В обычном катодном вольтметре измеряемые нанряжения подаются на сетку электронной лампы, а отсчет производится по силе тока в анодной цепи. Перед измерением, до подачи измеряемой величины на сетку, устанавливают смещающее напряжение таким, чтобы оно соответствовало началу характеристики анодного тока. Однако, в этом случае показания прибора, включенного в анодную цепь, будут зависеть от величины напряжения и анода и накала, от эмиссионных свойств нити, от формы характеристики лампы и от величины смещающего напряжения.
В виду этого приходится для каждой новой электронной лампы, которую желают применить в катодном вольтметре, градуировать заново указывающий прибор. Кроме того, напряжения на вспомогательных источниках тока приходится поддерживать строго постоянными. Все эти обстоятельства сильно сужают область применения катодного вольтметра.
Предлагаемый, согласно изобретению, компенсационный способ измерения напряжения при помощи электронной схемы с нечетными числами каскадов усиления в значительной степени устраняет указанные недостатки. Он заключается в том, что в цепь сетки
(431)
первой лампы схемы включают сопротивление, на одном из участков которого подают исследуемое напряжение, а по другому его участку пропускают анодный ток последнего каскада таким образом, что падение напряжения на зажимах направлено навстречу измеряемому напряжению, причем величину последнего определяют, после взаимной компенсации, по значению силы тока в анодной цепи последней лампы.
На чертеже фиг. 1 изображает схему всей установки и фиг. 2- характеристику одной из ламп схемы.
Измеряемое напряжение подается на зажимы сопротивления 1 (фиг. 1), включенного в цепь сетки первой лампы, после чего усиливается в нечетном количестве каскадов /, //, /// и лишь после этого модулирует анодный ток выходного каскада ///. Этот ток пропускают по эталонному сопротивлению 8, включенному последовательно с сопротивлением 1 в цепь сетки лампы /, осуществляя таким образом обратную связь.
Благодаря нечетному числу каскадов действие обратной связи заключается в ограничении возрастания анодного тока последней лампы. Измеряемое напряжение V-s. подается на сетку лампы таким образом, чтобы оно бь1Л(
направлено навстречу падению напряжения на сопротивление 8. Таким образом на сетку лампы воздействует разность обоих напряжений.
Измерение осуществляется следующим образом. Предварительно регулируют сеточное смеп1,ение первого и промежуточных каскадов так, чтобы работа ламп происходила примерно в средней точке характеристики (см. точку 2 на кривой фиг. 2) примененных ламп. Смещение же последнего каскада регулируется таким образом, чтобы оно соответствовало начальной точке Г характеристики лампы ///.
При подключении исследуемого напряжения (например, постоянного направления) согласно обозначениям зажимов на фиг. 1, произойдет увеличение анодного тока /а последнего каскада. Но одновременно с этим будет увеличиваться падение напряжения на зажимах сопротивления 8, которое в свою очередь будет компенсировать измеряемое напряжение до тех пор, пока разность между ними не станет пренебрегаемо мала. Однако, полное равенство этих величин не будет иметь места, так как тогда анодный ток последнего каскада стал бы равен нулю, поскольку, как указано- выше, смещение на последнем каскаде отрегулировано таким образом, чтобы при отсутствии внешнего напряжения ток в анодной цепи отсутствовал.
Равновесие наступит при значении /в R, близком к Vx н тем более близком, чем большее усиление претерпевает разность Vx-IaR, где Kt-измеряемое напряжение, а 1а R - падение напряжепия на сопротивлении 8 нри протекании по нему анодного тока /а последней лампы.
Этот вывод можно сделать, исходя из следующих рассуждений. Заменим три каскада, показанные на фиг. 1, одним, с коэфидиентом усиления, эквивалентным таковому всех трех каскадов, и предположим, что в цепи его сетки действует разность V - /„ R. Сопротивление R является нагрузочным сопротивлением в аноде лампы и, если коэфициент усиления последней обозначить через М, то очевидно, что при изменении суммарного смещения
на сетку УХ - /а / на один вольт, напряжение Va на сопротивлении 8, равное 1а R, изменится на Ж вольт, т. е. всегда будет налицо равенство
(V..-VR}M VK ... .(I) или
-w
Из равенства И видно, что при достаточно большом М УХ - V/J О, т. е. V« Vx. Если R сделать постоянным, то /а может служить мерилом приложенного напряжения Vx , причем будет ему всегда пропорциональным, и тем в меньшей степени зависимым от констант лампы, формы характеристики и проч., чем больще коэфициент усиления М.
