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"Appareil de mesure "
La présente invention est relative à un appareil de mesure, et plus particulièrement à un dispositif pour mesurer une caractéristique électrique d'un translateur en déséquilibre par rapport au potentiel de terre .
Jusqu'à présent, un appareil comprenantt des dihposi- tifs thermoioniques et utilisé pour mesurer des caractéris- tiques électriques de lignes de transmission, particulière- ment à la campagne, exigeait un calibrage préses de temps en temps, en vue d'effectuer des mesures exactes . Ceci est dû/en raison du fait que le rendement de cer- tains éléments de circuit, tels que, par exemple, les dispositifs thermoioniques, varient en vieillissant,par des effets de températures et d'humidité, et par un mau-
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vais réglage de la source d'énergie Un bon calibrage est coûteux à la fois en raison du temps que cela implique et en raison du remplacement d'éléments de circuit qui laissent apparaître une légère variation de caractéristiqueAu labora- toire ou à l'usine,
les éléments de remplacement nécessaires perte sont habituellement maintenus en stock, en sorte que la @ de temps du point de vue de la disponibilité des éléments de remplacement requis est une considération négligeable.
Cependant, à la campagne, particulièrement en des points éloignés, les éléments de remplacement nécessaires peuvent ne pas être promptement disponibles et il peut être long et difficile de les obtenir.
En conséquence, la présente invention envisage un appa- reil de mesure qui exige un calibrage initial relativement simple pour obtenir des mesures exactes sur une large ban- de de fréquences.
Dans une forme de réalisation spécifique , l'invention comprend une paire de dispositifs redresseurs thermoioniques disposés en équilibre par rapport au potentiel de terre .
A ces dispositifs redresseurs est connecté une paire de dispositifs amplificateurs thermoioniques, comportant chacun une grille de contrôle, une cathode et une anode, également disposés en équilibre par rapport au potentiel de terre Dans le circuit de cathode de chaque dispositif amplificateur est incorporée une résistance qui sert à appliquer effecti- vement un voltage de polarisation à la grille de contrôle qui y est associée .
Un indicateur approprié est intercalé entre les deux résistances cathodiques .Une résistance ajustable, dans le circuit cathode-anode d'un dispositif amplificateur sert à ajuster le courant spatial de celui-ci à une quantité qui équilibre le courant spatial de l'autre dispositif amplifi ca.teur , de façon à fournir une différence de potentiel nulle
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aentre les résistances cathodiques, en sorte qu' une lecture initiale nulle apparaît sur l'indicateur. Des éléments de circuit sont inclus pour restreindre l'effet des fonds de courant alternatif et continu aux portions de cir- cuit comprenant le transmetteur à l'essai et l'appareil de mesure .
L'invention apparaîtra clairement au cours de la des- cription suivante , faite en référence au dessin annexé dans lequel : la Fig. 1 est un circuit schématique illustrant une application très utile d'une forme de réalisation de l'in- vention montrée à la fig. 2 ; la Fig. 2 est un circuit schématique montrant une forme de réalisation àpécifique de l'invention montrée à la fig.l; la Fig. 3 est un circuit schématique illustrant à la fois une forme de réalisation de l'invention et une de ses s applications utile ; et la Fig. 3A est une modification que l'on peut inclure dans' la Fig. 3 .
Dans la description suivante, les mêmes notations de. e référence sont employés pour caractériser des éléments iden- tiques apparaissant dans les différentes figures du des- sin.
La Fig. 1 montre un agencement pour mesurer une ca- que ractéristique électrique, telle/par axemple la caractéris- tique de gain d'une ligne 10 comprenant un ou plusieurs s 'épéteturs 9, dans une certaine gamme de fréquence, soit,par exemple, de 50 à 3.500 kilocycles . Un oscillateur variable
11 est connecté par l'intermédiaire d'une connexion à conducteurs coaxiaux 12 et d'un atténuateur calibré variable
13 à une borne de la ligne 10, qui pour cette description est un-conducteur coaxial, quoiqu'elle
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conducteurs puisse également comporter d'autres types de paire de /de transmission.
En concordance avec la pratique asuelle dans la mise en oeuvre de systèmesde transmission coaxiaux , les bornes opposées du conducteur extérieur 8 de la ligne 10 sont re- liées par l'intermédiaire de connexions 14, 14 à des points se trouvant au potentiel de la terre . De plus, la ligne 10 se termine à la borne opposée en un réseau approprié 15.
Une impédance 16 est disposée en série avec le con- ducteur intérieur de la connexion coaxiale 12.
