DE444111C - Verfahren zur Messung und Pruefung von elektrischen Groessen, insbesondere Kapazitaeten und Widerstaenden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Messung und Prüfung von elektrischen Größen, insbesondere Kapazitäten und Widerständen. Es ist bekannt, daß man mit einem sogenannten Glimmgenerator, d. h. mit einem Aggregat, das aus einer Glimmentladungsstrecke mit in Reihe liegendem Widerstand und parallel geschaltetem Kondensator besteht, periodische Stromstöße erzielen und mit einem Telephon abhören kann. Die Frequenz dieser periodischen Entladungen hängt von der Größe der im Generator wirksamen Kapazität, von der Größe des Widerstandes, welche mit der Entladungsstrecke in Reihe liegt, von der am Generator liegenden Spannung sowie von den Konstanten der Glimmröhre ab. Den Zusammenhang dieser Größen hat Righi theoretisch ermittelt.
• Es ist von Schallreuther vorgeschlagen worden, die Größe von Kapazitäten oder Widerständen bei Kenntnis der übrigen Konstanten aus der Frequenz zu bestimmen und so den Glimmgenerator als Meßgerät zu verwenden. Dieser Vorschlag hat folgende Nachteile z. die Konstanten der Glimmentladungsstrecke sind abhängig vom Betriebszustand des Generators und ändern sich mit der Zeit; 2. die Bestimmung der Frequenz ist mühsam und zeitraubend; 3. die Größen aller Generatorteile sowie die angelegte Spannung müssen für die Berechnung bekannt sein.
• Durch die Erfindung werden alle diese Mängel dadurch beseitigt, daß vermieden ist, die Frequenz des Generators als Maß für die gesuchten Größen zu verwenden. Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Glimmgenerator die zu bestimmende Größe mit einer entsprechenden Größe des Glimmgenerators vertauscht wird, so daß bei Frequenzgleichheit die Übereinstimpiung beider Größen nachgewiesen ist. Ein Meßgerät zur Ausführung dieses Verfahrens wird zweckmäßig so ausgebildet, daß die zum Glimmgenerator gehörige Kapazität bzw. Leitfähigkeit auswechselbar bzw. stetig veränderlich sind.
• Eine Messung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gestaltet sich demnach sehr einfach. Als Beispiel sei die Messung eines Kondensators beschrieben. Das Generatorgerät wird in Betrieb gesetzt und durch Einstellung des veränderlichen Widerstandes nach Belieben auf einen Ton eingestellt. Nunmehr wird der zu messende Kondensator der bekannten veränderlichen Generatorkapazität parallel gelegt und diese bis zur Wiederherstellung des Anfangstones verkleinert. Damit ist die Messung beendet. Der Wert, um den die Generatorkapazität vermindert werden mußte, ist gleich der Kapazität des zu messenden Kondensators. In ähnlicher Weise läßt sich die Messung durch Substitution der Gesamtkapazität durchführen, wobei zweckmäßig durch einen Umschalter ab und zu die veränderliche Kapazität mit der zu messenden Kapazität vertauscht und dadurch die Vergleichung der Frequenzen erleichtert wird.
• Die Messung von Widerständen wird entsprechend durchgeführt. Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist die Empfindlichkeit beider Messungen eine sehr hohe, wenn mit Tonfrequenzen gearbeitet wird, da das menschliche Ohr bereits Frequenzänderungen von weniger als eins vom Hundert deutlich empfindet.
• Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes besteht darin, daß man bei auswechselbaren Kapazitäten und Widerständen den Meßbereich weitgehend vergrößern kann. Versuche zeigen, daß die periodischen Stromunterbrechungen des Glimmgenerators ausbleiben, wenn das Verhältnis zwischen der zur Meßschaltung gehörigen Kapazität und dem Widerstand ungünstig gewählt ist. Andererseits kann es vorkommen, daß die Frequenz des periodischen Vorganges in Bereiche kommt, die zur akustischen wie zur optischen Beobachtung ungeeignet sind. Beides vermeidet die Erfindung, da sie es gestattet, stets ein günstiges Verhältnis zwischen Kapazität und Widerstand zu wählen.
