**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE
1. Elektrisches Feuchtemessgerät zur Messung der rela tiven Feuchte von Gasen oder der Wasseraktivität von Fest stoffen mit einem kapazitiven Messwertaufnehmer (6,7) dadurch gekennzeichnet, dass in unmittelbarer Nähe des
Messwertaufnehmers (6,7) ein Referenzfühler (1) angeordnet ist, dessen Ausgangssignal einen Referenzwert liefert, der ein Mass für die relative Feuchte oder die Wasser aktivität bildet, und dass eine elektronische Schaltung vorgesehen ist, die die mit dem kapazitiven Messwertaufnehmer (6,7) aufgenommenen Messwerte mittels des Referenzwertes in relative Feuchte oder Wasseraktivität transformiert.
2. Elektrisches Feuchtemessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzfühler (1) einen feuchteempfindlichen Körper enthält, dessen elektrische Leitfähigkeit ein Mass für die relative Feuchte oder die Wasseraktivität bildet.
3. Elektrisches Feuchtemessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzfühler (1) ein Quarzfühler ist.
4. Elektrisches Feuchtemessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der feuchteempfindliche Körper eine Schicht ist.
5. Elektrisches Feuchtemessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einem elektrolytischen Festkörper besteht.
6. Verwendung des elektrischen Feuchtemessgerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für die Messung der Wasseraktivität an Einzelproben eines Feststoffes.
7. Verwendung des elektrischen Feuchtemessgerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Nebenzweig eines Produktionsprozesses, wobei zur elektronischen Schaltung eine elektronische Speichereinheit vorgesehen ist, so dass die mit dem kapazitiven Messwertaufnehmer (6,7) aufgenommenen Messwerte mittels der Referenzwerte laufend korrigiert werden.
8. Verwendung des elektrischen Feuchtemessgerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Bestimmung von Sorptionsisothermen an Feststoffen, wobei die mit dem kapazitiven Messwertaufnehmer (6,7) aufgenommenen Messwerte gleichzeitig ein Mass für den Wassergehalt des Feststoffes bildet, und dass eine elektronische Speichereinheit zur elektronischen Schaltung vorgesehen ist, die die aufgenommenen Messpunkte in Wassergehalt und Wasseraktivität speichert.
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Feuchtemessgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Elektrische Feuchtemessgeräte mit kapazitiven Messwertaufnehmern sind z.B. aus dem Buch Feuchtemessung von M.A. Berliner (Moskau, 1973 - übersetzte Version im VEB Verlag Technik, DDR-Berlin) Seite 35 ff. bekannt. Mit der kapazitiven Messmethode wird im wesentlichen die Änderung der Dielektrizitätskonstante des Messgutes erfasst. Um dieselben Messbedingungen für verschiedene Messproben zu erhalten, werden die Proben mit speziellen Vorrichtungen gemahlen und verdichtet. Auf Seiten 45-52 sind verschiedene Typen von kapazitiven Messwertaufnehmern für Probeneinfüllung und für Schüttgüter beschrieben. Um ein universell einsetzbares Feuchtemessgerät für sehr viele Messgüter und in einem sehr weiten Messbereich zu erhalten, wird unter anderem vorgeschlagen, einen einheitlichen Kondensator mit einer Messschaltung zu verwenden, die ein dem jeweiligen Produkt angepasstes Signal liefert.
Dies bedeutet, dass eine grosse Anzahl von Sorptionsisothermen von der Messschaltung reproduziert werden muss. Die oben erwähnten Messwertaufnehmer haben den Nachteil, dass die
Messproben gemahlen und verdichtet werden müssen, um einheitliche Messresultate zu erhalten. Die Messungen selbst sind vom Messgut abhängig, und auch das vorgeschlagene, universelle Feuchtemessgerät ist beschränkt auf die Produkte, deren Sorptionsisothermen abgespeichert sind. Die Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, eine schnelle Messung mittels einem kapazitiven Messwertaufnehmer zu ermöglichen, die unabhängig ist vom jeweiligen Messgut.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine messgutunabhängige Messung erst durch das Erfassen der Wasseraktivität möglich wird. Andererseits sind die bisher bekannten Messmethoden der Wasseraktivität entweder nicht genügend schnell und/oder nicht für kontinuierliche Messungen geeignet. Erst die Kombination der kapazitiven Messmethode mit einer präzisen Wasseraktivitätsmessung ermöglicht kontinuierliche Messungen in der Prozesstechnik oder die rasche Messung von Einzelproben. Vor der eigentlichen Messung wird der Zusammenhang zwischen den Messwerten des kapazitiven Messwertaufnehmers und der Wasseraktivität in dem Messbereich sichergestellt.
