ЛОГОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1947 года по МПК G01R19/10 

Измерительные приборы, так называемые логометры, непосредственно указывающие отношение двух каких-либо электрических величин (токов или напряжений), известны. Известны также и устройства, основанные на использовании электронных схем, в которых на выходе схемы получается ток, пропорциональный отношению двух сравниваемых величин и непосредственно измеряемый тем или иным измерительным прибором.

Предлагаемое устройство основано на использовании электронной схемы, причем особенность его заключается в применении двух соединенных последовательно электронных ламп, режим работы которых подобран таким образом, что одна из них работает на начальном участке характеристики, а другая - в области насыщения; сравниваемые же напряжения подаются на сетки ламп с тем, чтобы падение напряжения в анодной цепи первой лампы получалось пропорциональным отношению сравниваемых напряжений.

При малых анодных напряжениях в пределах до 40 в) некоторые электронные приборы имеют участок анодной характеристики с I_a=kU_gU_a.

Таковы пентоды, некоторые типы триодов при положительных сеточных напряжениях и вакуумные фотоэлементы с внешним фотоэффектом, ток которых в начале характеристики следует уравнению:

где F₁ - световой поток и - данное значение анодного напряжения.

Те же пентоды и вакуумные фотоэлементы обычно работают в режиме насыщения анодного тока, который, например, у высокочастотных пентодов почти не зависит от величины анодного напряжения, если оно больше величины насыщения.

Соединим два таких пентода (или два фотоэлемента) последовательно и поставим их в такой режим, чтобы ток первой лампы следовал уравнению:

а ток второй лампы .

Так как I₁=I₂,

то

или

где , т.е. напряжение на аноде первой лампы будет прямо пропорционально отношению напряжений сигналов, подаваемых на управляющие сетки обеих ламп. Для фотоэлектрической схемы такого рода сигналами будут световые потоки, соответственно падающие на второй и первый фотоэлементы.

Чувствительность такой схемы значительно выше, чем магнитоэлектрического логометра или любых других существующих логометров. Чувствительность электронного логометра (т.е. ) можно значительно увеличить, если модулировать сигналы, поступающие на обе лампы, так, чтобы увеличение сигнала на первую лампу сопровождалось уменьшением сигнала на вторую лампу, и обратно. Пусть номинальное значение сигнала изменяется при его модуляции в М раз; в момент, когда на сетке лампы Л₁ будет на сетке лампы Л₂ будет М, а напряжение на аноде лампы Л₁ будет

Таким образом можно легко определить небольшие изменения измеряемого отношения, поскольку М² может быть равно, например, 10⁵ и выше. Другими словами, одновременно с получением отношения двух напряжений мы имеем здесь усиление.

Изменение напряжения питания схемы не сказывается на величине .

Предлагаемый логометр удобно использовать для измерения отношения слабых сигналов, например отношения яркостей двух спектральных линий в спектральном анализе, и для измерения небольших изменений отношения λ, что необходимо, например, для точного измерения высоких температур методом сине-красного отношения.

Предлагаемый логометр может быть также использован в качестве нулевого реле, так как при переходе через нуль будет теоретически равно бесконечности, а практически выразится в виде большого пика (импульса) напряжения, величина которого ограничивается параметрами схемы. Следовательно, этот логометр будет работать хорошо в качестве преобразователя токов различной формы кривой в пикообразную. Далее, предлагаемая схема может быть использована в качестве измерителя малых углов сдвига фазы, если и где φ очень мало, то моменты перехода и через нуль будут отмечены пиковым и нулевым значением , или двумя пиковыми значениями, отстоящими друг от друга на время секунд, если использовать два логометра, на которые сигналы поступают в обратном порядке, т.е. в первом логометре на Л₁ и на Л₂, а во втором логометре на Л₁ и на Л₂.

1. Логометрическое устройство для получения напряжения, пропорционального отношению двух токов или напряжений при помощи электронных ламп, отличающееся применением двух соединенных последовательно электронных ламп, режим работы которых подобран таким образом, что одна из них работает на начальном участке анодной характеристики, а другая в области насыщения с тою целью, чтобы падение напряжения в анодной цепи первой лампы было пропорционально отношению напряжений, поданных на сетки ламп.

2. Применение устройства по п. 1 в качестве нулевого реле путем подачи напряжения, переходящего через нулевое значение, на сетку первой лампы при сохранении напряжения на сетке второй лампы постоянным.

3. Применение устройства по п. 1 для получения кратковременных импульсов пикообразной формы путем выключения или снижения до нуля напряжения на сетке первой лампы.