• Für Kapazitäten läßt sich der Meßbereich des Gerätes durch Änderung des Widerstandes ,3 in sehr weiten Grenzen erweitern. Im Gegensatz hierzu ist der Messung von Widerständen nach unten hin dadurch eine Grenze gesetzt, daß die periodischen Entladungen in einen kontinuierlichen Glimmstrom übergehen können. Um auch in dieser Richtung den Meßbereich zu erweitern, ist das Gerät so ausgebildet, daß es gemäß Abb. 3 möglich ist, parallel zur Entladungsstrecke i einen Widerstand io zu legen. Dadurch wird erreicht, daß auch bei größeren fließenden Stromstärken die an der Entladungsstrecke i liegende Spannung während der Entladung bis unter die Löschspannung sinkt.
• Wird nach der Erfindung der zum Generator gehörige Widerstand durch einen Sättigungsstromlieferanten, z. B. eine Elektronenröhre, gebildet, so arbeitet das Gerät in Unabhängigkeit von Schwankungen der Betriebsspannung. Auf diese Weise lassen sich -Gleichströme mit Wechselstromkomponente, somit auch gleichgerichtete Wechselströme, zum Betriebe des Gerätes verwenden. Wird eine Glühkathode benutzt, so läßt sich durch Regelung ihrer Heizung der im Generator wirksame Widerstand auf einfachste Weise in sehr weiten Grenzen ändern.
• Versuche haben ergeben, daß der Glimmgenerator mit der gleichen Frequenz arbeitet, wenn die in ihm wirksame Kapazität nicht der Entladungsstrecke, sondern dem Widerstand parallel liegt. Der Kondensator 2 lädt sich dann über die Entladungsstrecke i und entlädt sich über den Widerstand 3. Die Erfindung bedient sich dieser Erscheinung. In den Abbildungen bedeutet i eine Glimmentladungsstrecke, 2 eine Kapazität, 3 einen Widerstand, q. sind die Anschlußpole des Gerätes, 5 ist die Stromquelle, 6 ein Umschalter und 7 ein Telephon. Mit Hilfe des Umschalters 6 kann die Kapazität 2 einmal zur Entladungsstrecke i, das andere Mal zum Widerstand 3 parallel gelegt werden. Ist die Kapazität 2 unvollkommen isoliert, so führt dieser Fehler in einem Falle eine Verlangsamung, im anderen Falle eine Beschleunigung des periodischen Vorganges herbei. Ein Vergleich der Frequenzen, die in den beiden Schaltungen unter sonst gleichen Verhältnissen auftreten, gibt Aufschluß über die Güte der Isolierung des bei 2 eingeschalteten Kondensators.
• Um die Genauigkeit der Substitutionsmessung zu erhöhen, kann nach der Erfindung eine konstante Frequenz dadurch festgelegt werden, daß entsprechend dem Beispiel der Abb. 2 mit dem Meßgenerator ein unabhängiger zweiter Generator zugleich auf das Telephon 7 arbeitet, in dem dann Schwebungen wahrgenommen werden können. Um die Entladungsstrecke während der Messung vor äußeren Einflüssen, insbesondere kapazitiver Art, zu schützen, wird die Glimmröhre nach der Erfindung durch metallische Umkleidung ganz oder teilweise abgeschirmt.
• Wird ein Telephon zur Beobachtung der periodischen Stromstöße benutzt, so kann es eine wesentliche Quelle für Meßfehler darstellen, wenn es nicht induktiv, sondern an ungeeigneter Stelle galvanisch angeschlossen wird und dabei mit der Erde in leitende Verbindung kommt. Liegt diese Erdung parallel zur Glimmlampe i oder zum Widerstand 3, so fälscht sie das Meßergebnis. Das Gerät wird daher so ausgebildet, daß Telephon 7, Entladungsstrecke i und Widerstand 3 in der genannten Folge in Reihe geschaltet sind. Wenn diese Reihenfolge innegehalten ist, stört eine Erdung des Telephons die Messung nicht. Es ist zweckmäßig, die Rückwirkung des Telephons auf den Generator dadurch abzuschwächen, daß man dem Telephon einen angemessenen Widerstand oder einen Kondensator parallel schaltet.
