DE10134517B4

DE10134517B4 - Verfahren zur quantitativen Erfassung von Eigenschaften einer Flüssigkeit, die das dielektrische Verhalten dieser Flüssigkeit beeinflussen

Info

Publication number: DE10134517B4
Application number: DE10134517A
Authority: DE
Inventors: Stefan Reich
Original assignee: Captron Electronic GmbH
Current assignee: Captron Electronic GmbH
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2021-07-17
Also published as: DE10134517A1

Abstract

Verfahren zur quantitativen Erfassung von Eigenschaften einer Flüssigkeit, die das dielektrische Verhalten dieser Flüssigkeit beeinflussen, bei dem ein Messkreis, der von der Kapazität einer von der Flüssigkeit durchsetzten Elektrodenanordnung und einer Induktivität gebildet wird, lose an einen Hochfrequenzgenerator angekoppelt ist und mit einer im Vergleich zur Frequenz des Hochfrequenzgenerators niedrigeren Frequenz (Tastfrequenz) periodisch stark bedampft wird, dass das die Differenzspannung (U₁₂) zwischen der Ausgangsspannung des Hochfrequenzgenerators und des Messkreises darstellende Ausgangssignal eines zum Koppelglied zwischen Hochfrequenzgenerator-Ausgang und Messkreis parallel geschalteten Amplitudendemodulators (Gleichrichters) eine mit der Tastfrequenz periodische, sprunghafte Amlpitudenänderung erfährt, aus der ein Messwert für die Dielektrizitätszahl der Flüssigkeit abgeleitet wird, der für die quantitative Erfassung der Kapazität des Messkreises ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Dämpfung des Messkreises gemessen wird und dass ein so erhaltene Zusatzmesswert in die Berechnung der Dielektrizitätszahl als Korrekturgröße eingeht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Obergriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Ein solches Verfahren ist aus der DE-PS 38 22 344 bekannt und dient insbesondere dazu, die Kapazität einer speziellen, in dieser Patentschrift offenbarten Elektrodenanordnung zu messen, um aus dem Kapazitäts-Wert die Dielektrizitätszahl einer die Elektrodenanordnung durchströmenden Flüssigkeit zu ermitteln, die im folgenden kurz als „Meßflüssigkeit" bezeichnet wird und deren Zusammensetzung den Wert der Dielektrizitätzahl beeinflußt.
Ein besonders wichtiger Anwendungsfall ist die Überwachung und automatische Nachregelung des Alkoholgehaltes von Alkohol/Wasser-Mischungen, wie sie als sogenannte Feuchtemittel beim Offsetdruck eingesetzt werden. Da sich die Dielektrizitätszahl von Wasser um einen Faktor größer 10 von der des Alkohols unterscheidet, läßt sich jedes Prozent Alkohol durch eine eindeutige und relativ hohe Änderung der Dielektrizitätszahl des Flüssigkeitsgemisches und damit der Kapazität der Elektrodenanordnung messen.
Diese Messung erfolgt beim Stand der Technik in der Weise, daß zur Kapazität der Elektrodenanordnung eine Spule parallel geschaltet wird, so daß diese beiden Komponenten einen im folgenden als „Meßkreis" bezeichneten Schwingkreis bilden, dessen Gesamtkapazität durch eine parallel zur Spule liegende Kapazitätsdiodenschaltung verstimmbar ist. Über einen Koppelkondensator ist dieser Meßkreis lose an einen Hochfrequenz-Oszillator gekoppelt, von dem er zum Schwingen angeregt wird. Die am Koppelkondensator abfallende Spannung wird mit Hilfe eines Gleichrichters gemessen und dann verstärkt.
Weiterhin sieht die bekannte Schaltungsanordnung einen Niederfrequenz-Oszillator vor, der ein im vorliegenden Zusammenhang als Tastsignal bezeichnetes, niederfrequentes Rechtecks-Impulssignal erzeugt, durch das ein zum Meßkreis paralleler Kurzschlußschalter periodisch geöffnet und geschlossen wird. Unter der Voraussetzung, daß der die Elektrodenanordnung umfassende Meßkreis bei geöffnetem Kurzschlußschalter relativ stark bedämpft ist und/oder mit dem Hochfrequenz-Oszillator in Resonanz schwingt, ist bei geöffnetem Kurzschlußschalter die Amplitude der am Koppelkondensator abfallenden Spannung gleich der Ausgangsspannung des Hochfrequenz-Oszillators. Ist der Meßkreis jedoch aufgrund einer Änderung seiner Elektroden-Kapazität gegen den Resonanzfall verstimmt, so tritt beim Schließen des Kurzschlußschalters ein Amplitudensprung auf, dessen Höhe ein Maß für die Verstimmung darstellt. Mit Hilfe eines ebenfalls vom Niederfrequenz-Oszillator gesteuerten, getakteten Gleichrichters wird die Höhe dieses Amplitudensprunges gemessen und mit Hilfe eines integrierenden Stellgliedes dazu verwendet, die steuerbare Kapazität der Kapazitätsdiodenschaltung so zu verändern, daß die Gesamtkapazität des Meßkreises wieder auf den Resonanzfall eingeregelt wird. Die vom integrierenden Stellglied abgegebene Spannung stellt ein Maß für die durch den Regelvorgang beseitigte Kapazitätsveränderung und damit auch für die gegenüber einem Ausgangswert eingetretene Änderung der Dielektrizitätszahl der Meßflüssigkeit dar. Der interessierende Meßwert (Dielektrizitätszahl bzw. Mischungsverhältnis der Meßflüssigkeit) wird somit durch Verwendung eines Regelkreises gewonnen.
Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, daß die Genauigkeit der mit seiner Hilfe durchgeführten Kapazitäts- bzw. Dielektrizitätszahl-Messung in sehr starkem Maße vom Leitwert der Meßflüssigkeit abhängt. So lange dieser Leitwert nur in engen Grenzen schwankt, kann sein Einfluß mit Hilfe eines Anfangs-Abgleiches klein gehalten werden. Starke Änderungen des Leitwertes würden ohne entsprechende Korrekturmaßnahmen zu einem erheblichen Fehler des Meßwertes für die Dielektrizitätszahl führen. Dies wird durch die Verwendung eines Regelkreises vermieden, indem als Meßwert nicht direkt die Amplitude der am Koppelkondensator abfallenden Spannung sodern das aus dem Stellglied stammende Signal herangezogen wird, das nur die für die Ausregelung aufgetretener Änderungen der Dielektrizitätszahl erforderliche Kapazitätsänderung der Kapazitätsdiodenschaltung entspricht.
