外文翻译--电容换向器

附录：英文文献及译文 原文： 译文： 电容换向器 S. A. SCHERBATSKOY, THOMAS H. GILMARTIN, AND GILBERT SWIFT 地球物理学报。 5， 272（ 1940）。 美国专利 23492251944 年 5月 16 日 ； 2361389 十月 从 1938 年的夏天开始，作者从事开发电离辐射的一个高度敏感的检测器，被应用到油井测试，测量的是天然地层的放射性强度。 一 耐用性和响应速度 普通类型机械静电计和电 流计可以实现最大理论灵敏度，但在振动的存在可以便携使用，比电子管的静电都更胜一筹的电子管静电计的灵敏度限制主要是由波动来确定在输入管中，其中的“漂移”是一个特殊的噪声固有情况下。作为将被测量的电信号的频谱成分包括低级和较低的频率，真空管内的波动噪声变得更加严重者。因此，在电子管静电系统中，是在有限的响应于频率的非常窄的频带中的总波动噪声会为迅速提高而中心频率降低。使用给定阻力的来源的同时，将有一个频率低于该管的等效噪声电阻将超过的电阻源。在此条件下将管贡献比源具有更多噪声，并且灵敏度的理论极限将不会实现。对 于“快速”测量，涉及相对高的频率下，普通静电计可认为基本上是无噪音，但在长时间的测量，涉及极低频率下的真空管天生就是比较吵。 如果有可能转移到表示信号的频带（在该情况下，当这个声音包括非常低的频率）到较高的频率区域中的波动图。显示应用程序的负反馈，以稳定调制器型静电计系统其性能。电子管的噪音测量的信号中包含非常低的频率。图 1是这样的布置 ，应该指出的是，在阅读的检流计 G 将先包括三名效果：所施加的电压（ 1）的大小， （ 2）噪声的系统中，这两个固有的声源在与那些由所引入的测量系统，该放大器（ 3）的 增益。噪声上面已很小，那么用它将有可能设计出一种基本上无噪声的静电，即使当频带代表将被经讨论过，但改变放大器的增益构成还有效的噪声。但是，可以通过使用反馈电路 F来克服，如图所示。改变放大的效果可以通过增加无限期地降低了量的反馈。一个数字调制器进行了研究，特别是那些可变容量的型（以下简称为电容换向器）和可变电阻型（接触器） 。在一般情况下，人们发现，在接触型更适用于相对低电压源的电路阻抗（小于约108 欧姆）和电容式换向器更适用于高源 电路阻抗。对于电离电流测量，电容性换向是优选的。已发现不太理想的可变电感式调制器，主要是因为通过屏蔽实施限制噪音回升。 图 1 二 更新的基本电 路 A、电容换向器 图 2 表示的静电电路基本组成部分。本质上，它是一个直流之间的耦合源装置，或一个缓慢变化的和一个交流放大器。要静电成功运行，耦合电路必须执行四个功能： 1 ，在任何时候生成一个交流耦合 。这是通过以恒定的频率完成振电容器 C （ t）振动。 2，从源振动冷凝器隔离直流的无功分量。这是由电阻 R2 与 RI 进行完成的，比较这 RI 可能是作为小源，这是在与外部的电阻电容并行情况下完成的。 C （ T）是所述源的电抗，并且平行在 C（ t）的幅度增量变化将会被削弱。 3，提供由 RI 和 R决定的时间常数，即与比 较期间 C （ t）振动的平均值。这是运行的必需因素，以使在振动冷凝器基本上充电期间保持振动的常数。 4，隔离 R3 耦合电路从交流加载的直流源。这是通过冷凝器 Ct 进行。在交流的第一阶段的网格电阻 R 3 放大，因为它被用于普通的真空管样，必须防止任何电网电流通过电阻 R1 ，为此 CI 是非常重要的电路操作。这是必要的 C 和其安装的漏电阻在电路中保持比其他电阻高。此耦合电路的基本元件是振动冷凝器。它可以表明这个设备不仅提供反相直流信号转换成一交流信号的方法，而且同时还提供了一种扩增的手段。该振动冷凝器如图 3 所示 ，是由一个 固定的刚性板和芦苇形成驱动谐波在磁驱动电路中形成一个固定的频率。