DE1051390B

DE1051390B - Portable measuring device for the determination of charge quantities and small currents

Info

Publication number: DE1051390B
Application number: DED24192A
Authority: DE
Inventors: Richard Zaubitzer
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1956-11-03
Filing date: 1956-11-03
Publication date: 1959-02-26

Description

Tragbares Meßgerät zur Bestimmung von Ladungsmengen und kleinen Strömen Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines tragbaren Gerätes zur Bestimmung von kleinen Ladungsmengen und Strömen. Derartige Geräte finden vielseitige Verwendung z. B. zur Messung großer Widerstände oder anderer physikalischer Größen, etwa Luftfeuchtigkeiten oder Lichtmengen, die mittelbar aus Widerständen oder Ladungsmengen bestimmt werden können. Insbesondere wird die Messung der Intensität radioaktiver Strahlungen meist auf die Messung kleiner Ströme oder Ladungsmengen zurückgeführt. Portable measuring device for the determination of charge quantities and small currents The object of the present invention is to provide a portable device for Determination of small amounts of charge and currents. Such devices find versatile Use e.g. B. to measure large resistances or other physical quantities, For example, humidity or amounts of light that are indirectly derived from resistances or amounts of charge can be determined. In particular, the measurement of the intensity becomes more radioactive Radiation mostly attributed to the measurement of small currents or amounts of charge.

Die bekannten Meßverfahren, z. B. mit Elektrometer oder mittels ballistischer Methoden, also Verfahren, bei denen die Meßgrößen unmittelbar einem entsprechend empfindlichen Meßinstrument zugeführt werden, sind für tragbare Meßgeräte nicht geeignet oder liefern nur ungenaue Ergebnisse. Es sind daher andere Methoden bekanntgeworden, die durch An-- wendung von Verstärkern die Benutzung robusterer oder genauerer Anzeigeinstrumente ermöglichen. Derartige Geräte haben den Nachteil, daß die für ihren Betrieb benötigten Batterien eine große Gewichtsbelastung darstellen. The known measuring methods, e.g. B. with electrometer or ballistic Methods, i.e. processes in which the measured variables correspond directly to one sensitive measuring instrument are not for portable measuring instruments suitable or only provide imprecise results. Other methods have therefore become known, the use of more robust or more precise display instruments through the use of amplifiers enable. Such devices have the disadvantage that they are required for their operation Batteries represent a large weight load.

Strahlungsmeßgeräte mit Zählrohren lassen sich zwar mit geringerem Aufwand z. B. in der Weise aufbauen, daß die Zählrohrimpulse eine Zählvorrichtung über ein Glimmrelais steuern. Bei einer derartigen Meßanordnung können jedoch nur verhältnismäßig geringe Impulszahlen pro Zeiteinheit gezählt werden. Radiation meters with counter tubes can be with less Effort z. B. build in such a way that the counter tube pulses a counting device Control via a glow relay. With such a measuring arrangement, however, only relatively small numbers of pulses per unit of time are counted.

Das erfordert entweder lange Meßzeiten oder aber eine Beschränkung auf geringe Meßgenauigkeit Man ist daher dazu übergegangen, mittels der vom Strablungsindikator, z. B. einem Zählrohr, gelieferten Ladungsmengen einen Kondensator, der an der Zündelektrode eines Glimmrelais liegt, allmählich bis auf die Auslösespannung des Glimmrelais aufzuladen. Er wird sodann durch den Glimmstrom des Glimmrelais bis auf dessen Löschspannung entladen usw. Die Zahl der Entladungen wird dabei mittels eines z. B. elektromagnetischen Zählwerkes gezählt, dessen Wicklung vom Glimmrelaisstrom des Glimmrelais durchflossen wird. Derartige Meßanordnungen können ohne allzu aufwendige Untersetzerschaltungen verhältnismäßig hohe Impulszahlen pro Zeiteinheit messen und weisen daher schon bei kurzer Meßzeit mit entsprechend großen Zählrohren hohe Meßgenauigkeiten auf. This either requires long measuring times or a restriction to low measurement accuracy One has therefore switched to using the radiation indicator, z. B. a counter tube, the amount of charge delivered is a capacitor that is attached to the ignition electrode of a glow relay is gradually down to the trigger voltage of the glow relay to charge. He is then through the glow current of the glow relay up to its extinguishing voltage discharged, etc. The number of discharges is determined by means of a z. B. electromagnetic Counter whose winding flowed through by the glow relay current of the glow relay will. Such measuring arrangements can be used without overly complex reduction circuits Measure relatively high numbers of pulses per unit of time and therefore already have with a short measuring time with correspondingly large counter tubes high measuring accuracy.

