Die Erfindung betrifft ein Fühlelement zur Bestimmung der Abweichung vom Lot durch Messung einer in Abhängingkeit von einer Verkantung sich ändernden elektrischen Impedanz zwischen flächigen Elektroden, die mit einer in einem Behälter enthaltenen Flüssigkeit in Kontakt stehen und mit je einem von aussen kontaktierbaren Elektrodenanschluss verbunden sind.
Ein solches Fühlelement dient beispielsweise zum Bestimmen des wahren Lots bei ruhenden Körpern und des Scheinlots bei bewegten Körpern, und es wird beispielsweise als Glied eines Reglers verwendet, der einen solchen Körper in eine in bezug auf die Lotrichtung vorbestimmte Lage bringt und hält.
Es sind solche Fühlelemente bekannt, die in der Form von Röhrenlibellen zum Anzeigen der Neigung in nur einer Richtung und in der Form von Dosenlibellen zum Anzeigen der Neigung in allen Richtungen ausgebildet sind. Es ist bekannt, zur Herstellung solcher Fühlelemente in Kombination mit Elektroden aus gut leitendem Material eine Elektrolytlösung von guter Leitfähigkeit zu verwenden, beispielsweise eine Lösung eines Alkalihalogenids in einem Alkohol, und den Behälter mit dieser Lösung teilweise zu füllen, wobei eine Gasblase übrigbleibt, deren Position die Stromlinien zwischen den Elektroden und somit die gemessene Impedanz bestimmt; die Änderung der Impedanz zwischen zwei Elektroden wird in Abhängigkeit von der Verkantung des Fühlelements durch die Änderung der Gleichgewichtsposition der Flüssigkeit bzw. der Gasblase im Behälter erzeugt.
Es ist auch bekannt, Elektroden in eine elektrisch isolierende Wandung des Behälters einzulassen und die der Flüssigkeit zugewandte Seite dieses Gebildes als Ausschnitt einer hohlen kugel- oder ringförmigen Oberfläche zu formen. Auf eine gegenüberliegende Wandung wird oft eine sogenannte Basiselektrode angebracht, wobei die mit Elektroden versehenen Wandungen mindestens eine gemeinsame, in Normalstellung vertikale Symmetrieebene aufweisen.
Die einzelnen Elektrodenanschlüsse werden mit den entsprechenden Elektroden durch besondere Leitungen verbunden, die durch die Wandungen durchgeführt werden, sofern nicht Elektrode, Leitung und Elektrodenanschluss aus einem einzigen Teil bestehen, der in der Wandung verkittet liegt und sie durchquert.
Die Anforderungen bezüglich der geometrischen Form und Position der Elektoden und der Wandungen stehen in direktem Zusammenhang mit der erwünschten Präzision der Neigungsmessung und werden besonders durch den Trend zur Miniaturisierung der Fühlelemente verschärft. Als Fühlelement-Kennlinie, d. h. als Variation der gemessenen Impedanz in Abhängigkeit von der Verkantung, wird eine vorgegebene, meist lineare Funktion angestrebt, wobei es schwierig ist, die Abweichung der Kennlinie von der Linearität sowie den Einfluss der Temperatur, welche über die Ausdehnung der Flüssigkeit die Dimension der Gasblase beeinflusst, möglichst klein zu halten.
Dazu kommen Anforderungen an Dichtigkeit, an Korrosionsbeständigkeit, an mechanischer Beständigkeit usw. Angesichts all dieser Anforderungen sind das Einsetzen und Verkitten der Elektroden in die Wandungen und das Schleifen dieser Gebilde auf die erwünschte präzise Form ziemlich schwierige und kostspielige Fertigungsvorgänge, bei denen trotz aller Massnahmen eine hohe Ausschussquote und eine ungenügende Zuverlässigkeitsrate des Erzeugnisses in Kauf zu nehmen sind.