振动片的能量慢慢在耗散，其作为增加该系统的电能再现。振动电极正弦运动的瞬时电容由下式给出：C；=KA/(d+m+m sin wt),其中 K 是介电常数， A 是面积，在电极中， d 是电极之间的最小距离，而 m是振幅 运动。当 R1 足够大时，在运动的一个周期中电极上的电荷没有明显变化。电极间的瞬时电压为由下式给出： 其中 Q是电极上的恒定的电荷， 因此，电压转换系数（ rms 输出电压 /直流输入电压） = O.707 米 /（ D+ M）。 这种转换系数接近 0.707,与带的最小间距相比，其运动变大。进行能量转换，然而是比通常大得多；当输出电压通常与输入极低的进行比较，阻抗直流由于电容换向器生产。 B、通过负反馈幅值稳定 由于电容换向器生产交流输出信号的幅度是外加直流的函数电动势，它的频率是换向器运动的相位，其中，反转与输入信号的极性，是 未能放大的输出信号，并将其应用到同步整流，以获得直流电流放大，其幅度和极性的是由输入直流电动势在实践中确定，同步整流器用于此的目的是方便双平衡环调制器。采用同步整流的作用，并不只保存输出和输入之间的极性关系，而且最大限度地减少了微音及其他电路干扰的影响，因为直流电流仅产生同相分量的那些信号，这是是同步的整流作用；其中反过来，驱动将同步于电容换向器运动。图 4显示出这样的安排。由于相当大的输出电流是在没有明显的电流消耗在静电计的输入端子得到的灵敏度最好的表达为跨导电导。在实践中， 10 毫伏的跨导，是很容易实现的。 可以看出， 这又是振幅的函数运动，这种跨导是取决于换向器放大，并且体现所述放大器的稳定性。 通过使用过所有的负反馈实现相当大的稳定性改善，通过连接“低”换向器得到一个小电阻电极，通过该流从同步滤波输出电流，即整流器。在此条件下，如图 5，系统的性能是大大改变。输出电流变为基本上独立的、扩增的电容换向器的真空和管电路，输出相对于输入线性增强，并且响应于快速，输入的变化得到了改善。跨导有反馈，由下式给出： 其中 R2 是反馈电阻。因此，一个反馈电阻 R 2 = 9.9 欧姆，和原始跨导电阻 10姆欧，有效跨 GF = 10/99 号 +1 = 0.1 姆欧。在这些变化中有 10 的变化改变输出电流。该反馈连接的另一个作用是减少有效输入电容。可通过考虑理解的是，R2两端电压 很大一部分是输入信号 E1 ；在该情况下， 99以上是由于该电压被施加到一个整流子电极，而 El 被施加到另外部分，这两者之间的有效电容电极是在其原始值降低到 1的这种情况下产生。总输入电容是由于杂散电容急剧降低，并且其电容换向器与放大器保持不变。在应用中，电容换向器的放大器被用来产生一个图形，过度均为阴性为另一种形式反馈， “伺服反馈”，这使我们生活变得方便，商业的伺服机制像平衡录像机中“ Micro max ”（由利兹和诺思拉普生产公司，费城，宾夕法尼亚州）。在这种同步整流器的输出偏转布置中灵敏电流计位于记 录部分。 机械周期性伺服机构旋转滑线和移动录音笔成比例的检流计偏转量，在连接滑线电阻的手臂到电容换向器的一个电极系统时其自动寻求滑线，这使得两个换向器位置电极等电位，从而得到如下变化的输入电动势。灵敏度或比例因子是由电压单独确定整个滑线的应用。在实践中，刻度偏转几毫伏很容易被实现。放大的输出电流可同时获得，如果需要，通过将该滑线之间的电压分压网络和整流子电极跨导，在这种情况下，其值等于 1 / Ra。可被使用于更高速度的记录电伺服机构。图 6显示了电容与换向器的两相伺服马达。在这种情况下，交流产量从换向 器信号直接施加（后扩增）到一个绕组的电机，而另一个绕组通电以同步于换向器的速度运动。其差别是换向器的电极之间的电势产生的电机和滑线的旋转反过来还原电极等电位条件。为简洁起见，抗抖动电路的讨论中被省略，因为市售刻录机和伺服机构在这方面已做得很不错。 