Man kann diese Anordnungen daher auch zur Messung kleiner Strahlungsintensitäten benutzen. In solchen Fällen muß jedoch von dem Meßergebnis jeweils der Nulleffekt subtrahiert werden. Diese Notwendigkeit ist oft nicht nur lästig, sondern stellt eine Fehlerquelle dar, da sie eine Möglichkeit für das Auftreten von Rechenfehlern bietet. These arrangements can therefore also be used to measure small radiation intensities use. In such cases, however, the background effect must be taken from the measurement result be subtracted. This necessity is often not only a nuisance, it is a problem a source of error as it is a possibility for calculation errors to occur offers.

Erfindungsgemäß wird dieser Mangel dadurch be seitigt, daß das elektromagnetische Zählwerk im Anodenkreis eines zweiten Glimmrelais liegt, welches mit einer der Impulsfrequenz des ersten Glimmrelais proportionalen Gleichspannung gesteuert wird, die ihrerseits mittels eines Gleichrichters und geeigneter Siebmittel aus den Impulsen des ersten Glimmrelais gewonnen wird, und daß der Prnportionalitätsfaktor für die der Impulsfrequenz des ersten Glimmrelais pmportionalen Gleichspannung zur Festlegung des Schwellwertes und somit bei Messungen radioaktiver Strahlungen zur Kompensation des Nulleffektes einstellbar ist. According to the invention this deficiency is thereby eliminated be that the electromagnetic Counter in the anode circuit of a second glow relay, which with one of the pulse frequency of the first glow relay proportional DC voltage is controlled, which in turn by means of a rectifier and suitable screening means from the pulses of the first Glow relay is obtained, and that the proportionality factor for the pulse frequency of the first glow relay p-proportional DC voltage to determine the threshold value and thus when measuring radioactive radiation to compensate for the background effect is adjustable.

Besonders geeignet hat sich das erfindungsgemäße Meßgerät für die Messung radioaktiver Strahlungen mittels Geiger Müller-Zählrohren erwiesen. The measuring device according to the invention has proven to be particularly suitable for Proven measurement of radioactive radiation using Geiger Müller counter tubes.

Die dabei am Zählrohr auftretenden Spannung verhältnisse sind in Abb. 1 dargestellt. Sie zeigt die Charakteristik eines Zählrohres. Beim Einschalten liegt an ihm die Betriebsspannung Ust und am Zündkondensator praktisch die Spannung Null. Erfolgen Zählrohrimpulse, so lädt sich der Zündkondensator bis auf die Spannung Uc ntax auf, und am Zählrohr verbleibt die Spannung UZmin = Ust - Umax. Durch die Zündung des Glimmrelais fällt die Spannung am Zündkondensator auf den Wert Um min und am Zählrohr liegt die Spannung Um,,,. Die Spannung am Zählrohr schwankt also nach erfolgter erster Zündung des Glimmrelais zwischen den beiden Werten UZmin und Um may Damit ein einwandfreies Arbeiten des Zählrohres gewährleistet ist, muß die Breite des Plateaus größer sein als die Differenz d Uc = Ucnaax - Umtn, und Um min muß noch innerhalb des Plateaus liegen. The voltage conditions occurring on the counter tube are in Fig. 1 shown. It shows the characteristics of a counter tube. When switching is the operating voltage Ust on it and practically the voltage on the ignition capacitor Zero. If counter tube pulses occur, the ignition capacitor charges up to the voltage Uc ntax and the voltage UZmin = Ust - Umax remains on the counter tube. Through the Ignition of the glow relay, the voltage on the ignition capacitor drops to the value Um min and the voltage Um ,,,. The voltage on the counter tube therefore fluctuates after the first ignition of the glow relay between the two values UZmin and In order to ensure that the counter tube works properly, the The width of the plateau must be greater than the difference d Uc = Ucnaax - Umtn, and Um min must still be within the plateau.