Es ist bekannt, die durch das Einsetzen und Verkitten der Elektroden in die Wandungen und das Schleifen dieser Gebilde entstehenden Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, dass die Elektroden aus als Paste oder Lack aufgetragenen Schichten ausgebildet sind, z. B. aus entsprechend aufgetragenen Platinoder Silberschichten. Dies ermöglicht zwar, aus je einer und der gleichen Schicht je eine Elektrode, einen zugehörigen Elektrodenanschluss und eine diese verbindende Leiterbahn auszubilden, wobei die Leiterbahnen vom Innern des Behälters nach aussen an Verklebungsstellen hindurchgeführt werden, an welchen die zu einem Behälter zusammengefügten Bestandteile des Fühlelements in Berührung stehen.
Bei dieser Lösung ist aber nachteilig, dass bei gewissen Anwendungen, z.B. im Militärbereich zum Horizontieren eines Geschützes, die erforderliche geometrische Präzision des Fühlelements wegen der Schichtdicke und Rauhigkeit der als Paste oder Lack aufgetragenen Elektroden bei weitem nicht erreichbar ist; dies betrifft sowohl die Präzision der Form der inneren Wandung des Behälters im Bereich der Elektroden wie die Präzision des Zusammenfügens des Behälters an den Verklebungsstellen im Bereich der Leiterbahnen. Andererseits ist auch nachteilig, dass die Haftfestigkeit der aufgetragenen Schichten u. a. bei der erwähnten Anwendung den Anforderungen nicht genügt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Konstruktion eines Fühlelements zu schaffen, welche ein wesentlich preisgünstigeres Fertigungsverfahren ermöglicht und nicht nur bestehende Anforderungen zufriedenstellender erfüllt, sondern auch noch die Anpassung der Fühlelement-Kennlinie an den Anwendungszweck durch eine freiere Wahl der Elektrodenform verbessert.
Es wurde gefunden, dass die Lösung dieser Aufgabe durch Verwendung der sogenannten Dünnschichttechnik erleichtert wird. Unter Dünnschichten, wie sie beispielsweise in der Herstellung von elektronischen Bauelementen verwendet werden, versteht man solche Schichten, die auf einer Unterlage gebildet werden, wobei die Schichtdicke üblicherweise unterhalb 5y und meist im Bereich von 0,01 bis 1Se bleibt. Die zum Bilden von Dünnschichten in Betracht kommenden Verfahren sind beispielsweise das Aufdampfen, das Zerstäuben, das Galvanisieren, das chemische Abscheiden, das Auftragen von Paste, wobei andere, dem Stand der Technik entsprechende Verfahren keineswegs ausgeschlossen sind, wie beispielsweise das Anodisieren zum Bilden von isolierenden Dünnschichten auf gewissen Metallen.
Hingegen sind hievon die sogenannten Dickschichten ausgeschlossen, die u. a. durch Auftragen von Paste oder Lack z. B. im Siebdruckverfahren gebildet werden, und deren Dicke typisch im Bereich von 20y liegt.
Erfindungsgemäss ist das Fühlelement dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens auf einer der Flüssigkeit zugewandten, elektrisch isolierenden Oberfläche eines Wandungsteiles des Behälters eine als Dünnschicht ausgebildete Elektrode befindet.
Solche als Dünnschicht aufgetragene Elektroden sind nicht wesentlich über die Oberfläche der Wandung erhaben; die um die Dicke der Elektrodenschicht stattfindende Überhöhung der Elektrodenoberfläche hat im wesentlichen keine Auswirkungen auf die Gleichgewichtsposition der Flüssigkeit bzw. der Gasblase.
Mit den als Dünnschicht aufgetragenen Elektroden wird der Vorteil erreicht, dass die vom Wandungsmaterial und vom Elektrodenmaterial zu fordernden Eigenschaften voneinander unabhängig sind, so dass die Wahl der Materialien durch keine Forderung nach Kompatibilität eingeschränkt wird.
Das Material einer Wandung wird mit Vorteil von dem Auftragen der Elektroden auf die gewünschte geometrische Form gebracht, es ist also nur homogenes Material zu bearbeiten und nicht, wie bei bekannten Ausführungen, ein inhomogenes Gebilde aus Isolier-, Elektroden- und Kittmaterial. Die mechanische Bearbeitung wird entsprechend erleichtert und verbilligt. Es ist bekannt, für das Material der Wandung, welche die Elektroden trägt, Hartglas zu verwenden, das im Handel als Pyrex oder Duran wohlbekannt ist. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Elektrode als Dünnschicht kann aber auch eine solche Variante ermöglicht werden, bei der eine Wandung aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist, beispielsweise aus einem korrosionsbeständigen Metall wie Tantal oder Edelstahl, oder auch aus Silizium.
Bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung besteht der Grundkörper des genannten Wandungsteiles aus elektrisch leitendem Material, und dieser Körper ist zur Bildung der isolierenden Oberfläche mindestens auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite mit einer Dünnschicht aus elektrisch isolierendem Material überzogen.
Das Auftragen solcher Isolierstoffe ist in der Dünnschichttechnik wohlbekannt. Angewendet werden z. B. das Zerstäuben von Oxyden im Hochfrequenzfeld oder das oxydative Zerstäuben von geeigneten oxydbildenden Metallen. Im Fall der Verwendung von Tantal und Silizium kann eine extrem dünne aber hochisolierende Oxydschicht durch Anodisieren gebildet werden. Auch Schichten aus Kunststoff können aufgetragen werden.
Der Vorteil dieser Variante ist, dass für das Material der Wandung ein Stoff auf Grund dessen Beständigkeit, leichterer oder präziserer Bearbeitung und ähnlicher Eigenschaften ohne Einschränkung auf Grund des elektrischen Verhaltens gewählt werden kann. Dem Material der Wandung wird mit Vorteil zunächst die gewünschte geometrische Form gegeben, und erst danach wird die der Flüssigkeit zugewandte Oberfläche mit einer Isolierschicht versehen, auf welche die gegebenenfalls benötigte Anzahl Elektroden aufgetragen wird.
Dank dem Auftragen der Elektroden als Dünnschichten auf die elektrisch isolierende Oberfläche der Wandung des Behälters kann die Form der Elektroden zum Erreichen der gewünschten Kennlinie optimiert werden.
Es ist bekannt, das die grösstmögliche Steilheit einer linearen Kennlinie mit einem Elektrodensatz erreicht wird, das aus einer Basiselektrode und, für jede direkt zu erfassende Verkantungsebene, aus einem Paar annähernd als Kreisflächen ausgebildeter Elektroden besteht, wobei einerseits das Elektrodenpaar und andererseits die Basiselektrode um eine gemeinsame Symmetrieebene symmetrisch sind. Bei dieser annähernd kreisflächigen Form der Elektroden ist nachteilig, dass eine temperaturbedingte Änderung der Gasblasendimension sich stark auf die Steilheit der Kennlinie auswirkt.
Es ist auch bekannt, den Elektroden einen rechteckigen Umriss zu geben, wobei je ein Seitenpaar eines Rechtecks parallel zu einer Symmetrieebene des Fühlelements verläuft.
Insofern dieser Umriss einem schmalen Streifen gleichkommt, dessen Längsrichtung in der zu erfassenden Verkantungsebene liegt und dessen Enden relativ weit entfernt sind von der Abgrenzungslinie zwischen der Gasblase, der Elektrolytlösung und dem Behälter, ist die Kennlinie des Fühlelements ziemlich unabhängig vom geometrischen Umriss des Streifens im Bereich dieser Enden; dadurch kann auf bekannte Weise diesen Enden eine beliebige, z. B. abgerundete Form gegeben werden. Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass sie an die Dimension des Fühlelements Anforderungen stellt, die zu den Anforderungen der Miniaturisierung im Gegensatz stehen: der Einfluss der Gasblasendimension und die Abweichung von der Linearität der Kennlinie werden nur dann kleingehalten, wenn die Breite der Elektrodenstreifen klein ist gegenüber deren Länge und gegenüber der Gasblasendimension.
Es wurde gefunden, dass eine lineare Kennlinie bei einer anderen, besonderen Form der Elektrodenflächen erreicht werden kann, wobei mit dieser besonderen Form der Einfluss der Gasblasendimension auf die Steilheit der Kennlinie sehr vermindert wird.