Hierdurch lassen sich jedoch weitere störende Einflüsse des Leitwertes auf die Messung nicht erfassen, die daraus resultieren, daß in der Elektrodenanordnung physikalische Wechselwirkungen zwischen Dielektrizitätszahl und Leitwert auftreten, unter anderem bedingt durch die Eigenkapazität der zwischen den Elektroden angeordneten Blenden sowie durch Eigenschaften von der Flüssigkeit zu gesetzten Chemikalien. Ferner hängt auch die Kapazität einer Kapazitätsdiode von der Amplitude ab.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß auch bei starken Schwankungen des Leitwertes der Meßflüssigkeit eine Kapazitäts- bzw. Dielektrizitätzahl-Messung mit hoher Genauigkeit möglich wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im Anspruch 1 niedergelegten Merkmale vor.
Diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen liegt die Erkenntnis zugrunde, daß mit Hilfe der Dämpfungsmessung des Meßkreises ein den Leitwert und seine Änderungen erfassender Korrekturwert für die Meßwerte anderer Flüssigkeitseigenschaften, insbesondere der Dielektrizitätszahl gewonnen werden kann.
Durch die Dämpfungsmessung, die erfindungsgemäß in unterschiedlicher Weise erfolgen kann, ist es somit möglich, den Einfluß des Leitwertes auf andere Flüssigkeitseigenschaften, insbesondere die Dielektrizitätszahl zu kompensieren.
Ein besonderer Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, daß sie in zweifacher Weise eine Genauigkeitsverbesserung der Dielektrizitätszahl-Messung erlaubt.
Zwar ist aus der DE 37 09 665 C2 ein Verfahren zum Analysieren von in einer inerten, praktisch elektrisch nicht leitenden Flüssigkeit gelösten oder suspendierten Stoffen bekannt, bei dem die Dämpfung mehrerer Schwingkreise zwischen 50 kHz und 22 GHz gemessen wird, um aus den bei den verschiedenen Frequenzen erfassten Dämpfungscharakteristiken auf Menge und/oder Art des gelösten oder suspendierten Stoffes zu schließen.
Demgegenüber wird bei der vorliegenden Erfindung zur quantitativen Erfassung von Eigenschaften einer Flüssigkeit, die das dielektrische Verhalten dieser Flüssigkeit beeinflussen, nach dem eingangs geschilderten, sehr speziellen Verfahren primär die Dielektrizitätszahl abgeleitet, die allerdings in gewissen Fällen mit diesem Verfahren allein nicht genau genug ermittelt werden kann. Zur Verbesserung der Messgenauigkeit wird daher gemäß der Erfindung zusätzlich die Dämpfung des Messkreises gemessen und der sich hieraus ergebende zusätzliche Messwert (entweder der Dämpfungswert selbst oder der aus ihm abgeleitete Leitwert) als Korrekturgröße verwendet, die in die Berechnung der Dielektrizitätszahl eingeht.
Durch die Eliminierung des unmittelbaren Einflusses des Leitwertes auf die Dielektrizitätszahl-Messung wird nämlich nicht nur dieser Störfaktor beseitigt, sondern auch die einschränkende Bedingung des Standes der Technik überwunden, daß der Meßkreis bei geöffnetem Kurzschlußschalter relativ stark bedämpft sein muß. Je weniger der Meßkreis bedämpft ist, um so stärker ändert sich die zur Ermittlung der Dielektrizitätszahl dienende Meßspannung im Verhältnis zur jeweiligen Änderung der Dielektrizitätszahl. Größere Änderungen der Meßspannung heben sich aber besser von Schwankungen ab, die durch andere Störfaktoren bewirkt werden, wodurch sich deren Einfluß auf die Meßgenauigkeit ebenfalls stark verringert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Dämpfung des Schwingkreises durch Messung der Amplitude der am Meßkreis auftretenden Hochfrequenzspannung erfaßt.
Geschieht dies dadurch, daß in der oben geschilderten Weise ein zum Meßkreis paralleler Kurzschlußschalter periodisch geöffnet und geschlossen wird, so wird vorzugsweise die Amplitude der am Schwingkreis abfallenden Hochfrequenzspannung mit Hilfe eines weiteren Gleichrichters gemessen, dessen Ausgangssignal dann ebenfalls eine mit der Tastfrequenz periodische, sprunghafte Amplitudenänderung zeigt.
Die jeweils eine sprunghafte Amplitudenänderung zeigenden Ausgangssignale der beiden Gleichrichter können dann so, wie dies für die zur Messung der Dielektrizitätszahl verwendete Spannung aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist, auf analoge Weise jeweils mit Hilfe eines eigenen, mit der Tastfrequenz getakteten Gleichrichters ausgewertet werden.
Alternativ dazu ist es aber auch möglich, diese beiden Signale mit Hilfe jeweils eines eigenen Analog/Digitalwandlers in digitale. Form zu überführen und in dieser weiter zu verarbeiten.
Unabhängig davon wird bei einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung die aus dem Stand der Technik bekannte, und oben erläuterte Regelschleife zur Gewinnung des Meßwertes für die Dielektrizitätszahl beibehalten. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß die Sollgröße für die Steuerspannung, mit welcher die Gesamtkapazität des Meßkreises beim Auftreten von Abweichungen wieder auf einen vorgegebenen Wert eingeregelt wird, in Abhängigkeit von der die Dämpfung des Meßkreises bzw. den Leitwert der Meßflüssigkeit wiedergebenden, gemessenen Spannung variabel ist. Die betreffende Funktion kann in einen Eichvorgang ermittelt werden, bei dem der Meßkreis in definierter Weise unterschiedlichen, bekannten Dämpfungen unterworfen wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß verschiedene Eichflüssigkeiten mit unterschiedlichen, bekannten Leitwerten verwendet werden.
Zusätzlich zu dieser Verwendung des Dämpfungsmeßwertes als Korrekturgröße für den Meßwert der Dielektrizitätszahl kann aus ihm auch ein konkreter Meßwert für den Leitwert der Meßflüssigkeit abgeleitet und zur Anzeige gebracht werden.
Die Berechnung des Leitwertes kann nach der Gleichung L = (U_1MAX – U₁)/(U₁R) erfolgen, wobei U₁ der momentane Meßkreis-Spannungsmeßwert, U_1MAX die in einem Abgleichvorgang bei sehr hochohmiger Flüssigkeit gemessene, maximale Meßkreisspannung und R der Widerstandswert eines im Meßkreis vorhandenen Dämpfungswiderstandes ist.