Die erste Bedingung wird wegen der bekannten Eigenschaften von Glimmrelais an Zählrohren üblicher Plateaulängen immer erfüllt sein, die zweite ist durch passende Wahl der Betriebsspannung Ust ebenfalls zu erfüllen.The first condition is known because of the properties must always be fulfilled by glow relays on counter tubes of normal plateau lengths, the second must also be met by a suitable choice of the operating voltage Ust.

In Abb. 2 ist ein Schaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßgerätes dargestellt. In Fig. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the invention Measuring device shown.

Die Wirkungsweise des Meßgerätes gemäß Abb. 2 ist folgende: Als einzige Stromquelle dient die Batterie 1, mit ihr wird ein an anderer Stelle vorgeschlagener mit zwei im Gegentakt geschalteten Transistoren bestückter Gleichspannungswandler betrieben. Dieser wird mittels des Schalters 2 und kurzzeitiges Tasten des Startschalters 3, der vorteilhaft mechanisch mit dem Schalter 2 gekuppelt ist, in Betrieb gesetzt. Dabei wird über den Widerstand 4 der beiden PNP Transistoren 5' (5") über die Trafowicklungen 6' und 7' (6" und 7") zu Schwingungen angestoßen, die durch die vorhandene Rückkopplung aufrechterhalten werden. Mittels des Regelwiderstandes 9 wird die Schwingleistung sowie der Wirkungsgrad des Gleichspannungswandlers auf den optimalen Wert eingestellt. Diese Schwinganordnung läßt sich, wie sich gezeigt hat, bereits bei einer Batteriespannung von etwa 1 Volt mit einem Wirkungsgrad von etwa 75 ovo betreiben. Die in der Sekundärwicklung 8 auftretende, herauftransformierte Spannung der erzeugten Schwingungen wird mittels der als Spannungsverdoppler geschalteten Gleichrichter 10', 10" und der Kondensatoren 11' und 11" in eine hohe Gleichspannung verwandelt und mittels des Widerstandes 13 und der Stabilisatorkette 12', 12" bis 12n stabilisiert. Die Gleichrichter 10' und 10" bestehen zweckmäßig aus Silicium- oder Germaniumdioden. The mode of operation of the measuring device according to Fig. 2 is as follows: As the only one The battery 1 is used as a power source, and it is used for another one proposed elsewhere DC / DC converter equipped with two push-pull transistors operated. This is activated by means of switch 2 and briefly pressing the start switch 3, which is advantageously mechanically coupled to the switch 2, put into operation. In this case, the resistor 4 of the two PNP transistors 5 '(5 ") is connected to the transformer windings 6 'and 7' (6 "and 7") triggered to vibrations caused by the existing feedback be maintained. The oscillating power is determined by means of the variable resistor 9 and the efficiency of the DC / DC converter is set to the optimum value. As has been shown, this oscillating arrangement can already be operated with a battery voltage operate from about 1 volt with an efficiency of about 75 ovo. The one in the secondary winding 8 occurring, stepped-up voltage of the generated vibrations is by means of the rectifier 10 ', 10 "connected as a voltage doubler and the capacitors 11 'and 11 "are converted into a high DC voltage and by means of the resistor 13 and the stabilizer chain 12 ', 12 "to 12n stabilized. The rectifiers 10' and 10 "are expediently made of silicon or germanium diodes.

Die Betriebsspannung für das Glimmrelais 20 wird an der Stabilisatorkette abgegriffen und mit ihr der Kondensator 15 über den Widerstand 14 aufgeladen. The operating voltage for the glow relay 20 is applied to the stabilizer chain tapped and charged with it the capacitor 15 via the resistor 14.

