DE102020115591A1

DE102020115591A1 - Elektrisches System zur Messgrößen-Ermittlung beispielsweise für Wärmebilder

Info

Publication number: DE102020115591A1
Application number: DE102020115591.3A
Authority: DE
Inventors: Albert H. Walenta; Heinz Werner Schenk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2021-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Verfahren zur Ermittlung einer oder mehrerer chemischer und/oder physikalischer Messgrößen, beispielsweise Temperaturen oder geometrische Formänderungen, mit folgenden Schritten:Einspeisen einer Wechselspannung (202) in eine oder mehrere Phasenschiebeeinrichtungen (205) jeweils mit einer die eine oder mehreren Messgrößen sensierenden oder aufnehmenden Messimpedanz, mittels welcher die Wechselspannung (202) einer Phasenverschiebung unterworfen wird, die der oder den Messgrößen entspricht,Bestimmung der einen oder mehreren Phasenverschiebungen (Δφ ) mittels Vergleich der einen oder mehreren phasenverschobenen Wechselspannungen (207) mit der eingespeisten Wechselspannung (202),Erzeugung eines oder mehrerer, dem jeweiligen Vergleich proportionaler oder sonst entsprechender Messgrößen-Nutzsignale (209).Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Schaltungsanordnung (200) zur Ermittlung einer oder mehrerer chemischer und/oder physikalischer Messgrößen, beispielsweise Temperaturen oder geometrische Formänderungen, insbesondere geeignet zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Verfahren und eine elektrische Schaltungsanordnung zur Ermittlung einer oder mehrerer chemischer und/oder physikalischer Messgrößen, beispielsweise Temperaturen oder geometrische Formänderungen.
In der Automatisierungstechnik sind Dehnungsmessstreifen zur Kraftmessung und zur Ermittlung abgeleiteter Größen bekannt, wobei Widerstandsänderungen gemessen werden. Bekannt sind ferner Temperaturmessungen, welche auf Widerstandsmessungen beruhen und zur Prozesskontrolle, Flussmessung, Maschinensteuerung und in Analysegeräten eingesetzt werden. Eine hohe Empfindlichkeit und Ansprechgeschwindigkeit spielen dabei eine wichtige Rolle. Temperatursensoren werden für vielfältige Anwendungen als Pyrometer zur Messung des Photonenflusses eingesetzt, wobei insbesondere im Infrarotbereich auch bildgebende, zweidimensionale, schachbrettartige Anordnungen (Arrays) verwendet werden. Statt der Widerstände können auch Kapazitäten mit temperaturabhängigem Dielektrikum (z.B. Perovskit) verwendet werden.
Aus JP H11-281 490 A ist ein pyroelektrischer Temperaturstrahlungsdetektor bekannt, dem ein Lichtstrahl-Chopper vorgeschaltet ist. Aus einem dem Detektor nachgeschalteten Feldeffekt-Transistor und Verstärker wird ein etwa sinusförmiges Signal abgeleitet, dass dann zur weiteren Nutzung gleichgerichtet wird.
DE 196 25461 A1 lehrt eine Einrichtung zur Umwandlung von Infrarotstrahlung in elektrische Signale, wobei ein nichtlineares dynamisches System in der Nähe von dynamischen Instabilitäten durch Störungen geeigneter Frequenzen und Amplituden auf eine Verstärkung der Störungen reagiert. Auf ein TGS-Kristall, das als nichtlinearer Kondensator in einem Schwingkreis dient, fällt Infrarotstrahlung periodisch und mit geeigneter Frequenz und Phasenlage ein, was in messbare elektrische Signale umgewandelt wird.
In DE 10 2014 008 315 A1 wird ein Wärmestrahlungssensor beschrieben, welcher mit einem Array von Zellen oder einzelnen Zellen aus ferroelektrischem Material mit mindestens zwei getrennten Kontakten zur Bildung einer Kapazität gebildet ist. Diese Kapazität besitzt eine temperaturabhängige Dielektrizitätskonstante, woraus bei Temperaturänderung eine Kapazitätsänderung resultiert, welche zur Bildung eines Temperatur-Messwerts ausgewertet wird. Dazu wird in Verbindung mit einer Reaktanz mittels der Kapazitätsänderung bei einem Hochfrequenz-Schwingungssignal eine von der Temperaturänderung abhängige Phasenverschiebung bewirkt, welche in einem Phasendetektor gemessen wird. Die technische Realisierung voll integrierter Perovskit-Kristalle erfordert einen erheblichen Entwicklungsaufwand, so dass die Nutzung des Verfahrens schwierig wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile dieses Standes der Technik, insbesondere die Verwendung ferroelektrischer Sensoren, zu vermeiden und Messmöglichkeiten zu erweitern.
Zur Lösung wird ein elektrisches Verfahren gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen zur Ermittlung einer oder mehrerer chemischer und/oder physikalischer Messgrößen, beispielsweise Temperaturen oder geometrische Formänderungen, das folgende Schritte aufweist:

Einspeisen einer Wechselspannung in eine oder mehrere Phasenschiebeeinrichtungen jeweils mit einer die eine oder mehreren Messgrößen sensierenden oder aufnehmenden Messimpedanz, mittels welcher die Wechselspannung einer Phasenverschiebung unterworfen wird, die der oder den Messgrößen entspricht,
Bestimmung der einen oder mehreren Phasenverschiebungen mittels Vergleich der einen oder mehreren phasenverschobenen Wechselspannungen mit der eingespeisten Wechselspannung,
Erzeugung eines oder mehrerer, dem jeweiligen Vergleich proportionaler oder sonst entsprechender Messgrößen-Nutzsignale.