Suivant la présente invention, la caractéristique de la ligne 10 de la Fig. 1 est déterminée par des mesures de voltage effectuées par un voltmètre transmetteur 20 et par un voltmètre récepteur 21, les deux voltmètres étant identiques et illustrés à la Fig. 2 qui sera expliquée plus loin . A cet égard, il doit être entendu que la por- tion de circuit montrée sous la ligne X-X dans la Fig. 2 peut être remplacée par chacune des boîtes 20 et 21 montrées au-dessus des lignes correspondantes dans la Fig. l, en joignant les conducteurs respectifs 22 et 23.
En se référant à la Fig. 2, un redresseur diode 30 a une anode 31 connectée par un conducteur 32 et un condensateur 33 au conducteur 22, et la cathode associée 34 est connectée par un conducteur 35 comportant une résistance 36, une borne 37, un conducteur 32 et un con- densateur 39, au conducteur 23 . L'anode 40 est connectée par le conducteur 41 comportant une résistance 42, une bor- ne 43, un conducteur 38 et un condensateur 39, au conducteur 23, et.la cathode associée 44 est connectée par un conduc- teur 45 comportant une résistance 46, une borne 37, un con- ducteur 38 et un condensateur 39, au conducteur 23.
Le conducteur 47 comportant une résistance 48 établit un pont
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entre le conducteur 32 et la borne 43.
La borne 55 d'un côté de la résistance 36 est connectée par l'intermédiaire des conducteurs 56 et 57,comportant une résistance,'-58, à la grille de contrôle de l'amplificateur de courant continu 59, dont la cathode est connectée par le conducteur 60 comprenant une résistance 61, une borne 62 et un conducteur 63 à inductance 64, à la borne 37 qui est commune à l'autre côté de la résistance 36. Le condensateur 65 shunte la résistance 36.
De l'autre côté de la résistan- ce 46, la borne 70 est connectée, par l'intermédiaire du con- ducteur 71, du conducteur 72 conportant la résistance 73, à la grille de contrôle de l'amplificateur de courant conti- nu 74 , dont la cathode est reliée par la résistance fixe 75 et la résistance variable 76 à la borne 62 et de là, par le conducteur 63 et l'inductance 64 à la borne 37 qui est commune à l'autre côté de la résistance 46. Le conden- sateur 77 shunte la résistance 46.
Les anodes des deux amplificateurs 59 et 74 sont reliées par un conducteur 80. La batterie d'anode, non montrée, est appliquée entre les bornes -B.et + B . Un mesu- reur approprié 81,calibré de préférence en décibels est appliqué aux bornes correspondantes 82 et 83 des résistan- ces cathodiques respectif es 61 et 75. Une résistance varia- ble 84 est montée en pont sur le mesureur 81.
Dans le fonctionnement des dispositifs des figs. 1 et 2, la résistance variable 76 dans chacun des voltmètres 20 et 21 est ajustée initialement pour une entrée nulle à partir de l'oscillateur 11, comme étape préliminaire , pour équilibrer la quantité de courant spatial de l'ampli- ficateur 74 envers la quantité de courant spatial de l'am- plificateur 59, afin de produire ainsi une lecture ini- tiale nulle sur le mesureur 81. Ceci met les bornes 82 et
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83 des circuits de courant spatial des amplificateurs res- pectifs 59 et 74 au même potentiel, ou, en d'autres termes, ramène à zéro la différence de potentiel entre les bornes 82 et 83. En conséquence, une lecture nulle est initia- lement produite respectivement sur les deux voltmètres émetteur et récepteur 20 et 21, de la Fig. 1.
Ensuite, une onde de courant alternatif de calibrage de fréquence com- prise dans l'intervalle d'essai et d'une certaine ampli- tude est appliquée aux deux voltmètres 20 et 21 de la Fig.l.
La résistance variable 84 de la Fig. 2; est ajustée de façon à produire la même lecture, fixée à l'avance, sur le mesureur 81 des deux voltmètres 20 et 21. Cette onde de calibrage peut être produite par l'oscillateur 11 ou par un générateur d'ondes indépendante non montré . De cette façon, la résistance variable $la établit un calibrage d'amplitude du mesureur 81 incorporé dans les deux voltmètres 20 et 21 de la Fig. 1.
L'oscillateur variable Il- est alors actionné pour fournir des ondes de courant alternatif individuel succes- sives à la ligne 10 en degrés de fréquence désirés dans la gamme de fréquences voulue . L'atténuateur 13 est ajusté à chaque fréquence d'essai pour contrôler la quantité d'atténuation pour compenser le gain, de la ligne de transmission 10. Les lectures faites sur les voltmètres 20 et 21 de la fig. 1 sont notées.