Vom Kondensator 15 aus wird die Betriebsspannung der Hilfselektrode H des Glimmrelais 20 über den Widerstand 16 und der Anode über die Wicklung des elektromagnetischen Zählwerkes 17 und einen Schutzwiderstand 19 zugeführt. Soll beispielsweise der Wert eines hohen Widerstandes 23 bestimmt werden, so wird der Zündkondensator 22 über den zu messenden Widerstand 23 und einen zweckmäßig vorhandenen Schutzwiderstand 24 je nach Größe des Widerstandes 23 mehr oder weniger schnell bis auf die Zündspannung des Glimmrelais 28 aufgeladen. Der Zündkondensator 22, der über einen Widerstand 29 an der Zündelektrode des Glimmrelais 28 liegt, wird durch seine Entladung bis auf dessen Löschspannung entladen. Dann erfolgt wieder die Aufladung über den zu messenden Widerstand 23 usw.The operating voltage of the auxiliary electrode is taken from the capacitor 15 H of the glow relay 20 via the resistor 16 and the anode via the winding of the electromagnetic counter 17 and a protective resistor 19 are supplied. Intended to For example, the value of a high resistance 23 are determined, the Ignition capacitor 22 across the resistor 23 to be measured and an appropriately present one Protective resistor 24 more or less quickly depending on the size of the resistor 23 charged up to the ignition voltage of the glow relay 28. The ignition capacitor 22, which is connected to the ignition electrode of the glow relay 28 via a resistor 29 discharged through its discharge down to its extinction voltage. Then it happens again the charging via the resistance to be measured 23, etc.

Gegebenenfalls, z. B. wenn verhältnismäßig niedrige Widerstände gemessen werden sollen, kann die genannte Bedingung durch Parallelschaltung eines geeigneten Widerstandes zum Zündkondensator22 erfüllt werden. Optionally, e.g. B. when measured relatively low resistances are to be, the mentioned condition by parallel connection of a suitable Resistance to the ignition capacitor22 must be met.

Das Glimmrelais 28 erhält seine Betriebsspannungen über die Widerstände 25 und 27 sowie den Kondensator 26. In seinem Kathodenkreis liegt ein veränderbarer Widerstand 30. Die an ihm auftretenden Spannungsstöße werden über den veränderbaren Widerstand 31 und den Gleichrichter 32 dem mit dem veränderbaren Widerstand 33 überbrückten Kondensator 34 zugeführt und laden diesen nach und nach auf, bis die Zündspannung des Glimmrelais 20 erreicht ist, worauf dann ein periodisches Laden und Entladen des Kondensators 34 erfolgt und wobei seine Entladungen mittels des elektromagnetischen Zähl- werkes 17 gezählt werden. Hierdurch kann erreicht werden, daß die Spannung am Kondensator 34 nur von einer bestimmten Zündfolge ab im Glimmrelais 28 den Wert der Zündspannung des Glimmrelais 20 überhaupt erreicht. Die Zündfolge im Glimmrelais 28, oberhalb derer die Zündspannung des Glimmrelais 20 am Kondensator 34 erreicht wird, kann mittels der veränderbaren Widerstände30, 31 und 33 in weiten Grenzen eingestellt werden. The glow relay 28 receives its operating voltages via the resistors 25 and 27 as well as the capacitor 26. In its cathode circuit there is a changeable one Resistance 30. The voltage surges occurring on it are above the changeable Resistor 31 and the rectifier 32 bridged with the variable resistor 33 Capacitor 34 supplied and charge it gradually until the ignition voltage of the glow relay 20 is reached, whereupon a periodic charging and discharging of the capacitor 34 takes place and its discharges by means of the electromagnetic Counting works 17 are counted. This can be achieved that the tension at the capacitor 34 only from a certain ignition sequence in the glow relay 28 the value the ignition voltage of the glow relay 20 is even reached. The firing order in the glow relay 28, above which the ignition voltage of the glow relay 20 on the capacitor 34 is reached can be adjusted within wide limits by means of the variable resistors 30, 31 and 33 can be set.