• In analoger Weise werden Meßfehler, die durch Erdung der Heizbatterie hervorgerufen werden können, wenn der Widerstand 3 durch eine Glühkathodenröhre ersetzt ist, vermieden. Das Gerät ist daher so ausgebildet, daß bei Einschalten einer Glühkathodenröhre entsprechend Abb. 3 Glühkathode 8, Anode g und Entladungsstrecke i in der genannten Folge in Reihe liegen.
• Für die praktische Anwendung des beschriebenen Meßgerätes ist es erforderlich, daß eine geeignete Spannungsquelle zur Verfügung steht. Insbesondere darf bei Verwendung von Sättigungsströmen die Spannung am Sättigungsstromlieferer einen gewissen Wert nicht unterschreiten. Da bei einer normalen Verstärkerröhre die Sättigung bei etwa 50 Volt sicher erreicht ist und selten eine Spannung von mehr als 220 Volt zur Verfügung steht, wird die Entladungsstrecke des Meßgerätes derart ausgebildet, daß ihre Zündspannung unter 170 Volt liegt.
• Steht keine genügend hohe Netz- bzw. Akkumulatorenspannung zur Verfügung, so genügt ein Generator von geringer Leistung, wenn er nur die erforderliche Spannung liefert. In solchen Fällen wird das Meßgerät so ausgebildet, daß als Spannungsquelle eine Vorrichtung zur Erzeugung von Reibungs- oder Influenzelektrizität verwendet wird.

Claims (9)

1. PArrNTANsrRÜCiir: Z. Verfahren zur Messung und Prüfung von elektrischen Größen, insbesondere Kapazitäten und Widerständen, unter Benutzung eines Glimmgenerators, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bestimmende Größe mit einer entsprechenden Größe des Glimmgenerators vertauscht wird, so daß bei Frequenzgleichheit die Übereinstimmung beider Größen nachgewiesen ist.
2. 2. Gerät zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Generator gehörige Kapazität bzw. der zugehörige Widerstand auswechselbar bzw. stetig veränderlich ausgebildet ist.
3. 3. Elektrisches Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Entladungsstrecke ein Widerstand gelegt werden kann, wodurch auch bei größeren Stromstärken ein periodischer Vorgang ermöglicht wird. q..
4. Elektrisches Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Generator gehörige Widerstand durch eine Elektronenröhre gebildet ist, so daß beim Anlegen einer genügend hohen Spannung ein Sättigungsstrom fließt und damit die Frequenz des Generators von Spannungsschwankungen weitgehend unabhängig wird.
5. 5. Elektrisches Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität (2) durch Umlegen eines Kontaktes (6) einmal der Gasentladungsstrecke (i), das andere Mal dem Widerstand (3) parallel gelegt werden kann.
6. 6. Elektrisches Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Gasentladungsstrecke mit Widerstand und Kapazität zur Erzeugung einer Vergleichsfrequenz angeordnet ist.
7. 7. Elektrisches Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Telephon (q.), Entladungsstrecke (i) und Widerstand (3) in der genannten Folge in Reihe geschaltet sind. , B.
8. Elektrisches Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten einer Glühkathodenröhre Glühkathode (8), Anode (g) und Entladungsstrecke (i) in der genannten Folge liegen.
9. 9. Elektrisches Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladungsstrecke durch metallische Umkleidung gegen äußere Einwirkungen abgeschirmt ist. io. Elektrisches Meßgerät nach Anspruch 2 bis q., gekennzeichnet durch eine Entladungsstrecke, deren Zündspannung unter 170 Volt liegt. ii. Elektrisches Meßgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines elektrischen Reibungs- oder Influenzgenerators als Spannungsquelle.