In Weiterführung der oben erwähnten digitalen Auswertung der sprunghaften Amplitudenänderungen der beiden Amplitudendemodulator-Ausgangssignale können die Dielektrizitätszahl und/oder der Leitwert der Meßflüssigkeit numerisch anhand von durch Eichmessungen gewonnenen Funktionen berechnet bzw. aus Wertetabellen entnommen werden. Dabei ist besonders bevorzugt, daß in die Berechnung der Dielektrizitätszahl die ermittelte Dämpfung bzw. der aus ihr abgeleitete Leitwert als Korrekturgröße eingeht.
Eine Alternative, die Dämpfung des Meßkreises zu ermitteln, besteht darin, daß die Gesamtkapazität des Meßkreises zwischen zwei bekannten Werten wenigstens einmal, vorzugsweise aber periodisch mit einer vergleichsweise niederen Frequenz hin und her geschaltet wird. Es wurde bereits erwähnt, daß die Größe der Änderung der am Koppelkondensator abfallenden Spannung bei gegebener Änderung der Meßkreiskapazität vom momentan herrschenden Dämpfungs- bzw. Leitwert abhängt. Wird also die Meßkreiskapazität um einen bekannten Wert geändert, so kann aus der dabei auftretenden Änderung der am Koppelkondensator abfallenden Spannung die momentane Dämpfung des Meßkreises bzw. der momentane Leitwert der Meßflüssigkeit ermittelt werden, wenn der betreffende wertemäßige Zusammenhang zuvor durch Eichmessungen erfaßt wurde. Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, die ohne einen zweiten Gleichrichter auskommt, kann außerdem auf die aus dem Stand der Technik bekannte Regelschleife verzichtet werden, wahlweise auch auf den zum Meßkreis parallelen Kurzschlußschalter und den getakteten Gleichrichter.
Der Zusammenhang zwischen der am Koppelkondensator abfallenden Differenzspannung mit der Kapazität der Elektrodenanordnung wird durch Eichmessungen erfaßt und elektronisch gespeichert, so daß beim eigentlichen Meßvorgang die Dielektrizitätszahl aus dieser Spannung unter Berücksichtigung der herrschenden Dämpfung durch Berechnung oder Nachschlagen in entsprechenden Festwertspeichertabellen ermittelt werden kann.
Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:
1 ein stark schematisiertes Blockschaltbild einer überwiegend analog arbeitenden Schaltungsanordnung zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer Regelschleife zur Gewinnung von Dielektrizitätszahl-Meßwerten,
2 im Detail einen Amplitudendemodulator (Gleichrichter), wie er in der Schaltungsanordnung nach 1 mehrfach Verwendung findet,
3 im Detail einen Hochfrequenzgenerator, wie er in der Schaltungsanordnung nach 1 Verwendung finden kann,
4 ein Zeigerdiagramm der Spannungen im komplexen Zahlenraum zur Erläuterung der Funktionsweise der Schaltungsanordnungen aus den 1, 6 und 7,
5 im Detail einen getakteten Gleichrichter, wie er bei der Schaltungsanordnung nach 1 Verwendung findet,
6 eine der Schaltungsanordnung aus 1 ähnliche Schaltungsanordnung, die jedoch überwiegend digital und mit numerischer Berechnung arbeitet und ebenfalls eine Regelschleife für die Gewinnung von Meßwerten umfaßt, und
7 eine Schaltungsanordnung, bei der zur Gewinnung von Meßwerten keine Regelschleife verwendet wird und die Signalverarbeitung nahezu ausschließlich digital und durch numerische Berechnung erfolgt.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche Schaltungskomponenten der verschiedenen Ausführungsbeispiele die gleichen Bezugszeichen verwendet.
In den 1, 6 und 7 ist jeweils ein Meßkreis 1 dargestellt, dessen Hauptkomponenten die Kapazität C_E einer Elektrodenanordnung 3 und die Induktivität L einer hierzu parallel geschalteten Spule 4 sind.
Die Elektrodenanordnung 3 ist nur als einfacher Block wiedergegeben. Ihr konkreter Aufbau ist in der deutschen Patentschrift 38 22 344 beschrieben. Wesentlich ist hier nur, daß diese Elektrodenanordnung 3 von einer Meßflüssigkeit durchströmt wird, die variierende dielektrische Eigenschaften besitzt. Zu diesen Eigenschaften gehören insbesondere die Dielektrizitätszahl, die beispielsweise bei Wasser/Alkohol-Gemischen ein Maß für das Mischungsverhältnis bzw. den Alkoholgehalt darstellt, sowie der Leitwert, der durch die aufgrund von Verunreinigungen in der Meßflüssigkeit vorhandene Ionenmenge bestimmt wird. Dieser Leitwert bzw. ein seine Größe darstellendes elektrisches Signal kann je nach Anwendungsfall entweder für sich allein und/oder als Korrekturgröße für den Meßwert der Dielektrizitätszahl gewonnen und ausgewertet werden.
Parallel zur Spule 4 sind ein Widerstand 5 und eine Kapazitätsdioden-Schaltung 6 geschaltet Letztere besitzt eine Kapazität C_V, deren Wert durch ein auf der Steuerleitung 8 zugeführtes Spannungssignal verändert werden kann, wie dies im folgenden noch genauer erläutert wird.
Die Gesamtkapazität des Meßkreises 1 wird durch die Summe der beiden Kapazitäten C_E und C_V gebildet, so daß durch die Änderung der letzteren die Resonanzfrequenz des Meßkreises 1 verändert werden kann.
Die Anregung des Meßkreises 1 erfolgt mit Hilfe eines Hochfrequenzgenerators 10, mit dessen Hochfrequenzausgang der Meßkreis 1 über einen Koppelkondensator 12 lose gekoppelt ist.
Der mit der Kapazität C_E der Elektrodenanordnung 3 in Reihe liegende Kondensator 13 dient dazu, die Wirkung der Induktivität des Koaxial-Kabels (nicht darge stellt) zu kompensieren, das die Komponenten des Meßkreises 1 mit der räumlich getrennt angeordneten Elektrodenanordnung verbindet.
Parallel zum Koppelkondensator 12 ist ein Amplitudendemodulator (Gleichrichter) 14 geschaltet, der, wie man der 2 entnimmt, aus einer zwischen seinen Eingängen E₁ und E₂ liegenden Reihenschaltung eines Kondensators 17 und einer Diode 18 besteht, deren Verbindungspunkt über einen vergleichsweise hochohmigen Widerstand 7 mit der positiven Versorgungsspannung +V und über eine zum Abkoppeln des HF-Anteils dienende Seienschaltung aus einem im Vergleich zum Widerstand 7 niederohmigen Widerstand 9 und einem Konensator 11 mit Masse verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen Widerstand 9 und Kondensator 11 ist an den Ausgang A gelegt, an dem eine die Amplitude der am Koppelkondensator 12 auftretenden Hochfrequenzspannung U₁₂ darstellende gleichgerichtete Spanung zur Verfügung steht.