Auf diese Weise erhält man einen wählbaren Schwellwert. Dieser Eigenschaft kommt bei Strahlungsmessungen eine besondere Bedeutung zu, denn sie ermöglicht auf besonders einfache Weise z. B. die Kompensation des Nulleffektes eines Zählrohres oder anderer Strahlungsindikatoren, indem der Schwellwert auf diesen Wert eingestellt wird. Auch das Überschreiten einer vorbestimmten Strahlungsintensität läßt sich in entsprechender Weise auf einfachem Wege messen oder anzeigen. Im zweiten Falle kann an Stelle des elektromagnetischen Zählers 17 ein Lautsprecher oder ein sonstiges Anzeige- oder Warngerät treten. In this way a selectable threshold value is obtained. This property is of particular importance in radiation measurements because it enables particularly simple way z. B. the compensation of the background effect of a counter tube or other radiation indicators by setting the threshold to this value will. It is also possible to exceed a predetermined radiation intensity measure or display in a corresponding way in a simple way. In the second case Instead of the electromagnetic counter 17, a loudspeaker or something else can be used Pedal display or warning device.

Um das erfindungsgemäße Meßgerät auf einwandfreie Funktion hin prüfen zu können, empfiehlt es sich, eine Möglichkeit vorzusehen, dem Zündkondensator 22 größere Kondensatoren parallel zu schalten. To check the measuring device according to the invention for proper function to be able to, it is advisable to provide a way of the ignition capacitor 22 to connect larger capacitors in parallel.

Auf diese Weise kann an Stelle des zu messenden Widerstandes ein entsprechend der Vergrößerung des Zündkondensators kleinerer genau bekannter Prüfwiderstand eingeschaltet und die richtige Anzeige des Gerätes nachgeprüft werden. Diese Maßnahme ist bedeutsam, weil ein anderenfalls erforderlicher hoher Prüfwiderstand schwer mit der erforderlichen Konstanz hergestellt werden kann.In this way, instead of the resistance to be measured, a the enlargement of the ignition capacitor, the smaller, precisely known test resistor is switched on and the correct display of the device must be checked. This measure is important because an otherwise required high test resistance is difficult with the required Constancy can be established.

Weiterhin läßt sich der Meßbereich des Gerätes durch die Parallelschaltung von Kondensatoren zum Zündlondensator erweitern. Furthermore, the measuring range of the device can be adjusted through the parallel connection from capacitors to the ignition capacitor.

Sieht man ferner von außen zugängliche Anschlüsse für die mittels der Stabilisatoren 12', 12" usw. konstant gehaltene(n) Spannung(en) vor, so kann man diese Spannung(en) zusätzlich noch dazu benutzen, Elektrometer od. dgl. aufzuladen. You can also see externally accessible connections for the means of the stabilizers 12 ', 12 "etc. kept constant voltage (s) before, so can you can also use this voltage (s) to charge an electrometer or the like.

Claims

PATENT CLAIM: 1. Portable measuring device for determining full amounts of charge and small currents, especially for measuring the intensity of radioactive radiation, with the amount of charge to be determined on the ignition electrode of a glow relay lying ignition capacitor, charged up to the trigger voltage of the glow relay, is discharged by the glow current down to the extinction voltage of the glow relay, etc., the number of discharges is counted by means of an electromagnetic counter and the number of discharges per unit of time as a measure of the quantity to be measured serves, characterized in that the electromagnetic counter in the anode circuit a second glow relay is located, which with one of the pulse frequency of the first Glow relay proportional DC voltage is controlled, which in turn means a rectifier and suitable filter means from the pulses of the first glow relay is obtained, and that the proportionality factor for the pulse frequency of the first glow relay proportional DC voltage to determine the threshold value and thus for measurements of radioactive radiation to the compensation station of the zero eleven is adjustable.

2. Portable measuring device according to claim 1, characterized in that the operating voltage when using a Geiger counter tube as a radiation indicator for the Geiger counter tube by the amount of the extinguishing voltage of the first glow relay higher is chosen as the desired working voltage of the Geiger counter tube.

3. Portable measuring device according to claim 1 and 2, characterized in that that the measuring range by stepwise parallel connection of additional capacitors to Ignition capacitor is enlarged.

4. Portable measuring device according to claim 1 to 3, characterized in that that an exactly known one to be switched on instead of the test object Resistance provided is that simultaneously with an additional capacitor to be placed in parallel with the ignition capacitor can be switched on.

5. Portable measuring device according to claim 1 to 4, characterized in that that externally accessible connections for the stabilized ones in the device Operating voltages are provided.

Considered publications: German utility model no. 1,692,315; French Patent No. 1,041,082; Journal: Proceedings of the IEE, Part B, 103, March 1956, pp. 497-504.