So können beispielsweise mindestens zwei flächige Elektroden spiegelbildlich zu einer in der Normalstellung des Fühlelementes vertikalen Ebene angeordnet werden, wobei der Umriss einer Elektrodenfläche dem auf die Oberfläche des Wandungsteiles rechtwinklig projizierten Umriss eines ebenen Vierecks entspricht, dessen Ecken ein Rechteck bestimmen, von welchem zwei zur Symmetrieebene senkrechte Seiten zwei Seiten des genannten Vierecks bilden, während die übrigen Seiten des Vierecks durch Kreisbogen mit zur Symmetrieebene gewandter Konkavität gebildet sind.
Vorzugsweise weisen in einem Elektrodenpaar alle Kreisbogen gleiche Radien auf, und die kreisbogenförmigen Seiten der beiden Elektroden bilden paarweise Bogen zweier gleicher, sich in der Symmetrieebene schneidender Kreise.
Bei einer solchen Ausführung des erfindungsgemässen Fühlelements werden die Impedanzen zweckmässigerweise zwischen der Basiselektrode und je einer Elektrode des Elektrodenpaars als Glied einer in Normalstellung abgeglichener Brücke erfasst, und der von der Verkantung verursachte Abgleichfehler entspricht der Kennlinie des Fühlelements. Eine möglichst lineare Kennlinie und eine möglichst geringe Abhängigkeit der Kennlinie von der Gasblasendimension wird erreicht, wenn die Gasblase in Normalstellung etwa die Hälfte jeder Elektrode abdeckt.
Das Fühlelement kann sowohl röhrenförmig mit einem einzigen Elektrodenpaar und einer Basiselektrode als auch dosenförmig mit zwei Elektrodenpaaren und einer Basiselektrode ausgebildet sein, wobei das Fühlelement im ersteren Fall eine, im letzteren Fall zwei zueinander senkrechte Symmetrieebenen aufweist; Varianten mit drei oder mehr Elektrodenpaaren und Symmetrieebenen sind zwar nicht besonders zweckmässig, jedoch nicht ausgeschlossen.
Durch das Auftragen der Elektroden als Dünnschichten auf die elektrisch isolierende Oberfläche der Wandung des Behälters kann es auch ermöglicht werden, durch Anwendung anderer Elektrodenumrisse diverse nicht-lineare Kennlinien zu erzielen, beispielsweise und je nach Anwendungszweck quadratische, logarithmische und sonstige Kennlinien. Dank der mit der Dünnschichttechnik erreichbaren Präzision der Elektrodenumrisse werden nicht nur die erwähnten neuen Möglichkeiten eröffnet, auch die Reproduzierbarkeit der Erzeugnisse wird gegenüber den bekannten Ausführungen wesentlich erleichtert und verbessert.
Ein weiterer Vorteil der Ausbildung der Elektroden als Dünnschichten ist, dass zur Verbesserung deren Haftfestigkeit und der Korrosionsbeständigkeit die Elektroden auf in der Dünnschichttechnik bekannte Weise mehrschichtig sein können. Es sind praktisch alle bekannten Kombinationen einer haftverbessernden unteren Schicht und einer elektrisch und chemisch vorteilhaften oberen Schicht anwendbar: beispielsweise wird auf einer Wandung aus Hartglas eine Dünnschicht aufgetragen, die aus einer unteren Schicht aus Nickel-Chrom Legierung und einer oberen Schicht aus Gold oder Platin besteht.
Es sind viele isolierende Kunststoffe bekannt, die durch das Auftragen gewisser Dünnschichten beispielsweise aus Aluminium oder Gold nicht verletzt werden, so dass u. a. diese Metalle als untere Schicht verwendet werden können, um das Auftragen von Elektroden auf kunststoffbeschichtete Wandungen zu verbessern und die Anwendung solcher oberflächenisolierter Wandungen zu erleichtern.