Das erfindungsgemässe Feuchtemessgerät hat unter anderem den wichtigen Vorteil, dass keine technischen Hilfsmittel wie Mahlvorrichtung oder Probenverdichter mehr benötigt werden. Die einzige Bedingung ist, dass dieselben räumlichen Messbedingungen für das einzelne Schüttgut oder für die gleichen Messproben gegeben sind. Ein anderer Vorteil der Erfindung ist, dass rasch Einzelproben zuverlässig gemessen werden können, was insbesondere für Qualitätskontrollen sehr wichtig ist. Weitere Vorteile der Erfindung folgen aus der nachstehenden Beschreibung. Dort wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 einen kapazitiven Messwertaufnehmer mit Referenzfühler für Einzelprobenmessungen,
Fig. 2 eine andere Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Feuchtemessgerätes,
Fig. 2a eine Untenansicht des Feuchtemessgerätes in Richtung des Schnittes A-A in Fig. 2, und
Fig. 3 eine Anordnung des Feuchtemessgerätes für kontinuierliche oder semikontinuierliche Messungen.
In Fig. list eine erste Ausführungsform eines elektrischen Feuchtemessgerätes mit kapazitivem Messwertaufnehmer dargestellt. Ein Referenzfühler 1 mit einem Fühlerelement 2 ist gehaltert mit einem Gummiring 3 in einem Schraubdeckel 4, der auf einer Messdose 5 geschraubt ist. Auf der Aussenwand der Messdose 5 sind zwei flächige Elektroden 6 und 7 angebracht, zwischen denen im wesentlichen die elektrische Kapazität eines Messgutes 8 gemessen wird. Die Anschlussdrähte 9 und 9' für den Referenzfühler 1 und für die Elektroden 6 und 7 führen zu einer - nicht dargestellten elektronischen Schaltung. Anhand mindestens zweier unterschiedlicher Messpunkte wird der Zusammenhang zwischen der elektrischen Kapazität und der Wasseraktivität des Messgutes 8 sichergestellt. In einem engeren Messbereich darf ein linearer Verlauf angenommen werden.
In einem weiteren Messbereich sind jedoch mehrere Messpunkte auf der Kurve mit der gemessenen Kapazität und der Wasseraktivität des Messgutes 8 als Parameter benötigt. Diese Kurve entspricht abgesehen von einem Proportionalitätsfaktor - der Sorptionsisotherme des Messgutes 8. Diese Messwerte werden einer elektronischen Speichereinheit zugeführt, die zur elektronischen Messschaltung gehört. Da die vom Referenzfühler 1 gemessene Wasseraktivität stetig mit der gemessenen
elektrischen Kapazität des Messgutes verglichen wird, sind langsame Dichteschwankungen unerheblich.
Mit der oben beschriebenen Messmethode können auch relative Sorptionsisothermen - d.h. Sorptionsisothermen, die auf einem Proportionalitätsfaktor mit der eigentlichen Sorptionsisotherme übereinstimmen - aufgenommen werden.
In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform des Feuchtemessgerätes nach Fig. 1 dargestellt. Die gleichen Elemente haben dieselben Bezugsziffern wie in Fig. 1. Dieses Feuchtemessgerät erfasst die elektrische Kapazität des Messgutes direkt in der Messdose, so dass die Dielektrizitätskonstante der Messdose keinen Einfluss mehr hat auf die Messung.