Prinzipiell basiert die Erfindung auf der Idee, einen zu messenden Sensor-Widerstand bzw. bzw. eine Messimpedanz in einen Filter zweiter oder höherer Ordnung einzubinden. Die sich ergebende Phasenverschiebung (Arkustangens des Verhältnisses des Realteils zum Imaginärteil der zugehörigen, komplexen Übertragungsfunktion) einer angelegten Wechselspannung wird in Abtastpunkten der Perioden der angelegten Wechselspannung gemessen. Die Zahl der Messpunkte ergibt sich aus der gewünschten Zeitauflösung (Bandbreite der Messgröße).
Gemäß Anspruch 2 besteht eine optionale Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, in jeder Schwingungsperiode der Wechselspannung wenigstens einen Wert für eine Phasenverschiebung zu bestimmen.
Gemäß Anspruch 3 besteht eine optionale Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, mehrere aufeinanderfolgend bestimmte Phasenverschiebungen zu mitteln und daraus das Messgrößen-Nutzsignal abzuleiten.
Gemäß Anspruch 4 besteht eine optionale Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, mehrere Phasenverschiebungen zu ihrer Mittelung in jeweilige Spannungspegel oder sonstige Signalpegel umzuwandeln, welche über einen vorbestimmten Zeitraum, über eine vorbestimmte Anzahl oder einem sonstigen Bereich summiert oder integriert werden.
Gemäß Anspruch 5 besteht eine optionale Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass zur Bestimmung der Phasenverschiebung die Amplituden der eingespeisten und der phasenverschobenen Wechselspannung jeweils in digitale Daten insbesondere mit Zeitstempel oder sonstigem Zeit- bzw. Phasenbezug umgewandelt werden, die digitalen, zeit- bzw. phasenbezogenen Daten von den beiden Wechselspannungen miteinander verglichen werden und die dabei gewonnenen Phasen-Vergleichsergebnisse einer Mittelwertberechnung unterzogen werden, aus welcher das Messgrößen-Nutzsignale abgeleitet wird.
Gemäß Anspruch 6 besteht eine optionale Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass die Wechselspannung mittels eines durchstimmbaren Oszillators generiert wird, wobei vor Messbetriebsaufnahme der Oszillator bis zum Maximum der Amplitude und/oder den Wendepunkt seiner Phase im Sinne einer Optimierung der Oszillator-Betriebsfrequenz durchgestimmt wird.
Gemäß Anspruch 7 besteht eine optionale Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass zur Erzeugung der Wechselspannung ein Oszillator verwendet wird, welcher zur Vermeidung oder zum Ausgleich etwaiger Fluktuationen, insbesondere seiner Frequenz, anhand einer zweiten separaten Phasenschiebeeinrichtung stabilisiert wird, wobei die zweite separate Phaseneinrichtung eine konstante und/oder von den Messgrößen unbeeinflusste oder unbeeinflussbare Impedanz aufweist.
Gemäß Anspruch 8 besteht eine optionale Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass mit der zweiten, separaten Phasenschiebeeinrichtung eine zweite Bestimmung einer Phasenverschiebung mittels Vergleich der phasenverschobenen Wechselspannung aus der zweiten, separaten Phasenschiebeeinrichtung mit der eingespeisten Wechselspannung aus dem Oszillator durchgeführt wird.
Gemäß Anspruch 9 besteht eine optionale Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass anhand der Phasenverschiebung, welche mit der zweiten, separaten Phasenschiebeeinrichtung bestimmt worden ist, der Oszillator im Sinne einer konstanten oder nicht-fluktuierenden Frequenz stabilisiert wird.
Gemäß Anspruch 10 besteht eine optionale Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass die mit der zweiten, separaten Phasenschiebeeinrichtung bestimmte Phasenverschiebung zur Korrektur des Messgrößen-Nutzsignales verwendet wird, welches über die erstgenannte Phasenschiebeeinrichtung und dem Phasenvergleich erzeugt wurde, welcher der erstgenannten Phasenschiebeeinrichtung nachgeordnet ist.
Gemäß Anspruch 11 besteht eine optionale Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass die Frequenz der eingespeisten Wechselspannung auf eine Resonanzfrequenz der Messimpedanz der Phasenschiebeeinrichtungen eingestellt wird.
Gemäß Anspruch 12 besteht eine optionale Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass mittels der Frequenz der eingespeisten Wechselspannung ein Messbereich für die eine oder mehreren Messimpedanzen der einen oder mehreren Phasenschiebeeinrichtungen festgelegt, eingestellt oder beeinflusst wird.
Im Rahmen der Erfindung liegt gemäß Anspruch 13 auch eine elektrische Schaltungsanordnung zur Ermittlung einer oder mehrerer chemischer und/oder physikalischer Messgrößen, beispielsweise Temperaturen oder geometrische Formänderungen, insbesondere geeignet zur Durchführung der obigen Verfahrensmerkmale, wobei die Schaltungsanordnung mit folgendem ausgebildet ist:

mit einem Wechselspannungs-Generator,
mit wenigstens einer Phasenschiebeeinrichtung, die eingangsseitig mit dem Ausgang des Wechselspannungs-Generator verbunden ist und wenigstens eine für eine Phasenverschiebung zwischen Eingang und Ausgang bestimmende Messimpedanz-Impedanz umfasst, welche zum Sensieren oder Aufnehmen der einen oder mehreren Messgrößen ausgebildet ist,
mit einer Phasenvergleichseinrichtung, welche eingangsseitig mit den Ausgängen des Wechselspannungs-Generators und der wenigstens einen Phasenschiebeeinrichtung verbunden und programm- und/oder schaltungstechnisch dazu ausgebildet ist, ein der Phasenverschiebung entsprechendes Messgrößen-Nutzsignale zu erzeugen.