Wie bereits erwähnt, werden in den bekannten Ausführungen eines Fühlelements die einzelnen Elektrodenanschlüsse mit den entsprechenden Elektroden durch Leitungen verbunden, die durch die Wandungen oder an Verklebungsstellen durchgeführt werden, was Schwierigkeiten in bezug auf die Herstellungskosten die Präzision und die Zuverlässigkeit der Fühlelemente verursacht und in manchen Fällen die Anwendung von elektrisch leitendem Material für die Wandungen des Behälters praktisch ausschliesst. Es wurde gefunden, dass die Lösung auch dieser Probleme durch Verwendung der Dünnschichttechnik erleichtert wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine Elektrode mit dem zugehörigen Elektrodenanschluss auf an sich bekannte Weise durch eine Leiterbahn elektrisch verbunden, die als Dünnschicht in an sich bekannter Weise auf elektrisch isolierende Oberflächenteile von zum Behälter zusammenfügbaren Bestandteilen des Fühlelements aufgetragen ist.
Damit wird der Vorteil erreicht, dass die Leiterbahnen dank deren geringer Schichtdicke vom Innern des Behälters nach aussen an Verklebungsstellen hindurchgeführt werden, an welchen die zu einem Behälter zusammengefügten Bestandteile des Fühlelements in Berührung stehen, ohne die Präzision des Fühlelements zu beeinträchtigen.
Es ist dabei vorteilhaft, obschon nicht zwingend erforderlich, dass die Leiterbahnen und die Elektroden aus denselben Dünnschichten bestehen. Auch können die Leiterbahnen entweder freiliegend oder auf bekannte Weise durch eine darauf aufgetragene, elektrisch isolierende Dünnschicht abgedeckt sein. Im letzteren Fall kommen die Leiterbahnen nicht mit der Flüssigkeit in Kontakt, und sie tragen zur Elektrodenfläche nicht bei. Im ersteren Fall ist, wenn die in Kontakt mit der Flüssigkeit liegende Teilfläche der Leiterbahnen im Verhältnis zur Fläche der entsprechenden Elektroden klein ist, ein Abdecken nicht erforderlich; diese besonders günstige Ausführungsweise wird mit kurzen und schmalen Leiterbahnen erreicht.
Durch die Anwendung der Dünnschichttechnik ist noch ein anderer, neuartiger Aufbau eines Fühlelements möglich. Es ist in der Dünnschichttechnik bekannt, durch Auftragen von gewissen Legierungen wie z. B. Nickel-Chrom-Legierungen Schichten zu schaffen, auf deren Oberfläche zwischen zwei beliebigen Stellen ein wesentlich grösserer elektrischer Widerstand gemessen werden kann als zwischen zwei gleich gelegenen Stellen auf der Oberfläche eines guten Leiters, z. B. einer dicken Kuperschicht. Das gleiche Resultat kann durch Auftragen einer extrem dünnen Schicht eines auch guten elektrischen Leiters erreicht werden. Bei der Herstellung von Widerständen in der Dünnschichttechnik werden meist beide Parameter, die Schichtzusammensetzung und die Schichtdicke, nutzbringend eingesetzt.
Es wurde nun gefunden, dass in einem Fühlelement vorteilhafterweise ein ansehnlicher elektrischer Widerstand in den Elektroden lokalisiert ist und diese Elektroden von einer relativ gut leitenden Flüssigkeit auf einem variablen Anteil ihrer Fläche kontaktiert werden, wobei dieser Anteil dadurch praktisch kurzgeschlossen wird.
Bei dieser Ausführung eines Fühlelementes ist somit in Abwesenheit der Flüssigkeit der elektrische Widerstand zwischen zwei Stellen einer Elektrodenoberfläche gross gegen über dem Widerstand bei Kontaktierung dieser Stellen durch die Flüssigkeit.
Als Flüssigkeit kann Quecksilber verwendet werden, wodurch aber gewisse Metalle wie Gold und Silber für die Ausbildung der Elektroden ausgeschlossen sind. Bei genügend grossem spezifischem Flächenwiderstand der Elektroden kann als Flüssigkeit auch eine an sich bekannte Fühlelement-Flüssigkeit, z. B. eine Alkalihalogenid-Lösung in einem Alkohol verwendet werden. Je nach Anwendungszweck des Fühlelements führen die zwischen organischen Lösungen und Quecksilber bestehenden Unterschiede in spezifischem Gewicht, Viskosität, Benetzungsvermögen usw. zur Wahl der einen oder der anderen Flüssigkeit, wodurch eine neue Möglichkeit für eine optimale Anpassung des Fühlelements an den Anwendungszweck gegeben ist.
Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht und im nachstehenden beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Fühlelements, im Schnitt, mit aus Dünnschichten bestehenden Elektroden, Leiterbahnen und Elektrodenanschlüssen versehen;
Fig. 2 die Küvette des Fühlelements nach Fig. 1, im Schnitt, mit zur besseren Veranschaulichung sehr vergrössert eingezeichneten Schichtdicke der Dünnschichten;
Fig. 3 die Abdeckung des Fühlelements nach Fig. 1, im Schnitt, mit zur besseren Veranschaulichung sehr vergrössert eingezeichneten Schichtdicke der Dünnschichten;
Fig. 4 die Abdeckung des Fühlelements nach Fig. 1, in Draufsicht, eine erste Ausführungsform der Elektroden zeigend;
Fig. 5 die Abdeckung des Fühlelements nach Fig. 1, in Draufsicht, eine zweite Ausführungsform der Elektroden zeigend;
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform eines Fühlelements, im Schnitt, mit aus Dünnschichten bestehenden Elektroden, Leiterbahnen und Elektrodenanschlüssen.versehen.
Im nachfolgenden bezieht sich Beispiel I auf Fig. 1, 2, 3 und 4; Beispiel II bezieht sich insbesondere auf Fig. 4; Beispiel III bezieht sich insbesondere auf Fig. 5; auch Beispiel IV und Beispiel V entsprechen der Fig. 5; und Beispiel IV bezieht sich insbesondere auf Fig. 6. In allen Zeichnungen wird auf gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gedeutet.
Beispiel 1
Gemäss Fig. 1,2,3 und 4 besteht ein Fühlelement in der Form einer Dosenlibelle aus einer Küvette 1 und einer Abdekkung 2, die zusammengefügt und verkittet den Behälter des Fühlelements bilden, wobei in Normalstellung die Abdeckung oberhalb der Küvette und im wesentlichen waagrecht zu liegen kommt. Beide Teile sind aus Hartglas (Pyrex). Die Küvette ist annähernd ein zylindrischer Hohlkörper mit Boden, dessen Durchmesser innen 24 mm und aussen 28 mm beträgt. An einer Stelle der Verbindung zwischen Zylinder 11 und Boden 12 ist ein abschmelzbarer Abfüllstutzen 3 vorgesehen. Der Boden 12 ist etwa 2 mm dick. Der obere Rand 13 des Zylinders 11 ist eben geschliffen. Die Abdeckung 2 ist annähernd ein flacher Zylinder, dessen obere Seite 21 eben und dessen untere Seite 22 als Kugelabschnitt von 360 mm Radius geschliffen und poliert ist.
Am zylindrischen Rand 23 gemessen beträgt die Höhe 3 mm. Der Durchmesser beträgt 28 mm, so dass sich Küvette 1 und Abdeckung 2 im äusseren Durchmesser exakt aufeinanderfügen.
Alle Elektroden 40,44 bestehen aus zwei durch Aufdampfen übereinander aufgetragenen Schichten, einer unteren etwa 0,15y dicken Schicht 41 aus 50:50 Ni-Cr-Legierung und einer oberen etwa 0,02, dicken Goldschicht 42. Die Leiterbahnen 43, 45 bestehen aus dem gleichen Dünnschicht-Material und sind nicht abgedeckt. Die Basiselektrode 44 erstreckt sich über den ganzen Boden 12 im Innern der Küvette 1, und eine 1 mm breite Leiterbahn 45 führt von der Basiselektrode längs einer inneren Mantellinie des Zylinders 11, über den Rand 13 und längs einer äusseren Mantellinie bis zu einem etwa in halber Höhe gelegenen Fleck 46 von 5 mm Durchmesser, der als Elektrodenanschluss dient.