Fig. 2a zeigt eine Untenansicht des Feuchtemessgerätes nach Fig. 2 in Richtung des Schnittes A-A.
In Fig. 3 ist schematisch eine Anordnung des Feuchtemessgerätes für Produktionsprozesse gezeigt. Die gleichen Elemente haben wieder dieselben Bezugsziffern wie in Fig. 1.
Der Referenzfühler list in einem Zylinder 10 angeordnet, und die Elektroden 6 und 7 sind, ähnlich wie in Fig. 1, flächig auf der Aussenwand des Zylinders 10 aufgebracht. Der Zylinder 10 kann sich dabei in einem Hauptzweig oder in einem Nebenzweig des Produktionsprozesses befinden, je nach dem, ob dies für eine zuverlässige Messung erforderlich ist. Der Referenzfühler list z.B. vom Leitfähigkeitstyp, wie im vorerwähnten Buch Feuchtemessung von M.A. Berliner auf Seite 154 ff. beschrieben ist. Auch kann der Feuchtefühler 1 mit einer feuchteempfindlichen Schicht eines elektrolytischen Festkörpers bestehen, z.B. aus Aluminiumoxid oder Zeolith, wie aus der internationalen Patentanmeldung PCT/CH84/00076 bekannt ist.
Selbstverständlich können auch andere Feuchtefühler, wie z.B. ein Quarzfeuchtefühler, als Referenzfühler für die Erfassung der Wasseraktivität verwendet werden.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. Electrical moisture meter for measuring the relative humidity of gases or the water activity of solids with a capacitive sensor (6,7), characterized in that in the immediate vicinity of
A reference sensor (1) is arranged in the measured value sensor (6, 7), the output signal of which provides a reference value that forms a measure of the relative humidity or water activity, and that an electronic circuit is provided that connects the capacitive measured value sensor (6, 7) the recorded measured values are transformed into relative humidity or water activity using the reference value.
2. Electrical moisture meter according to claim 1, characterized in that the reference sensor (1) contains a moisture-sensitive body, the electrical conductivity forms a measure of the relative humidity or water activity.
3. Electrical moisture meter according to claim 1, characterized in that the reference sensor (1) is a quartz sensor.
4. Electrical moisture meter according to claim 2, characterized in that the moisture-sensitive body is a layer.
5. Electrical moisture measuring device according to claim 4, characterized in that the layer consists of an electrolytic solid.
6. Use of the electrical moisture meter according to one of claims 1 to 5 for the measurement of water activity on individual samples of a solid.
7. Use of the electrical moisture measuring device according to one of claims 1 to 5 in a secondary branch of a production process, wherein an electronic storage unit is provided for the electronic circuit so that the measured values recorded with the capacitive measuring sensor (6, 7) are continuously corrected by means of the reference values.
8. Use of the electrical moisture measuring device according to one of claims 1 to 5 for determining sorption isotherms on solids, wherein the measured values recorded with the capacitive measuring sensor (6, 7) simultaneously form a measure of the water content of the solid, and that an electronic storage unit for electronic Circuit is provided that stores the recorded measurement points in water content and water activity.
The invention relates to an electrical moisture meter according to the preamble of claim 1.
Electrical moisture meters with capacitive sensors are e.g. from the book Moisture Measurement by M.A. Berliner (Moscow, 1973 - translated version by VEB Verlag Technik, GDR-Berlin) page 35 ff. The capacitive measuring method essentially records the change in the dielectric constant of the measured material. In order to obtain the same measurement conditions for different measurement samples, the samples are ground and compacted using special devices. Different types of capacitive sensors for sample filling and bulk solids are described on pages 45-52. In order to obtain a universally usable moisture measuring device for a large number of measured materials and in a very wide measuring range, it is proposed, among other things, to use a uniform capacitor with a measuring circuit which delivers a signal adapted to the respective product.