Zur Messung der Amplitude der vom Hochfrequenzgenerator 10 abgegebenen Spannung U₁₀ ist ein weiterer Gleichrichter 14' zwischen den Ausgang des Hochfrequenzgenerators 10 und Masse geschaltet, der den gleichen Aufbau wie der Gleichrichter 14 besitzt. Sein Ausgangssignal kann dem negativen Eingang eines Differenzverstärkers 16 zugeführt werden, an dessen positiven Eingang das vom Gleichrichter 14 abgegebene Signal anliegt, so daß am Ausgang des Differenzverstärkers 16 als Spannungssignal U₁₆ die Differenz zwischen der Amplitude der am Koppelkondensator 12 auftretenden Hochfrequenzspannung U₁₂ und der Amplitude der vom Hochfrequenzgenerator 10 abgegebenen Spannung U₁₀ erscheint.
Sinn dieser Anordnung ist es, das Spannungssignal U₁₆, das zur Gewinnung eines Meßwertes für die Dielektrizitätszahl der durch die Elektrodenanordnung 3 strömenden Meßflüssigkeit weiter ausgewertet wird, von Schwankungen der Hochfrequenzspannung U₁₀ zu befreien, um die Meßgenauigkeit zu steigern.
Da diese Schwankungen zum Teil auch auf eingestreuten Störungen beruhen, werden die beiden Gleichrichter vorzugsweise in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander angeordnet, damit sie diesen Störeinflüssen in gleicher Weise ausgesetzt sind und diese durch die Differenzbildung herausfallen.
Alternativ kann das vom Gleichrichter 14' abgegebene Signal auch über die gestrichelt gezeichnete Leitung 19 an einen Signaleingang des Hochfrequenzgenerators 10 gelegt werden, der dann den in 3 gezeigten Aufbau besitzt.
In diesem Fall umfaßt der Hochfrequenzgenerator 10 neben dem eigentlichen Hochfrequenzoszillator 20 einen dessen Ausgang nachgeschalteten VCA 22 (Verstärker mit spannungsgesteuertem Verstärkungsfaktor), der die Hochfrequenzspannung U₁₀ abgibt. Weiterhin enthält der Hochfrequenzgenerator 10 einen Komparator 24, an dessen einen Eingang ein Sollwertsignal V_S anliegt, wel ches den Amplitudensollwert der Hochfrequenzspannung U₁₀ vorgibt, und dessen anderem Eingang über die Leitung 19 der vom Gleichrichter 14' gemessene Amplitudenwert zugeführt wird. Es ist hier also zusätzlich zu der weiter unten erläuterten Regelschleife zur Gewinnung von Meßwerten eine weitere Regelschleife vorgesehen, mit deren Hilfe die Amplitude der Hochfrequenzspannung U₁₀ mit sehr hoher Genauigkeit auf einem konstanten Wert gehalten werden kann. In diesem Fall ist die oben beschriebene Differenzbildung zwischen den Ausgangssignalen der Gleichrichter 14 und 14' nicht erforderlich und es genügt, wenn der Verstärker 16 zur Erzeugung des Spannungssignals U₁₆ das Ausgangssignal des Gleichrichters 14, d. h. also den Amplitudenwert der am Koppelkondensator 12 abfallenden Spannung U₁₂ verstärkt.
Während die bisher gegebene Beschreibung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in identischer Weise für alle drei in den 1, 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiele zutrifft, gelten die folgenden Erläuterungen nur noch für die 1 und 6.
Bei den in diesen Figuren. dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein dritter Gleichrichter 14'' vorgesehen, der zwischen die die Spannung des Meßkreises 1 führende Signalleitung 26 und Masse geschaltet ist und mit dessen Hilfe die Amplitude der Meßkreisspannung U₁ gemessen werden kann. Dieser Gleichrichter 14'' besitzt ebenfalls den in 2 gezeigten Aufbau. Das an seinem Ausgang erscheinende Signal wird durch einen Verstärker 28 zur Erzeugung des Spannungssignals U₂₈ verstärkt, das zur Gewinnung sowohl eines Meßwertes für den Leitwert der Meßflüssigkeit als auch einer Korrekturgröße für den aus dem Spannungssignal U₁₆ abgeleiteten Meßwert für die Dielektrizitätszahl dieser Meßflüssigkeit verwendet werden kann.
Falls die Ausgangsspannung des Hochfrequenzgenerators 10 nicht auf einen konstanten Wert geregelt wird, erfolgt vorzugsweise ebenfalls eine Korrektur der Ausgangsspannung des Gleichrichters 14'' mit der des Gleichrichters 14' mit einer (nicht dargestellten) Schaltung zur Quotientenbildung.
Wie in der deutschen Patentschrift 38 22 344 beschrieben, werden die Meßwerte für die Dielektrizitätszahl der Meßflüssigkeit auch bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch gewonnen, daß ein Niederfrequenz-Oszillator 30 ein niederfrequentes Rechtecks-Impulssignal (Tastsignal) erzeugt, das einerseits einem steuerbaren Schalter 31, mit dessen Hilfe der Meßkreis 1 kurzgeschlossen, das heißt so bedämpft werden kann, daß seine Schwingung völlig zum Erliegen kommt, und andererseits einem ersten getakteten Gleichrichter 33 zugeführt wird, dessen Aufbau und Funktion in Verbindung mit 5 weiter unten erläutert wird.
Im Zeigerdiagramm der 4 sind die Meßkreisspannung U₁, die Hochfrequenzgenerator-Spannung U₁₀ und ihre am Koppelkondensator 12 abfallende Diffe renzspannung U₁₂ in ihrer relativen Phasenlage für verschiedene Abstimmungen des Meßkreises dargestellt. Im Resonanzfall besteht zwischen U₁ und U₁₂ eine Phasenverschiebung von 90°, so daß die Spitze des Zeigers U₁ und die Basis des Zeigers U₁₂ auf dem Thales-Kreis 34 über dem Zeiger U₁₀ liegen.