L'atténuateur 13 est alors ajusté de telle manière que la lecture initiale déterminée à l'avance soit maintenue sur le voltmètre, 21 pour chaque fréquence d'essai, laquelle lecture est utilisée, comme point de référence pour toute la gamme de fréquences d'essai . La somme des ajustements de l'atté- nuateur 13 et des lectures, faites au voltmètre 20 à chaque fréquence d'essai est utilisée pour représenter le gain de la ligne de transmission 10.
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Le fonctionnement du dispositif de la Fig. 2 est tel que les ondes d'essai sont redressées dans le circuit redresseur comportant l'anode 31 et la cathode associée 34, et de ce fait le voltage redressé apparaît sur la résistance 36. Ce voltage est appliqué au circuit grille de contrôle- cathode de l'amplificateur 59 pour amener un changement dans la quantité de courant spatial dans l'amplificateur 59. Quand le courant spatial de ce dernier amplificateur n'équilibre pas le courant spatial de 1'amplificateur 74, une différence de potentiel est amenée à exister sur les bornes 82 et 83.
La valeur de ces différences de potentiel dépendra de ce que la quantité de courant spatial de l'am- plificateur 59 est plus grande ou plus petite que la quanti- té de courant spatial de l'amplificateur 74. La différence entre ces quantités sera réfletée par des changements de lec- ture sur le mesureur 81, comme il sera indiqué à présent.
De cette manière, la différence de potentiel nulle ini-, tiale sur les bornes 82 et 83 indiqué qulil y a équilibre dans le circuit de la Fig. 2, ou qu'il n'y a.pas de voltage d'entrée dans la ligne 10 à l'essai . Comme cette dernière, cependant, est approvisionnée en.voltage de courant alterna-
EMI7.1
tif à partir de la source 11, le voltage l'1edr.essé.'éta!Dli":s1;!Í":.'''' J.a¯rés.stric..3Q: (.Fg. 2),sert à faire varier l'effet d1fVQlta- ge de polarisation appliqué à la grille de contrôle de l'amplificateur 59 de la résistance cathodique 61.
Ceci amène un changement dans le courant spatial de l'amplifica- teur 59, et de ce fait un déséquilibre par rapport au cou- rant spatial de l'amplificateur 74. En conséquence, une dif- férence de potentiel est amenée à exister sur les bornes 82 et 83 , laquelle différence de potentiel est reflétée dans la lecture du mesureur 81, comme il a été mentionné précé- demment . En conséquence, la grandeur du voltage redressé
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produit sur la résistance 36, ou en d'autres mots, la va- leur du déséquilibre entre le courant spatial des ampli- ficateurs 59 et 74, représente la grandeur du voltage en un certain point de la ligne 10.
Bien que le circuit du voltmètre de la fig. 2 semble être équilibré,un côté seulement est employé dans des buts de mesure .
En conséquence, la portion de circuit comportant l'anode 31 et la cathode associée 34 du redresseur 30, ainsi que l'amplificateur 59 sont activement utilisés pour le redres- sement et l'amplification respectifs des ondes d'essai .
La portion de circuit restante comprenant l'anode 40
30 et la cathode 44 du redresseur/, ainsi que l'amplifica- teur 74 servent (1) à fournir du courant spatial pour équilibrer le courant spatial de l'amplificateur 59, quand l'oscillateur 11 est déconnecté de la ligne 10, c'est-à-dire en condition de non-entrée, et (2) à fournir la stabilisa- tion dans le sens de compensation pour des variations des voltages d'excitation pour les redresseurs thermooni- ques, et les amplificateurs pour des variations et des effets de température, d'humidité, de vieillissement et d'autres variables, qui/peuvent amener des variations dans le rendement des éléments de circuit individuels du volt- mètre de la Fig. 2.
Ainsi, par exemple, des variations du voltage de chauffage affectent les deux diodes du redres- seur 30 de la même façon , en sorte que les mêmes change- ments sont causés dans les voltages effectifs appliqués aux grilles de contrôle des amplificateurs respectifs , qui y sont associés, et des variations du voltage de chauffage affec- tent les deux amplificateurs au même degré . Ainsi, les va- riations du voltage de chauffage ne changent pas les poten- tiels relatifs des points correspondants 82 et 83 dans
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chacun des Voltmètres 20 et 21.
En conséquence, toute quanti- té variable qui tend à influencer le rendement d'un re- dresseur .diode et/ou d'un des deux amplificateurs, tend aussi à influencer au même degré le rendement de l'autre redresseur diode et/ou de l'autre des deux amplificateurs.