图 4 库容换向器静电系统 图 5 库 容换向器 通过静电稳定负反馈 图 6 采用电容换向器静电与伺服反馈记录系统 图 7 完成电容换向器静电中所用的放射性测井试 G-ING-。 图 8. 响应的电容换向器静电系， 图中所示， 在突然施加具有 0.001 伏信号 100,000 兆欧电阻内部源，增加的噪音相比于图 9 是由在热搅动 100,000 兆欧电阻产生生。伺服反馈提供了一个系统，其中的灵敏度几乎是完全独立的。变化换向器或放大器的增益，伺服机构连续 地保持输入无效。然而，变异却影响获得再平衡的速度。因此，在这种情况下，响应是快速变化的信号，有必要采取预防过度波动的措施是很重要的。 三 静电表现 如前面指出的那样，电容换向器静电是特别适合的检测小低频和直流电路中电压极高的阻抗。当这样使用时，电容换向器能够密切接近由所施加的限制热扰动引起的灵敏度。图 7模型的性能显示突然施加一个内阻为 100000 兆毫伏信号的振幅的反应速度，在这种情况下，由下式确定源电阻 1011 欧姆，并 且将 50微伏输入换向器，得到了以 5秒为时间常数的电容。从这可以看出，其相对峰值噪声大约是十分之一的信号，大约为 100 毫伏。 50 微伏量级的峰值波动引起在具有这个电阻和时间常数的电路的热搅动，通过理论被预测。 因此，所观察到的数量级波动噪声大概 10 分贝，与预测的热扰动的平衡。图 3的数据表示用于测内部电阻为 1000 兆欧 1 毫伏信号性能，显示降低噪声水平，这即使本图中的噪声。 实际上引起热搅拌或存在其他输入电路影响，而不是换向器本身固有的。在这种情况下，反应速度在很大程度上是由伺服反馈能力来确定使用。 在这 两种情况中显示出的电流为是源头，因为小到可以忽略该电容换向器的输入电导完全是由它的石英或陶瓷绝缘及其间的介电电容上得出的。当在40的气氛中操作或更低的相对湿度输入电阻高于千万兆欧。在相比之下， vacuum tube 静电计的输入电导是由几个确定因素，包括电网排放和正离子，除了绝缘。 图 9 电容换向器的响应 电子系统如图所示，在突然施加具有 1000 兆欧内阻 0001 伏的源信号。该电容换向器因此适应在一个高阻抗电路中测量极其微小的电流。，当与稳定的100000 兆欧电阻分流，该电容换向器成为电流检测器，其表现为方波 10 - 14安培振幅，其效果示于图 8 。当用 1000 兆欧的电阻器并联，其性能如图 9所示，电流波是 10-12 安培。在前者情况下 10 - 15 安培容易被觉察，更小的电流可被检测并通过使用静止测量高值电阻，但不能与 100,000 兆欧得到快速响应。灵敏度与工作时的极限低电阻分流或低阻抗源是由噪音起源于确定放大器和反馈电路，其漂移由接触引起的、很小的的缓慢变化的电极之间的整流子电势。当在干燥气氛中操作漂移是每小时超过 0.1 毫伏。这种静电漂移主要是由电容器表面上的振动条件决定。早期的实验表明刚的钢材表面要比镁的表面差，贵金属在进一步的改进稳定性，但胶态石墨涂层（胶体石墨）已经被发现是最好的。 图 10 电容换向器耦合响应测试 该曲线由实验记录，如图所示，采用 1012 耦合电阻，在一系列的欧姆电离室用混合 -射线镭辐射，通过过滤导致等价的强度，使得所述腔室内部的平均强度大约是 10 - 6 每小时。 四 电离室表现 一个换向器电容的响应放大器耦合到电离室不是瞬间的。该电容的性质使用放置一个溢价高值电阻换向器的缓慢反应，而这些是可以容忍的。使用电容换向器评估放射线检测器的性能，然而，电离室本身的响应不立竿见影。对于低压力和高采集字段，所述电离室的响应快，但在实践中，如果对检测的辐射有非常高效率的需要，该反应可能是缓慢的，并且可能影响所有电容换向器系统的响应。 较低的电阻值仅仅会引起不产生反应速 度相应增加，要减少在电容换向器输入电压辐射的变化。对于其中的延迟，引入由该电容换向器放大器壳体发出的性