Durch das mit Hilfe des Niederfrequenz-Oszillators 30 periodisch erfolgende Öffnen und Schließen des Schalters 31 erfährt im allgemeinen das Spannungssignal U₁₂ einen mit der Tastfrequenz auftretenden, periodischen Amplitudensprung, da bei geschlossenem Schalter 31 die Spannung U₁ gleich Null und somit U₁₂ gleich U₁₀ wird, während der Mittelpunkt des Thales-Kreises auf der Mitte des Zeigers U₁₀ liegt. Somit gilt die in der Deutschen Patentschrift 38 22 344 getroffene Annahme, daß die Amplituden von U₁₂ und U₁₀ permanent gleichgesetzt werden, können, nur dann, wenn U₁ bei geöffnetem Schalter 31 eine gegenüber U12 kleine Amplitude aufweist. Schränkt man das Meßverfahren durch diese Bedingung ein, so treten auch bei größeren Änderungen der Dielektrizitätszahl der Meßflüssigkeit nur kleine Amplitudensprünge der Spannung U₁₂ auf.
Es ist klar, daß sich die Amplitudensprünge der Spannung U₁₂ in entsprechenden Amplitudensprüngen des Ausgangssignals U₁₆ des Verstärkers 16 wiederfinden.
Dieses Signal U₁₆ liegt am Eingang E des in 5 dargestellten getakteten Gleichrichters 33, und gelangt von dort zu einem Koppelkondensator 36, dessen gegenüberliegende Seite über einen ersten steuerbaren Schalter 38 mit einem zwischen dem Ausgang A und Masse liegenden Speicherkondensator 37 und über einen zweiten steuerbaren Schalter 39 mit Masse verbunden werden kann. Die beiden steuerbaren Schalter 38, 39 werden mit Hilfe des über den Anschluß T zugeführten Tastsignals des Niederfrequenz-Oszillators 30 gegensinnig geöffnet und geschlossen, wie dies durch die einerseits durchgezogenen und andererseits gestrichelten Verbindungslinien zwischen ihren Ein- und Ausgängen angedeutet ist. Somit wird auf dem Speicherkondensator 37 eine Gleichspannung ΔU₁₆ gespeichert und am Ausgang A abgegeben, die der Höhe der am Ausgang des Verstärkers 16 auftretenden Amplidtudensprünge entspricht.
Zur Ausbildung der oben erwähnten Regelschleife für die Gewinnung von Meßwerten der Dielektrizitätszahl wird, wie dies aus der Deutschen Patentschrift 38 22 344 bekannt ist, die die Höhe der Amplitudensprünge darstellende Spannung ΔU₁₆ dem Eingang eines Stellgliedes 42 zugeführt, das über eine Leitung 45 eine Sollwertvorgabe erhält. Weicht die Eingangsspannung ΔU₁₆ des Stellgliedes 42 von diesem Sollwert ab, so verändert das Stellglied 42 seine auf der Steuerleitung 8 abgegebene Ausgangsspannung solange, bis auf Grund der dadurch bewirkten Änderung der Gesamtkapazität C_V + C_E des Meßkreises 1 und der damit verbundenen Änderungen der Spannungen U₁₂, U₁₆ und ΔU₁₆ letztere wieder mit dem auf der Leitung 45 vorgegebenen Sollwert übereinstimmt.
Da eine derart ausgeregelte Änderung der Gesamtkapazität C_V + C_E des Meßkreises 1 auf einer Änderung der Dielektrizitätszahl und somit der Zusammensetzung der Meßflüssigkeit beruht, kann die vom Stellglied 42 auf der Steuerleitung 8 abgegebene Spannung als Maß für die Dielektrizitätszahl und somit beispielsweise für das Mischungsverhältnis Wasser/Alkohol der Meßflüssigkeit verwendet werden. Sie wird daher am Ausgang D für eine weitere Verarbeitung und/oder Anzeige zur Verfügung gestellt.
Ein wesentlicher Unterschied zu der aus der Deutschen Patentschrift 38 22 344 bekannten Schaltungsanordnung besteht darin, daß gemäß der Erfindung die am Meßkreis 1 auftretende Spannung U₁ ebenfalls durch einen Gleichrichter 14'' gemessen (gegebenenfalls korrigiert) und in einem Verstärker 28 verstärkt wird. Die am Ausgang dieses Verstärkers aufgrund des periodischen Öffnens und Schließens des steuerbaren Schalters 31 auftretenden Amplitudensprünge werden einem weiteren getakteten Gleichrichter 33' zugeführt, der ebenfalls den in 5 gezeigten Aufbau besitzt.
Die am Ausgang des weiteren getakteten Gleichrichters 33' erscheinende Spannung ΔU₂₈ stellt ein Maß für den Leitwert der Meßflüssigkeit dar. Der Kehrwert dieses Leitwertes bildet einen Parallelwiderstand zum Widerstand 5. Je kleiner dieser Parallelwiderstand ist, um so stärker wird der Meßkreis 1 bedämpft. Dies ist in 4 durch die Kreise K₁, K₂, K₃ dargestellt, die durch den Ursprung O verlaufen. Je kleiner der Durchmesser eines solchen Kreises K_n ist, um so stärker ist die durch ihn dargestellte Bedämpfung des Meßkreises 1 und um so größer ist der jeweilige Leitwert.
In 4 sind unterschiedliche Leitwerte, die unterschiedliche Dämpfungen des Meßkreises 1 und damit unterschiedliche Amplituden der Meßkreisspannung U₁ bewirken, durch die unterschiedlichen Radien der Kreise K₁, K₂, K₃ dargestellt. Für den konkret wiedergegebenen Fall ist angenommen, daß ein relativ kleiner Leitwert vorhanden ist, und somit die Spitze des Zeigers U₁ auf dem Kreis K₃ mit dem größten Durchmesser liegt. Wird der Meßkreis 1 durch Schließen des Schalters 31 total bedämpft, so wird die Länge des Zeigers U₁ gleich 0 und am Ausgang des getakteten Gleichrichters 33' tritt eine diesem Amplitudensprung entsprechende Gleichspannung ΔU₂₈ auf. Man sieht, daß dann, wenn die Spitze des Zeigers U₁ wegen des Vorhandenseins eines höheren Leitwertes beispielsweise nicht auf dem Kreis K₃ sondern auf dem Kreis K₁ liegt, der Amplitudensprung am Ausgang des Verstärkers 28 und damit auch die Spannung ΔU₂₈ entsprechend kleiner ist.
In 4 sind neben dem Thales-Kreis 34, der einem festen Wert, beispielsweise dem Wert 80 der Dielektrizitätszahl der Meßflüssigkeit entspricht, zwei weitere gekrümmte Linien 46, 48 eingezeichnet, die einem höheren beziehungsweise niedrigeren Wert (beispielsweise 90 bzw. 70) der Dielektrizitätszahl entsprechen.