Gemäß Anspruch 14 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass die Messimpedanz mit einer oder mehreren Sensor-Widerständen versehen ist, die zur Änderung ihrer Wirk- und/oder Blindwiderstandswerte in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren Messgrößen ausgebildet sind.
Gemäß Anspruch 15 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass die Messimpedanz mit einer oder mehreren Sensor-Kapazitäten versehen ist, die zur Änderung ihrer Wirk- und/oder Blindwiderstandswerte in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren Messgrößen ausgebildet sind.
Gemäß Anspruch 16 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass die Messimpedanz mit mehreren Sensor-Induktivitäten versehen ist, die zur Änderung ihrer Wirk- und/oder Blindwiderstandswerte in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren Messgrößen ausgebildet sind.
Gemäß Anspruch 17 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass die Messimpedanz wenigstens einen thermosensitiven Widerstand als Sensor-Widerstand aufweist.
Gemäß Anspruch 18 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass der thermosensitive Widerstand über thermisch isolierende Kapazitäten an die Messimpedanz der Phasenschiebeeinrichtung angekoppelt ist.
Gemäß Anspruch 19 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass die Messimpedanz wenigstens einen Sensor-Widerstand aufweist, dessen Widerstandswert von einer mechanischen Dehnung oder einer sonstigen Formänderung abhängig oder beeinflussbar ist, welcher der Sensor-Widerstand unterworfen wird.
Gemäß Anspruch 20 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass die Phasenschiebeeinrichtung mit einer Filterschaltung zweiter oder höherer Ordnung realisiert ist.
Gemäß Anspruch 21 zeichnet sich eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung aus durch eine Ausbildung der Filterschaltung derart, dass die eingespeiste Wechselspannung einer Phasenverschiebung unterworfen wird, welche bezüglich einer Frequenz der eingespeisten Wechselspannung oder einer Ausgangs-Resonanzfrequenz der Phasenschiebeeinrichtung symmetrisch oder annähernd symmetrisch ist.
Gemäß Anspruch 22 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass die Phasenschiebeeinrichtung mit einer Filter- und/oder Verstärkerschaltung realisiert ist, bei welcher oder welchen über eine Verstärkungsregelung und/oder über einen oder mehrere Dämpfungswiderstände deren Güte einstellbar ist.
Gemäß Anspruch 23 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass die Phasenvergleichseinrichtung einen oder mehrere Komparatoren für Wechselspannungssignale aus dem Wechselspannungs-Generator und der Phasenschiebeeinrichtung zur Bestimmung von deren Phasenlagen relativ zueinander aufweist.
Gemäß Anspruch 24 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass die Vergleichseinrichtung einen oder mehrere Schwellwert-Diskriminatoren für Wechselspannungssignale aus dem Wechselspannungs-Generator und der Phasenschiebeeinrichtung zur Bestimmung von deren Phasenlagen relativ zueinander aufweist.
Gemäß Anspruch 25 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass die Vergleichseinrichtung einen oder mehrere Ratiodetektoren zum Vergleich von Phasenlagen der Wechselspannungssignale aus dem Wechselspannungs-Generator und der Phasenschiebeeinrichtung aufweist.
Gemäß Anspruch 26 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass die Vergleichseinrichtung ein oder mehrere logische Gatter, beispielsweise zur XOR-, OR-, AND- oder NAND-Verknüpfung, zum Vergleich der Wechselspannungssignale aus dem Wechselspannungs-Generator und der Phasenschiebeeinrichtung aufweist.
Gemäß Anspruch 27 besteht eine optionale Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darin, dass mehrere Phasenschiebeeinrichtungen dem Ausgang eines gemeinsamen Wechselspannungs-Generators parallel zugeschaltet oder sonst zugeordnet sind.
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmals(unter)kombinationen, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in

1a eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Widerstandswerts eines ohmschen Widerstandes in Vierleitertechnik entsprechend dem Stand der Technik,
1b eine Brückenschaltung zur Bestimmung des Widerstandswerts eines ohmschen Widerstandes entsprechend dem Stand der Technik,
2a ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung zur Realisierung einer erfindungsgemäßen Messstelle,
2b ein Amplituden-/Zeit-Diagramm zur Veranschaulichung einer Phasenkodierung im Rahmen der Erfindung
3 ein Phasenverschiebungs-/Frequenz-Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der Phasenverschiebung von der Änderung der Frequenz der angelegten Wechselspannung,
4 Diagramm betreffend die Abhängigkeit der relativen Ausgangsamplitude von der Änderung des relativen Widerstands,
5a-5d beispielhafte Schaltungsausführungen für die Phasenschiebeeinrichtung im Rahmen der Erfindung,
6 eine beispielhafte Schaltungsausführung für eine Phasenvergleichseinrichtung im Rahmen der Erfindung,
7 Messdiagramm über die Genauigkeit in Abhängigkeit vom Widerstandswert, und
8 ein Ablaufdiagramm für ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Messverfahren.

Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
1a zeigt eine bekannte Schaltungsanordnung 100 zur Bestimmung des Widerstandswertes R_x eines ohmschen Widerstandselements 104 in Vierleitertechnik. Das Widerstandselement 104, dessen Widerstandswert R_x temperaturabhängig oder anderweitig durch die Messung veränderlich ist, wird von einem Strom I, bereitgestellt durch eine Stromquelle 102, durchflossen, der mittels einer Strommesseinrichtung 105 im Strompfad 101 gemessen wird. Zwei weitere Abgriffe 106a,106b befinden sich direkt am Widerstandselement 104 und führen zu einem Spannungsmessgerät 103 mit extrem hoher Eingangsimpedanz. Nachfolgend wird der Widerstandswert R_x aus dem Quotienten der beiden Größen U und I berechnet. $R_{x} = \frac{U}{I}$
1b zeigt eine Brückenschaltung 110, bei der eine Betriebsspannung U₀ an zwei gegenüberliegenden Kontaktpunkten 111a, 111b angelegt wird. Ein Abgleich erfolgt, bei dem alle Widerstandswerte R_a , R_b , R_c , R_d der Widerstandselemente 112a, 112b, 112c, 112d genau gleich mit dem Widerstandswert R eingestellt werden. Dann wird an den verbleibenden Kontakten 113a, 113b keine Ausgangsspannung U_out gemessen (U_out = 0). Wenn der zu messende Widerstandswert R_c sich um den Wert ΔR ändert, wird ein Ausgangsspannungswert U_out gemessen. In anderen Worten, die Brückenanordnung 110 ist ein Konverter mit einer Konversionsfunktion 120 (siehe 4), der ein Widerstandswertverhältnis ΔR zu R in ein Spannungswertverhältnis U_out zu U₀ proportional umwandelt. Die Konversionsfunktion 120 (siehe 4) lautet wie folgt: $\frac{U_{o u t}}{U_{o}} = \frac{1}{4} * \frac{Δ R}{R} f \ddot{u} r R_{a} = R_{b} = R_{c} = R_{d} = R$
2a zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 200 insbesondere als Messstelle zur Bestimmung einer physikalischen oder chemischer Messgröße.
Gemäß gezeichnetem Beispiel ist ein veränderlicher, ohmscher Sensorwiderstand 201 R, beispielsweise ein form- oder temperatursensitiver Widerstand, angeordnet, dessen variabler Widerstandswert R+ΔR von der zu messenden physikalischen oder chemischer Messgröße abhängt. Der Sensorwiderstand 201R ist Teil der Impedanz einer Phasenschiebeeinrichtung 205, beispielsweise ein Filter vorzugsweise zweiter Ordnung. Für den Messvorgang und/oder die Messwertermittlung wird aus einem Wechselspannungsgenerator 208, beispielsweise Hochfrequenzgenerator oder -oszillator, ein Wechselspannungssignal 202 der Frequenz ω und/oder der Filter-Resonanzfrequenz ω₀ über einen ersten Strompfad 203 in die elektronische Phasenschiebeeinrichtung 205 eingespeist, die eine Phasenverschiebung Δφ erzeugt, welche von dem veränderlichen Widerstandswert R+ΔR des Sensorwiderstands 201R bestimmt oder beeinflusst ist. Am Ausgang der Phasenverschiebeeinrichtung 205 liegt ein um die Phasenverschiebung Δφ phasenverschobenes Wechselspannungssignal 207 vor (siehe 2b). Dieses wird einem ersten Eingang einer Phasenvergleichseinrichtung 206 zugeführt. Über einen zweiten Strompfad 204 wird das Wechselspannungssignal 202 direkt aus dem Wechselspannungsgenerator 208 in einen zweiten Eingang der Phasenvergleichseinrichtung 206 eingespeist. Darin wird das phasenverschobene Wechselspannungssignal 207 mit dem ursprünglichen Wechselspannungssignal 202 verglichen. Mit elektronischen Mitteln (siehe Beispiel in 6) wird eine Ausgangsspannung U_out als Messgrößen-Nutzsignal 209 erzeugt. Die Ausgangsspannung U_out ist zumindest in bestimmten Frequenzbereichen proportional zur Phasenverschiebung Δφ(ΔR,Q) zwischen dem originären Wechselspannungssignal 202 und dem phasenverschobenen Wechselspannungssignal 207 aus der Phasenschiebeeinrichtungen 205 (Q steht für einen an sich bekannten Gütefaktor beispielsweise eines Filters). Diese Ausgangsspannung U_out bzw. das Messgrößen- Nutzsignal 209 ist eine Funktion der gesuchten Widerstandsänderung ΔR, wobei entscheidende Größen, wie Empfindlichkeit (z.B. durch die Wahl der Güte Q) und Genauigkeit, z.B. (durch die Wahl einer Bandbreite), optimal eingestellt werden können.
2b veranschaulicht die Wirkungsweise der in 2a gezeichneten Phasenschiebeeinrichtungen 205. Durch deren sensorische Messimpedanz, gemäß Ausführungsbeispiel nach 2a beeinflusst durch den ohmschen Sensorwiderstand 201 R, wird eine Phasenverschiebung Δφ bewirkt, deren Ermittlung im Vergleich zu dem nicht phasenverschobenen Wechselspannungssignal 202 einen Rückschluss auf die gesuchte Messgröße (z.B. Temperatur, geometrische Formänderung) erlaubt, welche auf die Messmpedanz einwirkt. Prinzipiell wird die Phase nach jeder Schwingungsperiode gemessen.
Nachfolgend wird anhand der 3 und 4 die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Messstellen-Schaltungsanordnung 200 näher erläutert. In 3 ist die Phasenverschiebung Δφ in Einheiten von Radian gegenüber einer etwaig geänderten Resonanzfrequenz ω_R des phasenverschobenen Wechselspannungssignals 207 aufgetragen. In 4 ist nach einem Normierungsschritt die relative Amplitude des Ausgangssignals 209 als 2 φ/π über der relativen Widerstandsänderung ΔR/R des Widerstandselements 201 R aufgetragen.
