156521. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagyérzékenységű váltakozóáramú mérőhíd és kompenzátor zavarainak kiküszöbölésére és/vagy az érzékenység továbbifokozására

156521 í 4> A találmány szerinti eljárás a fentebb taglalt hiányosságok megszüntetésére szolgál. Az eljárást az alábbiakban ismertetjük: A mérőhidat a zavaró erőterekre való tekintet nélkül elhelyezve, a zavaró erőterek frekvenciájától kismértékben éltérő tápfrekvenciájú árammal tápláljuk a mérőhidat vagy kompenzátort. Az indikátor a híd táp frekvenciájára van hangolva. A híd indikátorán, mind a híd tápáramából származó maradék feszültség, mind pedig a zavaró terekből származó feszültség megjelenik és interferencia folytán a különbözeti frekvencia is előáll. Az indikátor-feszültség a különbségi frekvenciával fog ingadozni. Az ingadozás (lebegés) amplitúdója akkor maximális, ha a két jel kb. egyforma amplitúdóval jut az indikátor bemenetére. Null értéket akkor vesz fel csak, ha a híd tápfeszültségéből a híd kiegyenlítése folytán nulla maradékfeszültség áll elő. A híd kiegyenlítése közben a tápfrekvenciára hangolt szelektív indikátor mind kevesebb feszültséget mutat, de ez a feszültség mindinkább lüktető jelleget vesz fel. A kiegyenlítést ezután nagyjából állandó maradék feszültség mellett minimális lüktetési amplitúdóra törekvőén folytatjuk. Az érzékenység további fokozása érdekében a lüktető feszültséget a lüktetési frekvenciára hangolt további erősítőre vezetjük és a megerősített lüktető jelet figyelve null lüktetést állítunk be. A híd, illetve kompenzátor teljes kiegyenlítésekor a lebegés amplitúdója 0-ra csökken, noha a zavaró jel amplitúdója ennél nagyságrendekkel nagyobb lehet. A szelektív indikátorok zajszintje arányos a sávszélességgel, így megvan a lehetősége annak, hogy a zajszint egyszerű eszközökkel csökkenthető legyen, azaz az indikátor összeerősítése, s így a híd, illetve kompenzátor érzékenysége tovább növelhető. A találmány szerinti eljárással elérhető, hogy a nagypontosságú (pl. 0,1%-nál pontosabb) mérőhidak és kompenzátorok teljes pontossága kis híd tápfeszültségek mellett is kihasználható legyen. Ezen eljárás nélkül például kondenzátorok nagypontosságú mérésénél a kapacitás értéket legfeljebb a második számjegyig lehet megbízhatóan meghatározni, a további leolvasható három számjegy már nem ad elfogadható eredményt. A kondenzátorok veszteségi szöge (tangens delta) már az első számjegynél is bizonytalan lehet, -különösen kis (1—2X10~'>) veszteségi szögek esetén. A találmány lényege tehát az, hogy a zavaróterek frekvenciájával interferenciát létrehozó frekvenciájú feszültséggel tápláljuk a mérőhidakat és kompenzátorokat, valamint egy, a tápfrekvenciára hangolt szelektív indikátor segítségével az interferenciából* adódó lebegési frekvenciának amplitúdóját a minimumra csökkentjük, s így a zavaróterek által okozott hibákat kiküszöböljük. , A találmány szerinti eljárással ezenkívül a mérési érzékenység további fokozása is lehetséges, ha a létrehozott lebegési feszültséget felerősítjük egy, a lebegési frekvenciára hangolt újabb szelektív indikátor segítségével. Példaképpen az ábrán .vázlatosan feltüntetett Schering rendszerű mérőhídon mutatjuk be az eljárás alkalmazását. Az 1 táptranszformátorral 49.5 Hz-es frekvenciával tápláljuk a hidat. A 2 csatlakozási pontra az 50 periódusú, a hálózati tápfeszültséget kell kapcsolni. Az indikátor külön élőerősítővel érzékennyé tett kereskedelmi 5 szelektív csővoltmérő szimmetrikus bemenettel, 49.5 Hz-re hangolva. Sávszélessége kb. 5 Hz, ossz érzékenysége 0.1 fiV a műszer teljes kitérésére vonatkoztatva. A különös gondosság nélkül elhelyezett mérőhídban és indikátorban a berajzolt kapcsoló kikapcsolása és a híd teljes kiegyenlítetlensége mellett a környező zavaró térből származó feszültség leolvasható az 5 indikátoron, mely a zavaró 50 Hz-es hálózati frekvenciától a hasznos jelet nem tudja megkülönböztetni. Az adott esetben ez 1—5 fiV feszültséget eredményez, a környezetben bekapcsolt készülékek helyétől és számától, valamint távolságuktól függően. 1 nF normál kondenzátor 3 és 1:1 hídkar arány mellett (a 4 ellenállás kb. 300 ohm) a híd feszültség osztása 1/10.000 nagyságrendű. Ez azt jelenti, hogy egy számjegyre történő biztonságos hídkiegyenlítés esetén 1 V, két számjegyre 10 V nagyságrendű hídtápfeszültség szükséges. A hidat, természetesen, további nagyságrendekkel is ki lehet egyenlíteni, de az így leolvasott értékek már hamisak. Amint a híd kiegyenlítése a zavarófeszültség nagyságrendjébe jutott, a híd tápfeszültség- és a zavarófeszültség-Jrekvencia differenciájának megfelelően, az indikátor műszer 6 állandó ingadozást, lebegést mutat. A további kiegyenlítés a lebegés amplitúdójának csökkentése célzatával az indikátor fehér zajszintjéig folytatódik. A 6 indikátor-műszer feszültségérzékenysége a teljes kitérésre vonatkoztatva kb. 100 mV, a műszeren kb. 1 mV lebegési feszültség még észrevehető. Ha ezen a műszeren megjelenő egyenfeszültségről a lebegési feszültséget leválasztjuk és egy további 7 erősítővel felerősítve, egy középállású műszerre 8 visszük, az ismét nagy ingadozást mutat. Így a kiegyenlítés jelentékenyen érzékenyebbé tehető és még az 1/1000 ^V-os hasznos híd jel is észlelhetővé válik. Az eljárást a mérési érzékenység fokozására nem technikai (hálózati) tápfrekvencia esetén is lehet alkalmazni. Ebben az esetben a zavaró erőtér már csak a híd táptranszformátorának szórt erőterétől származhat, melyet a hídtól és az indikátortól megfelelően nagy távolságok és árnyékolások együttes alkalmazásával el lehet kerülni. A találmány szerinti eljárás ebben az esetben az, hogy, az e tekintetben teljesen zavarófeszültség-mentes mérőhidak indikálási érzékenységének növelése céljából a híd tápkörébe szándékosan juttatunk be kismértékű zavaró feszültséget, vagy a híd tápfeszültségét a kívánt lebegési frekvenciával moduláljuk. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás nagyérzékenységű váltakozóáramú mérőhíd és kompenzátor zavaróterek-okozta mé-10 15 20 25 c0 35 40 45 50 55 60 2