Die momentane Lage der Spitze des Zeigers U₁ und des Fußpunktes des Zeigers U₁₂ ist also durch den Schnittpunkt des dem momentanen Leitwert entsprechenden Kreises K_n mit der der momentanen Dielektrizitätszahl entsprechenden Kurve aus der Kurvenschar gegeben, die durch die Beispielskurven 46, 34 und 48 angedeutet ist. Man sieht, daß sich die Länge des Zeigers U₁₂ bei gleicher Änderung der Dielektrizitätszahl unterschiedlich stark in Abhängigkeit davon ändert, auf welchem der Kreise K_n die Spitze des Zeigers U₁ und der Fußpunkt des Zeigers U₁₂ liegen, d. h. welcher Leitwert momentan gegeben ist.
Da erfindungsgemäß der Einfluß des Leitwertes auf den Meßwert der Dielektrizitätszahl kompensiert wird, ist es durch die Wahl eines entsprechend großen Wertes für den Widerstand 5, d. h. einer geringen Bedämpfung des Meßkreises 1 möglich, stärkere Änderungen des Leitwertes sowie wesentlich höhere Amplituden am Meßkreis zuzulassen, wodurch auch größere und demnach genauer meßbare Amplituden-Änderungen U₁₂ resultieren.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die eben erwähnte Kompensation dadurch, daß die Gleichspannung ΔU₂₈ in der beschriebenen Weise gemessen und der Rechenschaltung 44 zugeführt wird, eine Funktion von ΔU₂₈ und ΔU₁₆ darstellt, sodass sich für ΔU₁₆ anders als beim Stand der Technik keine fester sondern eine variabler, von der Spannung ΔU₂₈ abhängiger Sollwert ergibt. Dadurch wird berücksichtigt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemessene Dielektrizitätszahl eine Funktion auch des Leitwertes ist, wobei der Verlauf dieser Funktion mit Hilfe von Eichmessungen erfaßt und in elektronischer Form gespeichert wird.
Außerdem kann die ein Maß für den Leitwert darstellende Gleichspannung ΔU₂₈ am Ausgang L_e für eine weitere Verarbeitung und/oder Anzeige zur Verfügung gestellt werden.
Somit ermöglicht es die Messung und weitere Verarbeitung der am Meßkreis 1 auftretenden Spannung U₁ nicht nur, ein Maß für den Leitwert zu gewinnen, sondern auch, Änderung der Dielektrizitätszahl durch wesentlich größere Änderungen der Spannung U₁₂ darzustellen und somit deren Meßgenauigkeit erheblich zu steigern.
Gleiches gilt auch für die Ausführungsform nach 6, die nach dem gleichen Regelschleifen-Prinzip arbeitet, wie die Ausführungsform aus 1. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß die Ausgangssignale der Verstärker 16 und 28 mit Hilfe von zwei Analog/Digital-Wandlern 50, 51 digitalisiert und einem Mikroprozessor 53 zugeführt werden, der die Messung der jeweiligen Amplitudensprünge und die Verarbeitung der den Gleichspannungen ΔU₁₆ und ΔU₂₈ entsprechenden Größen sowie die Erzeugung einer den gemessenen Wert des Amplitudensprungs der Spannung U₁ berücksichtigenden Regelgröße für den Kapazitätswert C_V der Kapazitätsdiodenschaltung 6 in rein digitaler Form durchführt.
Da diese Regelgröße in analoger Form benötigt wird, ist zwischen dem Mikroprozessor 53 und der Steuerleitung 8 ein Digital/Analog-Wandler 54 vorgesehen. Über die Leitung 55 werden der Mikroprozessor 53 und der Niederfrequenz-Oszillator 30 miteinander synchronisiert. Der Meßwert für die Dielektrizitätszahl kann hier an der gleichen Stelle abgegriffen werden, wie beim Ausführungsbeispiel nach 1, d. h. am Ausgang D. Der Meßwert für den Leitwert wird direkt vom Mikroprozessor 53 an den Ausgang L_e gelegt.
Die Kapazität des Meßkreises kann für eine willkürlich festgelegte "Basis"- oder "Standard"-Dielektrizitätszahl so justiert werden, (z. B. indem die der Kapazitätsdioden-Schaltung 6 zuzuführende Spannung mit einem geeigneten Offset versehen wird), daß aus der in 4 gestrichelten Kurvenschar diejenige ausgewählt wird, bei der die Spitze des Zeigers U₁ wie gezeichnet auf dem Kreisbogen 55 um den Punkt 56 liegt, In diesem Fall gilt dann unabhängig von der Länge des Zeigers U₁ die Bedingung, daß bei geschlossenem Schalter 31 die Spannung U₁₂ gleich der vom Hochfrequenz-Generator 10 abgegebenen Spannung U₁₀ ist, sodaß die Gleichspannung ΔU₁₆ auf den Sollwert 0 eingeregelt werden kann, um ein Maß für die Abweichung der tatsächlichen Dielektrizitätszahl von der "Basis"- oder "Standard"-Dielektrizitätszahl zu gewinnen.
Alternativ ermöglicht es die Erfindung aber auch, die Gleichspannung ΔU₁₆ auf einen anderen Wert, insbesondere einen von U₁ bzw. der Dämpfung des Meßkreises 1 nach einer geeignet gewählten Funktion abhängigen Wert einzuregeln. Diese Funktion kann z. B. aufgrund bekannter Eich-Messungen gewählt sein und bewirkt, daß die Messung der Dielektriizitätszahl nicht mehr von Leitwert-Änderungen beeinflußt wird.
Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform werden der oder die interessierenden Meßwerte nicht mehr mit Hilfe einer Regelschleife gewonnen. Unbeschadet dessen kann, wie oben erläutert, für den Hochfrequenz-Generator 10 eine Regelschleife zur Stabilisierung seiner Ausgangsspannung U₁₀ vorgesehen sein.
Der Gleichrichter 14'', der steuerbare Schalter 31 und die getakteten Gleichrichter 33, 33' beziehungsweise ihre digitalen Äquivalente werden hier ebenfalls nicht benötigt.
Die Erfassung der Dämpfung und somit der Amplitude der Meßkreisspannung U₁ bzw. des Leitwertes erfolgt hier nicht durch Messung mit Hilfe eines Gleichrichters 14'' sondern dadurch, daß der Mikroprozessor 53 auf der Steuerleitung 8 ein niederfrequentes, periodisches Rechteckssignal abgibt, durch welches die verstellbare Kapazität C_V der Kapazitätsdiodenschaltung 6 um einen bekannten Wert vergrößert bzw. vermindert wird.