This means that a large number of sorption isotherms must be reproduced by the measuring circuit. The sensors mentioned above have the disadvantage that the
Measurement samples have to be ground and compacted in order to obtain uniform measurement results. The measurements themselves depend on the material to be measured, and the proposed, universal moisture measuring device is also limited to the products whose sorption isotherms are stored. The object of the invention is therefore to enable rapid measurement by means of a capacitive sensor, which is independent of the particular material to be measured.
According to the invention, this object is achieved by the features of patent claim 1.
The invention is based on the knowledge that a measurement-independent measurement is only possible by detecting the water activity. On the other hand, the previously known methods of measuring water activity are either not fast enough and / or are not suitable for continuous measurements. Only the combination of the capacitive measurement method with a precise water activity measurement enables continuous measurements in process technology or the rapid measurement of individual samples. Before the actual measurement, the relationship between the measured values of the capacitive sensor and the water activity in the measuring range is ensured.
The moisture measuring device according to the invention has the important advantage, among other things, that no technical aids such as grinding device or sample compressor are required. The only condition is that the same spatial measurement conditions are given for the individual bulk goods or for the same measurement samples. Another advantage of the invention is that individual samples can be measured reliably quickly, which is particularly important for quality controls. Further advantages of the invention follow from the description below. There, the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing.
It shows:
1 shows a capacitive transducer with a reference sensor for individual sample measurements,
2 shows another embodiment of the moisture measuring device shown in FIG. 1,
Fig. 2a is a bottom view of the moisture meter in the direction of section A-A in Fig. 2, and
Fig. 3 shows an arrangement of the moisture meter for continuous or semi-continuous measurements.
In Fig. List a first embodiment of an electrical moisture meter with capacitive sensor is shown. A reference sensor 1 with a sensor element 2 is held with a rubber ring 3 in a screw cap 4, which is screwed onto a load cell 5. On the outer wall of the load cell 5, two flat electrodes 6 and 7 are attached, between which the electrical capacitance of a material 8 to be measured is essentially measured. The connecting wires 9 and 9 'for the reference sensor 1 and for the electrodes 6 and 7 lead to an electronic circuit (not shown). The relationship between the electrical capacity and the water activity of the measured material 8 is ensured on the basis of at least two different measuring points. A linear course can be assumed in a narrower measuring range.
In a further measuring range, however, several measuring points on the curve with the measured capacity and the water activity of the material to be measured 8 are required as parameters. Apart from a proportionality factor, this curve corresponds to the sorption isotherm of the measured material 8. These measured values are fed to an electronic storage unit which belongs to the electronic measuring circuit. Since the water activity measured by the reference sensor 1 continuously with the measured
electrical capacitance of the measured material is compared, slow density fluctuations are irrelevant.
With the measurement method described above, relative sorption isotherms - i.e. Sorption isotherms, which correspond to the actual sorption isotherm on a proportionality factor.
FIG. 2 shows another embodiment of the moisture measuring device according to FIG. 1. The same elements have the same reference numerals as in FIG. 1. This moisture measuring device detects the electrical capacitance of the measured material directly in the load cell, so that the dielectric constant of the load cell no longer has any influence on the measurement.
Fig. 2a shows a bottom view of the moisture meter according to Fig. 2 in the direction of section A-A.
An arrangement of the moisture measuring device for production processes is shown schematically in FIG. 3. The same elements again have the same reference numbers as in FIG. 1.
The reference sensor is arranged in a cylinder 10, and the electrodes 6 and 7 are, similarly as in FIG. 1, applied to the surface of the cylinder 10. The cylinder 10 can be located in a main branch or in a secondary branch of the production process, depending on whether this is necessary for a reliable measurement. The reference sensor is e.g. of the conductivity type, as described in the aforementioned book Moisture Measurement by M.A. Berliner on page 154 ff. The moisture sensor 1 can also consist of a moisture-sensitive layer of an electrolytic solid, e.g. made of aluminum oxide or zeolite, as is known from the international patent application PCT / CH84 / 00076.
Of course, other humidity sensors, such as a quartz moisture sensor, can be used as a reference sensor for the detection of water activity.