Diese Abhängigkeit der Phasenverschiebung Δφ folgt einem Gesetz, das sich durch die Theorie der Wechselspannungskreise bestimmen lässt. Im Fall der bevorzugten Verwendung von Filtern 2. Ordnung als Phasenschiebeeinrichtungen 205 hängt die Phasenverschiebung Δφ unter anderem von der Güte Q des Filters ab und ist nachstehend als eine Funktion der durch die Widerstandsänderung ΔR (oder eine sonstige Impedanzänderung) variierten Frequenz ω_R gezeigt, wobei ω₀ die ursprüngliche Filter-Resonanzfrequenz mit einer Widerstandswertänderung ΔR = 0 darstellt. Die ursprüngliche Resonanzfrequenz ω₀ des Filters wird durch die Impedanz-Bauteile der Filter-Schaltung festgelegt, wenn die Widerstandswertänderung ΔR = 0 ist: $Δ φ (ω_{R}) = \frac{π}{2} - a r c t a n (2 Q \frac{ω_{R}}{ω_{0}} + \sqrt{4 Q^{2} - 1}) - a r c t a n (2 Q \frac{ω_{R}}{ω_{0}} + \sqrt{4 Q^{2} - 1})$
Für die Verschiebung der Phase in dem linearen Bereich 221 erhält man für Q >> 1 und ω/ω_R ≈ 1 $φ (\frac{ω}{ω_{0}}) = - 2 Q (\frac{ω}{ω_{0}} - 1)$
Für jede Güte Q kann ein eigener Graph abgebildet werden, wobei der Graph in einem Bereich der um die ursprüngliche Resonanzfrequenz ω₀ linear verläuft. In anderen Worten, es liegt ein selektierbarer linearer Bereich 221 mit weitgehend angenäherter Linearität und großer Konversionsempfindlichkeit vor. Für die Änderung in dem linearen Bereich 221 erhält man: $Δ φ (ω) = γ * ω$

mit γ = -2Q.
Nachstehend wird eine Formel für die Änderung der Phasenverschiebung Δφ in Abhängigkeit der Variablen ΔR beispielhaft anhand des Filters gemäß hergeleitet. Die Wirkung der Aufnahme von einer Messgrößenänderung durch die Messimpedanz, beispielsweise von ΔR, besteht aber darin, die ursprüngliche Resonanzfrequenz ω₀ zu ändern. Diese ist dann gegeben bei dem Beispielfilter durch: $ω_{0} = 1 / \sqrt{R_{1} R_{2} C_{1} C_{2}}$

mit R₁, R₂, C₁ und C₂ relevanten Bauteilen in der Schaltung gemäß 5a.
Unter der Annahme, dass R₁=R+ΔR der zu messende Sensorwiderstand 201 R ist, gilt für ΔR ≠ 0: $ω_{R} = 1 / \sqrt{(R + Δ R) R_{2} C_{1} C_{2}}$
Eine Umformung ergibt $ω_{R} = 1 / \sqrt{(R + Δ R) / R} \sqrt{R R_{2} C_{1} C_{2}}$
Da nun die zweite Wurzel gerade 1/ω₀ ist ergibt sich $ω_{R} = ω_{0} / \sqrt{(R + Δ R) R}$
Die eingespeiste Frequenz ω ist auf die ursprüngliche Resonanzfrequenz ω₀ eingestellt. Dadurch werden die Größen ω₀ und ω_R vertauscht. In anderen Worten, das vorhergehende ω₀ wird dann durch ω_R ersetzt, da sich ja die Frequenz ändern soll. Man erhält dann: $ω_{0} = ω_{R} / \sqrt{(R + Δ R) / R}$
Formel (10) in Formel (3) eingesetzt ergibt nachstehende Formel (11). $\begin{array}{l} φ = (\frac{Δ R}{R}) = \frac{π}{2} - a r c t a n (2 Q \sqrt{1 + \frac{Δ R}{R}} + \sqrt{4 Q^{2} - 1}) \\ - a r c t a n (2 Q \sqrt{1 + \frac{Δ R}{R}} - \sqrt{4 Q^{2} - 1}) \end{array}$
Wenn jetzt noch die Phasenverschiebung Δφ (in Einheiten von Radian) durch φ_rel = 2φ/π ersetzt wird, erhält man 4 auf der Basis der nachstehenden Formel: $\begin{array}{l} φ_{r e l} = 1 - \frac{2}{π} (a r c t a n (2 Q \sqrt{1 + \frac{Δ R}{R}} + \sqrt{4 Q^{2} - 1}) \\ - a r c t a n (2 Q \sqrt{1 + \frac{Δ R}{R}} - \sqrt{4 Q^{2} - 1})) \end{array}$
Für jede Güte Q kann ein eigener Graph, eine normierte Konversionsfunktion 220, abgebildet werden. Die Konversionsfunktion 220 ist nicht proportional, jedoch verläuft der Graph in einem Bereich um die die relative Widerstandswertänderung ΔR/R=0 linear. In anderen Worten, es liegt ein selektierbarer linearer Bereich 221 mit nahezu vollständig erreichter Linearität und großer Konversionsempfindlichkeit vor. Für die Änderung in einem linearen Bereich 221 erhält man: $Δ φ = - Q \frac{Δ R}{R}$
Zum Vergleich sind zwei Konversionskurven 120 für eine Brückenschaltung 110 (vgl. 1b) angegeben, wovon die eine naturgetreu gekrümmt und die andere angenähert linear angegeben ist. Anders als bei einer Brückenschaltung 110, bewirkt die Phasenschiebeeinrichtung 205 bereits bei einer sehr geringen relativen Widerstandsänderung eine große Änderung der relativen Ausgangsamplitude, sodass Widerstandsänderungen und mittelbar die zu messenden physikalischen oder chemischen Messgrößen mit hoher Genauigkeit bestimmbar sind.