Die zwischen diesen beiden Schaltzuständen auftretende Änderung ΔU₁₂ der Spannung U₁₂ ist stark von der Dämpfung abhängig, und zwar im wesentlichen proportional zum Quadrat der im Zusammenhang mit 1 erläuterten Spannung U₁, die jedoch beim vorliegenden Beispiel nicht direkt gemessen wird.
ΔU₁₂ wird mit Hilfe des Gleichrichters 14 gemessen, durch den Verstärker 16 verstärkt und über einen Analog/Digital-Wandler 50 dem Mikroprozessor 53 zugeführt. Dieser kann auf einen nicht dargestellten Festwertspeicher zugreifen, in welchem durch Eichmessungen gewonnene Werte niedergelegt sind, welche die Leitwert-Abhängigkeit der bei der fest vorgegebenen Kapazitätsänderung auftretenden Änderungen der Spannung U₁₂ darstellen. Somit kann aus der beim Hin- und Herschalten der Kapazität C_V auftretenden Änderung der Spannung U₁₂ unter Einsparung des Gleichrichters 14'' eine die momentane Dämpfung bzw. den momentanen Leitwert darstellende Größe ermittelt werden, die dann ihrerseits verwendet werden kann zur Korrektur leitwertabhängiger bzw. dämpfungsabhängiger Einflüsse auf die Spannung U₁₂ bzw. auf die momtan zu ermmittelnde Dielektrizitätszahl. Hierzu kann aus der momentan herrschenden Spannung U₁₂ ebenfalls mit Hilfe von fest abgespeicherten Eichwerten der momentanen Dielektrizitätszahl diese abgeleitetet werden. Wahlweise kann die Funktion beider Festwertspeicher auch miteinander kombiniert sein, wobei zur Meßwertausgabe lediglich eine Funktion von beiden Variablen U_12((mitC] und U_12ohneC) zur Verwendung kommt. Alternativ zum Festwertspeicher kann zur Dämpfungsermittlung auch eine berechnete Kreisamplitude U1 erzeugt werden nach der Formel U1 = Quadratwurzel aus der Differenz U_{16(unverändert)} – U_16(kap), multipliziert mit einem
durch Eichmessung ermittelten Proportionalitätsfaktor, wobei U16(kap) der Meßwert für den Schaltzustand ist, in welchem die Kapazität des Meßkreises um einen fest vorgebbaren Wert verändert ist, während U16(unverändert)' dem „normalen" Schaltzustand entspricht.
Ferner kann auch der so ermittelte Dämpfungsmeßwert auch zum Zwecke einer Leitwertausgabe verwendet werden, wofür sich die gleiche Leitwert-Formel verwendet läßt wie auch bei direkter Messung der Kreis-Amplitude.
Die getaktete Umschaltung der Kapazität in 7 kann kombiniert werden mit der Taktung eines Kurzschlußschalters in 1. In diesem Fall können zwei zeitlich ineinander verschachtelte Takte oder auch ein Dreiertakt (ohne kap, mit kap., Kurzschluß) zur Anwendung kommen, und die Vorteile beider Anordnungen miteinander kombiniert werden.
Die Messwerte können in erster Linie zum Steuern eines Magnetventils oder einer Dosierpumpe dienen, um eine gewünschte Stoffkonzentration aufrecht zu erhalten.
Vorteilhafterweise kann hierzu statt eines einzelnen Messwertes (Leitwert oder Dielektrizitätskonstante) auch eine rechnerische Kombination aus den Messwerten erstellt werden, z. B: eine Differenz oder eine andere Funktion, mit deren Hilfe die gewünschten Stoffeigenschaften gezielt gemessen und/oder geregelt werden können, vor allem wenn es sich um Mischungsverhältnisse verschiedener Stoffe handelt.
Um bei einem Defekt der Meßsonde Folgeschäden zu verhindern, die z. B. entstehen könnten, wenn die Dosierung unkontrolliert offen bleibt, ist es üblich, eine Füllzeit-Überwachung vorzusehen, die bei Überschreitung einer Zeitgrenze ununterbrochenen Nachfüllens ein Signal gibt, um z. B. die Dosierung zu stoppen oder einen Füllzeit-Alarm auszulösen. Während der Sollwert-Vergleich "Füllen" anfordert, werden die Füllzeiten gemessen. Diese Zeiten werden einem Grenzwertvergleich unterzogen. Der Grenzwert entspricht einer maximalen Fülldauer und kann proportional einer maximal zugeführten Flüssigkeitsmenge entsprechen.
Probleme können sich ergeben, wenn die Regelung in Intervallen dosiert, z. B. wenn der Messwert-Fehler schleichend einsetzt, und somit die Füllzeit-Grenze nicht erreicht wird, und auch dann, wenn die Dosierung wegen eines stetigen Verbrauchs auch im ungestörten Betrieb ständig nachfüllen muß. Zur Lösung dieser Probleme hat die Überwachung einer (nicht abgebildeten) Ausführungform ein eigenes Verfahren:
Wird die Füllung vor Erreichen der Grenze beendet, was dem normalen Betrieb entspricht, dann wird die Zeitmessung nicht sofort wieder zurückgesetzt, sondern der in einem Register gespeicherter Wert gemäß einer Füllpausen-Zeitmessung wieder vermindert. Die Messung startet also bei der nächsten Füll-Phase von dem verminderten, vorhergehenden Wert aus. Die Verringerung kann erfolgen, indem nach jeder Pause die gemessene Pausenzeit von der in einem Register fortwährend ausfummierten Füllzeit subtrahiert wird, oder indem der Zählerstand während der Pausen stetig rüchwärts gezählt wird. Das Subtrahieren oder Zurückzählen geschieht jedoch vorzugsweise mit einem vom Aufwärtszählen verschieden gewichteten Faktor. Die Gewichtung der Messungen Füllzeit gegenüber der Pausenzeit (oder gegenüber der Gesamtzeit) kann durch Multiplikation oder Division einer der Zeiten vor deren Subtraktion erfolgen.
Wenn der Durchschnittswert des vergangenen Tastverhältnisses das durch die Gewichtung festgesetzte Verhältnis überschreitet, steigt der im Register festgehaltene Zählerstand im Lauf der Zeit an; oder er fällt ab, wenn dieses Verhältnis nicht erreicht wird.
Das Auf- und Abzählen simuliert die aus Zufluß und Verbrauch resultierende Zu- bzw. Abnahme der Konzentration. Der Zählerstand repräsentiert somit eine bei in etwa bekanntem Verbrauch zu erwartende Stoffkonzentration.