Vier kreisförmige Elektroden 40 von 7 mm Durchmesser sind auf der unteren Seite 22 der Abdeckung 2 aufgetragen, und zwar im Viereck mit jeweils 7 mm Abstand vom Zentrum einer Elektrode bis zum Zentrum der Abdeckung. Von jeder Elektrode 40 läuft radial nach aussen eine 1 mm breite Leiterbahn 43, die sich über die entsprechende Mantellinie des Randes 23 und über die obere Seite 21 der Abdeckung 2 bis zu einem Fleck 47 von 5 mm Durchmesser erstreckt, der als Elektrodenanschluss dient.
Die Küvette 1 und die Abdeckung 2 sind aufeinander durch übliches Epoxyharz 5 (Araldit) verkittet. Der daraus gebildete Behälter ist mit einer 1,5 %-igen Lösung von LiC1 in Äthanol 6 gefüllt, wobei eine Gasblase 7 übrigbleibt, die bei Raumtemperatur einen Durchmesser von etwa 14 mm Durchmesser aufweist. In einer optimalen Brückenschaltung wird bei Raumtemperatur und bei einer Speisespannung von 1 Volt (400 Hz) typisch eine lineare Kennlinie von 50 mV/mrad + 10% erreicht.
Beispiel II
Gemäss Fig. 4 ist ein Fühlelement von dem im Beispiel 1 beschriebenen Fühlelement darin abweichend, dass der Durchmesser der auf der Abdeckung aufgetragenen vier Elektroden 5 mm beträgt und der Durchmesser der Gasblase etwa 16 mm beträgt. Es wird typisch eine lineare Kennlinie von 140 mV/mrad + 10% erreicht.
Beispiel 111
Gemäss Fig. 5 ist ein Fühlelement von dem im Beispiel 1 beschriebenen Fühlelement darin abweichend, dass eine andere Elektrodenform für die vier auf die Abdeckung aufgetragenen Elektroden angewendet wird. Diese Elektroden werden aus der senkrechten Projektion eines ebenen Vierecks abgeleitet, das zwei gerade und parallele Seiten von 6 mm Länge in 4 mm Abstand voneinander und zwei kreisbogenförmige Seiten von 7 mm Radius aufweist. Der grösste Abstand zweier gegenüberliegenden Elektroden beträgt 8 mm, so dass die vordere kreisbogenförmige Seite einer Elektrode auf demselben Kreis liegt wie die hintere kreisbogenförmige Seite der gegenüberliegenden Elektrode. Der Durchmesser der Gasblase beträgt bei Raumtemperatur etwa 14 mm.
Es wird typisch eine lineare Kennlinie von 60 mV/mrad + 10% erreicht.
Beispiel IV
Ein Fühlelement ist von dem im Beispiel III beschriebenen Fühlelement darin abweichend, dass andere Abmessungen der Elektroden verwendet werden. Die Länge der geraden Seiten beträgt 4,1 mm, so dass die kreisbogenförmigen Seiten der Elektroden nicht auf denselben Kreisen zu liegen kommen. Es wird typisch eine lineare Kennlinie von 160 mV/mrad i 10% erreicht.
Beispiel V
Ein Fühlelement ist von dem im Beispiel IV beschriebenen Fühlelement darin abweichend, dass die Abdeckung aus Silizium besteht, das mit einer 0,2y dicken, thermisch erzeugten, elektrisch isolierenden Oxydschicht überzogen ist. Es werden die gleichen Resultate wie im Beispiel Iv erreicht.
Beispiel Vl
Gemäss Fig. 6 ist ein Fühlelement von dem im Beispiel III beschriebenen Fühlelement darin abweichend, dass die Basiselektrode und die Leiterbahnen aus reinem Nickel, die vier auf der Abdeckung aufgetragenen Elektroden hingegen aus einer 0,01jet dicken Schicht einer 80:20 Ni-Cr-Legierung bestehen, und als Flüssigkeit Quecksilber verwendet wird. In Normalstellung kommt die Abdeckung 2 unterhalb der Küvette 1 zu liegen. Das Quecksilber bildet auf der Abdeckung einen Flüssigkeitstropfen 8 von etwa 14 mm Durchmesser. Es wird eine annähernd lineare Kennlinie von 50 mV/mrad erreicht.