5a zeigt eine aktive Filterschaltung mit Operationsverstärker 210 zur Realisierung einer Phasenschiebeeinrichtung 205, deren phasenverschiebende Messimpedanz durch den Sensorwiderstand 201R mit sensorisch veränderbarem Widerstandswert R₁=R+ΔR beeinflusst ist. Mit der Filterwirkung verbunden ist eine Zeitverzögerung, durch die sich die Phasenlage verschiebt (Phasenverschiebung Δφ). In alternativen erfindungsgemäßen Ausführungen kann anstelle von R1 auch R2 oder R1 und zugleich R2, bspw. mit Mittelwertanzapfung, als Sensorwiderstände für die Messimpedanz der Phasenschiebeeinrichtungen 205 verwendet werden. Schließlich ist noch ein Gütepotentiometer 211 mit dem veränderlichen Widerstandswert R_Q mit einem Anschluss auf Masse und mit dem anderen Anschluss an den invertierenden Eingang des Operationsverstärker 210 geschaltet. Es dient der Einstellung des Gütefaktors des Filters bzw. der Phasenschiebeeinrichtungen 205.
Gemäß 5b wird anstelle eines Sensorwiderstands 201R eine Sensorkapazität 201C, dessen Kapazitätswert C+ΔC sich in Abhängigkeit der zu messenden physikalischen oder chemischen Messgröße verändert, was zu einer Änderung der Messimpedanz und des Phasengangs des Filters bzw. der Phasenschiebeeinrichtungen 205 führt.
Gemäß 5c wird anstelle eines Sensorwiderstands 201R eine Sensorinduktivität 201L eingesetzt, deren Induktivitätswert L+ΔL sich in Abhängigkeit der zu messenden physikalischen oder chemischen Messgröße 310 verändert.
5d zeigt ein Ausführungsbeispiel, wonach die Ankopplung des zu messenden Sensorwiderstandes 201R mit dem veränderlichen Widerstandswert R₁= R+ΔR (analog der zu messenden Sensorkapazität 201C oder der zu messenden Sensor Induktivität 201L) über Koppel-Kapazitäten C1 und C1' erfolgt, so dass ohmsche leitende Verbindungen vermieden oder ihr Einsatz eingeschränkt werden können. Ohmsche leitende Verbindungen haben nämlich den Nachteil relativ hoher thermische Leitfähigkeit (Wiedemann-Franz'sches Gesetz). Die Koppelkapazitäten C1 und C1' werden so gewählt, dass ihre Reihenschaltung den optimalen Wert für eine durch die Messimpedanz bewirkte Phasenverschiebung ergibt.
6 zeigt eine beispielhafte, im Rahmen der Erfindung einsetzbare Phasenvergleichseinrichtung 206, die an ihrem Ausgang U_out ein Messgrößen-Nutzsignal 209 erzeugt, das zu der Phasenverschiebung Δφ zwischen dem ursprünglichen Wechselspannungssignal 202 und dem phasenverschobenen Wechselspannungssignal 207 aus der Phasenschiebereinrichtung 205 proportional ist. Dazu ist die Phasenvergleichseinrichtung 206 mit zwei Komparatoren 212a, 212b versehen, mittels welcher die jeweiligen Nulldurchgänge des ursprünglichen und des phasenverschobenen Wechselspannungssignals 202, 207 detektierbar sind, und entsprechende Binärsignale an ihren Ausgängen zur Verfügung gestellt werden. An den beiden Komparator-Ausgängen entstehen so zwei zeitlich parallele Rechteck-Impulsfolgen, die zueinander einen der Phasenverschiebung Δφ entsprechenden Zeitversatz aufweisen. Die beiden Komparator-Ausgänge sind Eingängen eines logischen Gatters, im gezeichneten Beispiel zwei Eingängen eines Exklusiv-Oder-Gatters 214, zugeführt. Aufgrund ihres Zeitversatzes ergibt sich am Ausgang des Exklusiv-Oder-Gatters 214 eine Rechteck-Impulsfolge, deren Tastverhältnis der Phasenverschiebung Δφ entspricht. Mittels eines an sich bekannten Integrators 213 wird die Rechteckimpulsfolge aus dem Logikgatter 214 in eine Gleichspannungspegel Uout gewandelt, welcher sich als das die Phasenverschiebung Δφ repräsentierende Messgrößen-Nutzsignal 209 verwenden lässt.
In 7 sind Messergebnisse für die relative Genauigkeit ΔR/R über Widerstandswerte dargestellt. Bei den mittels Linien verbundenen Messungen ist noch der Einfluss der Schwankungen des Oszillators im Wechselspannungsgenerator 208 enthalten. Wegen der hohen Messgenauigkeit und angesichts der Tatsache, dass die Phasenverschiebung Δφ nach Formel (3) von der eingespeisten Frequenz ω₀ abhängt, hat eine Frequenzveränderung um einen nur sehr kleinen Betrag bereits einen spürbaren Einfluss auf die Phasenverschiebung Δφ. Ein quarzgesteuerter Oszillator hat bestenfalls eine Konstanz von etwa Δω/ω₀ größer gleich 10^-6. Eine Korrektur wird benötigt, wenn genauer gemessen werden soll.