Bei Überschreiten eines Grenzwertes kann ein Füllzeit-Alarm ausgelöst werden. Die bei der Berechnung des Füllzeit-Alarms benötigten Werte können im Gerät neztausfallsicher abgespeichert werden, damit kann diese Kontrollfunktion durch Aus- und Wiedereinschalten des Gerätes nicht außer Kraft gesetzt werden.

Claims

Verfahren zur quantitativen Erfassung von Eigenschaften einer Flüssigkeit, die das dielektrische Verhalten dieser Flüssigkeit beeinflussen, bei dem ein Messkreis, der von der Kapazität einer von der Flüssigkeit durchsetzten Elektrodenanordnung und einer Induktivität gebildet wird, lose an einen Hochfrequenzgenerator angekoppelt ist und mit einer im Vergleich zur Frequenz des Hochfrequenzgenerators niedrigeren Frequenz (Tastfrequenz) periodisch stark bedampft wird, dass das die Differenzspannung (U₁₂) zwischen der Ausgangsspannung des Hochfrequenzgenerators und des Messkreises darstellende Ausgangssignal eines zum Koppelglied zwischen Hochfrequenzgenerator-Ausgang und Messkreis parallel geschalteten Amplitudendemodulators (Gleichrichters) eine mit der Tastfrequenz periodische, sprunghafte Amlpitudenänderung erfährt, aus der ein Messwert für die Dielektrizitätszahl der Flüssigkeit abgeleitet wird, der für die quantitative Erfassung der Kapazität des Messkreises ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Dämpfung des Messkreises gemessen wird und dass ein so erhaltene Zusatzmesswert in die Berechnung der Dielektrizitätszahl als Korrekturgröße eingeht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzmesswert der Dämpfungsmesswert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzmesswert ein aus dem Dämpfungsmesswert abgeleiteter Leitwert der Flüssigkeit ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung des Messkreises durch Messung der Amplitude (U₁) der am Messkreis auftretenden Hochfrequenzspannung gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der am Messkreis abfallenden Hochfrequenzspannung mit Hilfe eines weiteren Amplitudendemodulators (Gleichrichters) gewonnen wird, dessen Ausgangssignal (U₁) ebenfalls eine mit der Tastfrequenz periodische, sprunghafte Amplitudenänderung zeigt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sprunghaften Amplitudenänderungen der beiden Amplitudendemodulator-Ausgangssignale (U₁₂, U₁) auf analoge Weise jeweils mit Hilfe eines eigenen, mit der Tastfrequenz getakteten Gleichrichters ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sprunghaften Amplitudenänderungen der beiden Amplitudendemodulator-Ausgangssignale (U₁₂, U₁) jeweils mit Hilfe eines eigenen Analog/Digitalwandlers digitalisiert und in dieser Form ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem das verstärkte Ausgangssignal (U₁₆) des zum Koppelglied zwischen Hochfrequenzoszillator-Ausgang und Messkreis parallel geschalteten Amplitudendemodulators mit Hilfe einer variablen Kapazität über eine Regelschleife auf einen Sollwert eingeregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert durch eine Funktion f(U₁) des Leitwertes der Flüssigkeit in variabler Weise vorgegeben wird, die in einem Eichvorgang mit Hilfe von Eichflüssigkeiten mit unterschiedlichen bekannten Leitwerten ermittelt wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ausgangssignal (U₁) des weiteren Amplitudendemodulators ein Messwert für den Leitwert der Flüssigkeit abgeleitet und angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitwert L nach der Gleichung L = (U_1max – U₁)/(U₁R) berechnet wird, wobei U₁ der momentane Messkreis-Spannungsmesswert, U_1max die in einem Abgleichvorgang bei sehr hochohmiger Flüssigkeit gemessene maximale Messkreisspannung und R der Widerstandswert eines im Messkreis vorhandenen Dämpfungswiderstandes ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus den sprunghaften Amplitudenänderungen der beiden Amplitudendemodulator-Ausgangssignale (U₁₂, U₁) die Dielektrizitätszahl und/oder der Leitwert der Flüssigkeit numerisch anhand von durch Eichmessungen gewonnenen Funktionen berechnet bzw. aus Wertetabellen entnommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Dämpfung des Messkreises wenigstens zwei Messungen der Differenzspannung zwischen der Ausgangsspannung des Hochfrequenzgenerators und der Spannung des lose angekoppelten Messkreises derart erfolgen, dass bei der Erfassung des einen Messwertes U_16(kap) die Kapazität des Messkreises um einen bekannten Wert verändert wird, während sie bei der Erfassung des anderen Messwertes U_{16(unverändert)} ihren unveränderten Momentanwert besitzt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Dämpfungswert eine Messkreis-Amplitude U1 durch Multiplikation der aus der Differenz U_{16(unverändert)} – U_16(kap) gezogenen Quadratwurzel mit einem durch Eichmessung ermittelten Proportionalitätsfaktor berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese beiden Messungen periodisch wiederholt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitwert L nach der Gleichung L = (U_1max – U₁)/(U₁R) berechnet wird, wobei U₁ die momentane berechnete Messkreis-Amplitude, U_1max die in einem Abgleichvorgang bei sehr hochohmiger Flüssigkeit auftretende maximale Messkreisamplitiude und R der Widerstandswert eines im Messkreis vorhandenen Dämpfungswiderstandes ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung des Hochfrequenzoszillators für sich allein gemessen und der dabei erhaltene Hochfrequenzoszillator-Spannungsmesswert zur Korrektur von Störeinflüssen verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfrequenzoszillator-Spannungsmesswert mit Hilfe eines eigenen Amplitudendemodulators gemessen wird, der Halbwellen oder Scheitelwerte mit der gleichen Polarität erfasst wie der zum Koppelglied parallele Amplitudendemodulator.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Amplitudendemodulatoren räumlich in unmitelbarer Nachbarschaft zueinander angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfrequenzoszillator-Spannungsmesswert zur Konstantregelung der Ausgangsspannung des Hochfrequenzoszillators verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfrequenzoszillator-Spannungsmesswert zur Korrektur des Differenzspannungs-Messwertes verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfrequenzoszillator-Spannungsmesswert zur Korrektur des Messkreis-Spannungsmesswertes verwendet wird.
Verfahren zur Regelung des Mischungsverhältnisses einer Flüssigkeit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert einem Istwert-Sollwert-Vergleich unterzogen und hieraus ein Steuersignal abgeleitet wird, das eine Dosiervorrichtung ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass aus Leitwert und Dielektrizitätskonstante eine rechnerische Kombination erstellt und diese als Istwert für die Regelung herangezogen wird.