manette du cadran C2 à la division ni = + + 0,05, le niveau de tension sera nt = ni + n2 = - 2,75 + 0,05 = - 2,70 Il serafacile de réaliser un mode de graduation des cadrans qui donne le niveau par addition arithmétique des divisions- A titre d'exemple, on a représenté sur la Fig.4 un tel mode de réalisationLe cadran C1 porte deux graduations :
l'unecorrespond aux niveaux positifs de 1,75 à 0 et coïncide avec les divisions correspondantes de la figure 3 - Pour fixer les idées, on admettra que les chiffres de cette graduation ont été peints en noir sur l'appareil, l'autre graduation correspond aux niveaux négatifs n'l et va de 0 à 2,75 - avec chiffres peints en rouge - elle remplace les divisions allant de - 0,25 à - 3 de la Fig-3Sur la figure 4, les chiffres de la graduation négative ont été soulignés et ceux de la graduation positive ne l'ont pas été- On a ainsi la relation n'l = - (ni + 0,25)' Le cadran C2 porte deux graduations : l'une en noir (chiffres non
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soulignés) de 0 à +0,25 identique à la graduation de la Fig.3 et une graduation n'2 en rouge allant de 0,25 à 0 pour laquelle :
n'2 = 0,25 - n2
Lorsque le niveau sera positif, on lira les graduations peintes en noir et on additionnera arithmériquement les valeurs lues sur les ca- drans Cl et C2 Lorsque le niveau sera négatif, on lira les graduations peintes en rouge et on additionnera arithmétiquement les valeurs lues sur les cadrans Ci et C2+
On voit en afiet que : - (n'l+ n'2 ). - [ - ( ni + 0,25) + (0,25 - n2) = ni + n2
Par exemple si le niveau est - 2,70 on lira n't - 2,50 + 0,20 - 2,70 sur les graduations rouges.
Si cela était utile ,il serait facile de réaliser un réducteur de tension symétrique par rapport aux deux conducteurs du circuit, par exem- ple en disposant les résistances réglables comme l'indique la figure 5.
Le voltmètre amplificateur devra avoir une résistance intérieure très grande par rapport à r.
Pour étalonnez ce voltmètre amplificateur, c'est-à-dire pour dé- terminer la division de cet appareil, qui correspond à la tension de réfé- rence v, on pourra, par exemple, utiliser le générateur normal défini pré- cédement, et le faire débiter aux bornes d'une résistance de 600 ohms* On obtiendra le niveau aux bornes de cette résistance en plaçant les manettes des cadrans C1 et C2 eur les plots zéro' la division devant laquelle se trouvera alors l'aiguille du voltmètre amplificateur correspondra à la ten- sion de référence v- On pourra construire le voltmètre amplificatour de telle faqon que l'étalonnage de l'appareil, fait à une certaine fréquence, soit valable pour tout le domaine des fréquences utilisées.
Il va de soi que les appareils décrits ci-dessus ne l'ont été qu'à titre d'exemple*
En outre, il est entendu que le principe du dispositif poten- tiomètrique et voltmétrique de l'appareil pour le mesure des niveaux de tension, peut être étendu à tout appareil de mesure d'équivalent de trans- mission, d'affaiblissement et d'amplifioation, et en général à toute mesure @
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