Благодаря этому можно избем ать градуировки индикатора 5 (фиг. 2) под каждую вновь применяемую лампу. Лампы могут быть любого типа (бариевые, оксидные, вольфрамовые) при одном и том же индикаторе.
Так как процент изменения смещающего напряжения первого каскада к величине измеряемого Vx определяет собою процент погрещности, желательно избегать влияния добавочного бокового смещения накала первого каскада. Поэтому сеточный контур необходимо приключить к нулевой точке накала, так как напряжение накала последнего может меняться в зависимости от расхода тока во время измерения. В отношении влияния остальных элементов схемы на точность измерения можно указать, что процент изменения напряжения на сопротивлении (фиг. 2) в аноде первого каскада по отношению к величине Vx по причине изменения накала или анодного напряжения соответствующей лампы при отсчете даете М раз меньшую прогрешность, где М - коэфициент усиления первого каскада. Это следует из тех соображений, что для восстановления до прежней величины изменившегося напряжения на сопротивлении # требуется в М раз меньшее изменение Уд.
Последнее рассуждение действительно и для сеточной батареи второго каскада.
в свою очередь, изменение на некоторую величину напряжения на сопротивлении 7 в аноде второго каскада (например, по причине колебания напряжения на батареях накала и анода), так же как и изменение напряжения сеточной батареи третьего каскада, вызовут погрешность отсчета в раз меньшую, где Afj - коэфициент усиления второго каскада, и так далее.
Если в первый каскад поставить лампу с большим коэфициентом усиления, например, экранированную, то вопрос поддержания постоянными напряжений накала и анода во время измерений делается второстепенным даже для первого каскада, наиболее уязвимого с этой точки зрения.
Нужно также отметить, что во время установки на нуль тока 4 можно в широких пределах заходить влево от точки / на фиг. 2 без ушерба для точности измерения, ибо здесь важно лишь свести /« к нулю.
Очевидно, что измерение переменных напряжений здесь столь же возможно, как и во всяком катодном вольтметре. При этом током /а компенсируются лишь полуволны одной полярности, и прибор 5 на фиг. 1 покажет среднее арифметическое значгнле этого пульсирующего тока, /а здесь будет пропорционален амплитуде измеряемого переменного напряжения. Регулировка сеточных напряжений здесь аналогична таковой при измерениях напряжений постоянного тока.
Если в анодную цепь последнего каскада включить длинную линию и к концу ее приключить прибор 5, то, очевидно, мы будем иметь дело с компенсационной системой телеметрии, так как изменение сопротивления линии будет тем меньше влиять на показания прибора на приемной станции, чем больше коэфициент усиления М усилителя.
Предмет изобретения.
1.Способ измерения напрян ения постоянного и переменного тока при помоши устройства по типу катодного вольтметра с нечетным числом каскадов усиления,в котором измеряемое напряжение подают на зажимы сопротивления, включенного в цепь сетки первой лампы, отличающийся тем, что анодный ток последнего каскада пропускают по постоянному сопротивлению, последовательно с указанным сопротивлением /, на зажимы которого подано измеряемое напряжение, каковое сопротивление включено в цепь сетки первой лампы / таким образом, что падение напряжения на его зажимах направлено навстречу измеряемол1у напряжению, с целью определения значения последнего по установившейся, после его компенсации, величине силы тока в анодкой цепи последней лампы /// (фиг. 2).
2.Прием выполнения с пособа по п. 1 для передачи на расстояние значений различных электрических величин, заключающийся в том, что линию передачи включают в анодную цепь последнего каскада ///, а напряжение, величина которого передается на расстоянии, подают на зажимы сопротивления / в цепи сетки первой лампы /. к авторскому свидетельству А. В. № 41602 Михайлова