Dem wird mit einer optionalen Ausbildung der Erfindung dahingehend Rechnung getragen, dass mit einem separaten Kanal eine Abweichung des Oszillators analog dem erfindungsgemäßen Phasenermittlungsverfahren, jedoch mit einer konstanten Impedanz (konstante Wirk- und Blindwiderstände) gemessen wird. Dies ist ein sogenannter Monitor-Kanal. Gemäß 7 sind die mit den Linien verbundenen Messungen ohne Korrektur mittels Monitor-Kanal durchgeführt, die isolierte Messung jedoch mit dieser Korrektur. Da dieser Messwert deutlich unterhalb der anderen liegt, kann davon ausgegangen werden, dass auch diese nach Anwendung nach der Korrektur deutlich niedriger ausfallen.
Wegen dem Ablaufdiagramm in 8 wird auf die Bezugszeichenliste, Ziffern 300 und folgende verwiesen.
Bezugszeichenliste

100: Schaltungsanordnung
101: Strompfad
102: Stromquelle
103: Spannungsmessgerät
104: Widerstandselement
105: Strommessgerät
106a,b: Abgriffe
110: Brückenschaltung
111a,b: Kontaktpunkte
112a-d: Widerstandelemente
113a,b: Kontakte
120: Konversionsfunktion
200: Schaltungsanordnung für eine Messstelle
201R: Sensorwiderstand
201C: Sensorkapazität
201L: Sensorinduktivität
202: ursprüngliches Wechselspannungssignal
203: erster Strompfad
204: zweiter Strompfad
205: Phasenschiebeeinrichtung
206: Phasenvergleichseinrichtung
207: phasenverschobenes Wechselspannungssignal
208: Oszillator, Wechselspannungs-, insbesondere HF-Generator
209: Messgrößen-Nutzsignal
210: Operationsverstärker
211: Gütepotentiometer
212a: erster Komparator
212b: zweiter Komparator
213: Integrator
214: Logikgatter
215: Massepotenzial
220: Konversionsfunktionen
221: linearer Bereich
222: Wendepunkt der Phasenverschiebung
300: Verfahren
301: Bestimmen eines Amplitudenmaximums oder Wendepunktes
302: Erzeugen einer Wechselspannung
303: Einspeisen in einen ersten Strompfad
304: Einspeisen in einen zweiten Strompfad
305: Messen der Phasenverschiebung
306: Markieren, insb. Digitalisieren der Wechselspannungssignale
307: Vergleichen der Wechselspannungssignale
308: Erzeugen eines Nutzsignals
310: Messgröße
I: Strom
Q: Güte
Rx, Ra-d: Widerstandswerte
RQ: Widerstandswert des Gütepotentiometer
ΔR: Widerstandsänderung
U: Spannung
U0: Betriebsspannung
Uout: Ausgangsspannung
φ: Phase
Δφ: Phasenverschiebung
ω: Frequenz des ursprünglichen bzw. eingespeisten Wechselspannungssignals
ω0: ursprüngliche Resonanzfrequenz
ωR: geänderte Resonanzfrequenz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H11281490 A [0003]
DE 19625461 A1 [0004]
DE 102014008315 A1 [0005]

Claims

Elektrisches Verfahren zur Ermittlung einer oder mehrerer chemischer und/oder physikalischer Messgrößen, beispielsweise Temperaturen oder geometrische Formänderungen, mit folgenden Schritten: a) Einspeisen einer Wechselspannung (202) in eine oder mehrere Phasenschiebeeinrichtungen (205) jeweils mit einer die eine oder mehreren Messgrößen sensierenden oder aufnehmenden Messimpedanz, mittels welcher die Wechselspannung (202) einer Phasenverschiebung unterworfen wird, die der oder den Messgrößen entspricht, b) Bestimmung der einen oder mehreren Phasenverschiebungen (Δφ) mittels Vergleich der einen oder mehreren phasenverschobenen Wechselspannungen (207) mit der eingespeisten Wechselspannung (202), c) Erzeugung eines oder mehrerer, dem jeweiligen Vergleich proportionaler oder sonst entsprechender Messgrößen-Nutzsignale (209).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Schwingungsperiode der Wechselspannung wenigstens ein Wert für eine Phasenverschiebung (Δφ) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere aufeinanderfolgend bestimmte Phasenverschiebungen (Δφ) gemittelt werden, woraus das Messgrößen-Nutzsignale (209) abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Phasenverschiebungen (Δφ) zu ihrer Mittelung in jeweilige Spannungspegel oder sonstige Signalpegel umgewandelt werden, welche über einen vorbestimmten Zeitraum, über eine vorbestimmte Anzahl oder einem sonstigen Bereich summiert oder integriert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Phasenverschiebung (Δφ ) die Amplituden der eingespeisten und der phasenverschobenen Wechselspannung (202,207) jeweils in digitale Daten insbesondere mit Zeitstempel oder sonstigem Zeit- bzw. Phasenbezug umgewandelt werden, die digitalen, zeit- bzw. phasenbezogenen Daten von den beiden Wechselspannungen miteinander verglichen werden, und die dabei gewonnenen Phasen-Vergleichsergebnisse einer Mittelwertberechnung unterzogen werden, aus welcher das Messgrößen-Nutzsignal (209) abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannung (202) mittels eines durchstimmbaren Oszillators (208) generiert wird, wobei vor Messbetriebsaufnahme der Oszillator (208) bis zum Maximum seiner Amplitude und/oder den Wendepunkt seiner Phase im Sinne einer Optimierung der Oszillator-Betriebsfrequenz durchgestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Wechselspannung (202) ein Oszillator (208) verwendet wird, welcher zur Vermeidung oder zum Ausgleich etwaiger Fluktuationen insbesondere seiner Frequenz (ω) stabilisiert wird anhand einer zweiten, separaten Phasenschiebeeinrichtung, welche eine konstante und/oder von den Messgrößen unbeeinflusste oder unbeeinflussbare Impedanz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der zweiten, separaten Phasenschiebeeinrichtung eine zweite Bestimmung einer Phasenverschiebung mittels Vergleich der phasenverschobenen Wechselspannung aus der zweiten, separaten Phasenschiebeeinrichtung mit der Wechselspannung (202) aus