Le résultat net de pareilles influences est tel que les po- tentiels relatifs des points correspondants 82 et 83 dans chacun des voltmètres 20 et 21 sont inchangés. Ainsi, le voltmètre de la Fig. 1, implique un échelon initial relative- ment simple de calibrage pour obtenir des mesures exactes sur une bande étendue de fréquences, fournit une sensibi- lité substantiellement uniforme, c'est-à-dire une caracté- ristique de fréquence plate, sur une bande étendue de fré- quences, et obvie à la nécessité de calibrage pour des on- des individuelles de fréquences différentes.
Les résistances 61 et 75 incorporées dans le circuit cathodique des amplificateurs respectifs 59 et 74 servent à fournir des voltages qui polarisent effectivement les grilles de contrôle des dits amplificateurs . Ces résistan- ces auto-polarisantes procurent (1) un degré supplémentaire de stabilité en fournissant une réaction de courant conti- nu provenant d'un effet de stabilisât ion du courant spa- tial total pour toute variation de celui-ci, telle que le courant spatial produit une variation du voltage de pola- risation dans une direction tendant à compenser la varia- tion du courant spatial , (c'est-à-dire qu'un accroissement de courant spatial amène un accroiss.
ement correspondant du voltage de polarisation et quliune diminution du courant spatial amène une diminution correspondante du voltage de polarisation) et (2) des bornes à faible voltage pour le sa mesureur 81. Les conda/teurs 33 et 39 et l'inductance 64 isolent les potentiels de t'erre à courant alternatif respectifs de la ligne 10 à l'essai (fig. 1). des poten-
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tiels de terre à courant continu du circuit du voltmètre (fig. 2).
La Fig. 3 montre une forme de réalisation modifiée de l'invention agencées comme un voltmètre différentiel qui est particulièrement utile pour effectuer des mesures de voltage sur un translateur, par exemple le voltage sur un amplificateur 100. Dans ce but, le circuit de mesure de la fig. 3 est à peu près identique à celui de la fig. 2 , sauf en ce que ce circuit précédent est agencé comme un indicateur nul, comme il va être montré à présent. L'oscilla- teur variable 11 est appliqué, par l'intermédiaire de la connexion à conducteurs coaxiaux 12 et de l'atténuateur cali- bre 13, à l'entrée de l'amplificateur 100 dont la sortie est reliée à la connexion à conducteurs coaxiaux 99 qui se termine par le réseau 15.
Sur la connexion coaxiale d'en- trée 12 se trouvent, en série, un redresseur thermoionique
101 et un amplificateur thermoionique 59, et sur la con- nexion coaxiale de sortie 99 se trouvent, en série, un redres- seur thermoionique 102 et l'amplificateur thermoionique 74.
En fonctionnement, le circuit de la Fig. 3 est initiale- ment agencé à un débit de l'oscillateur 11 nul, et la résistan- ce variable 103 dans le circuit de courant spatial de l'am- plificateur 74 est ajustée de façon à équilibrer le courant spatial de l'amplificateur 74 par rapport au courant spatial de l'amplificateur 59. Ceci donne una lecture nulle sur le mesureur 81. L'oscillateur variable 11 fournit alors la pre- mière onde d'essai à l'entrée de l'amplificateur 100. Le voltage redressé sur les résistances 36 et 46 fait varier les voltages de polarisation effectifs aux grilles de contrôle des amplificateurs respectifs59 et 74, et amène de ce fait le déséquilibre du courant spatial entre eux.
Ceci produit entre les bornes 82 et 83 une différence de potentiel dont
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la grandeur est reflétée par le. changement' de la lecture au meaureur 81. L'atténuateur 13 est alors modifié jusqu'à ce que le courant spatial de l'amplificateur 74 équilibre le courant spatial de l'amplificateur 59. On note la lectu- re sur l'atténuateur calibré . Cette procédure est répétée pour les fréquences individuelles désirées s'étendant dans la gamme de fréquences d'essai . Les réglages de l'atténuateur calibré caractéristique de gain de l'amplificateur 100 dans la gamme de fréquences d'es- sai .
La fig. 3A illustre une forme de réalisation modifiée qui peut être incluse dans la fig. 3, et il est entendu que dans ce but la portion montrée entre les lignes X-X et Y-Y de la fig. 3A peut remplacer la partie montrée entre les lignes correspondantes de la fig. 3. A la Fig. 3A, le potentiomètre 105 est calibré de façon à réaliser'un équilibre nul plus exact au mesureur 81 de la fig. 3 et, de ce fait, une détermination plus exacte de la caractéris- 'tique de gain de l'amplificateur 100 comme il a été men- ' tionné ci-dessus à propos de la Fig. 3. A cet égard, les réglages de l'atténuateur 13 et du potentiomètre 105 ser- vent à donner la caractéristique de gain de l'amplificateur 100.
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