dem Oszillator (208) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Phasenverschiebung, welche mit der zweiten, separaten Phasenschiebeeinrichtung bestimmt worden ist, der Oszillator (208) im Sinne einer konstanten oder nicht-fluktuierenden Frequenz (ω) stabilisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der zweiten, separaten Phasenschiebeeinrichtung bestimmte Phasenverschiebung zur Korrektur des Messgrößen-Nutzsignales (209) verwendet wird, welches über die erstgenannte Phasenschiebeeinrichtung (205) und dem Phasenvergleich (206) erzeugt wurde, welcher der erstgenannten Phasenschiebeeinrichtung (205) nachgeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz (ω) des ursprünglichen Wechsel Spannungssignals (202) auf eine Resonanzfrequenz (ω₀) der einen oder mehreren Phasenschiebeeinrichtungen (205) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Frequenz (ω) der eingespeisten bzw. ursprünglichen Wechselspannung (202) ein Messbereich für die eine oder mehreren Messimpedanzen der einen oder mehreren Phasenschiebeeinrichtungen (205) festgelegt, eingestellt oder beeinflusst wird.
Elektrische Schaltungsanordnung (200) zur Ermittlung einer oder mehrerer chemischer und/oder physikalischer Messgrößen, beispielsweise Temperaturen oder geometrische Formänderungen, insbesondere geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, - mit einem Wechselspannungs-Generator (208), - mit wenigstens einer Phasenschiebeeinrichtung (205), die eingangsseitig mit dem Ausgang des Wechselspannungs-Generator (208) verbunden ist und wenigstens eine für eine Phasenverschiebung zwischen Eingang und Ausgang bestimmende Messimpedanz umfasst, welche zum Sensieren oder Aufnehmen der einen oder mehreren Messgrößen ausgebildet ist, - mit einer Phasenvergleichseinrichtung (206), welche eingangsseitig mit den Ausgängen des Wechselspannungs-Generators (208) und der wenigstens einen Phasenschiebeeinrichtung (205) verbunden und programm- und/oder schaltungstechnisch dazu ausgebildet ist, ein der Phasenverschiebung entsprechendes Messgrößen-Nutzsignal (209) zu erzeugen.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messimpedanz mit einer oder mehreren Sensor-Widerständen (201R) versehen ist, die zur Änderung ihrer Wirkwiderstandswerte in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren Messgrößen ausgebildet sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messimpedanz mit einer oder mehreren Sensor-Kapazitäten (201C) versehen ist, die zur Änderung ihrer Blindwiderstandswerte in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren Messgrößen ausgebildet sind.
Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13,14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messimpedanz mit mehreren Sensor-Induktivitäten (201L) versehen ist, die zur Änderung ihrer Blindwiderstandswerte in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren Messgrößen ausgebildet sind.
Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messimpedanz wenigstens einen thermosensitiven Widerstand als Sensor-Widerstand (201R) aufweist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der thermosensitive Widerstand über thermisch isolierende Kapazitäten (C₁, C₁') an die Messimpedanz der Phasenschiebeeinrichtung (205) angekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13-18, dadurch gekennzeichnet, dass die Messimpedanz wenigstens einen Sensor-Widerstand (201R) aufweist, dessen Widerstandswert von einer mechanischen Dehnung oder einer sonstigen Formänderung abhängig oder beeinflussbar ist, welcher der Sensor-Widerstand (201 R) unterworfen wird.
Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13-19, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschiebeeinrichtung (205) mit einer Filter zweiter oder höherer Ordnung realisiert ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Filters derart, dass die eingespeiste bzw. ursprüngliche Wechselspannung (202) einer Phasenverschiebung unterworfen wird, welche bezüglich einer Frequenz (ω) der eingespeisten bzw. ursprünglichen Wechselspannung (22 oder einer Ausgangs-Resonanzfrequenz (wo) der Phasenschiebeeinrichtung (205) symmetrisch oder annähernd symmetrisch ist.
Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13-21, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschiebeeinrichtung (205) mit einer Filter- und/oder Verstärkerschaltung realisiert ist, bei welcher oder welchen über eine Verstärkungsregelung und/oder über einen oder mehrere Dämpfungswiderstände (211, R_Q) deren Güte einstellbar ist.
Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13-22, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenvergleichseinrichtung (206) einen oder mehrere Komparatoren (202a, 212b) für Wechselspannung-Signale (202,207) aus dem Wechselspannungs-Generator (208) und der Phasenschiebeeinrichtung (205) zur Bestimmung von deren Phasenlagen relativ zueinander aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13-22, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenvergleichseinrichtung (206) einen oder mehrere Schwellwert-Diskriminatoren für Wechselspannung-Signale (202,207) aus dem Wechselspannungs-Generator (208) und der Phasenschiebeeinrichtung (205) zur Bestimmung von deren Phasenlagen relativ zueinander aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13-22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinrichtung einen oder mehrere Ratiodetektoren zum Vergleich von Phasenlagen der Wechselspannungs-Signale (202,207) aus dem Wechselspannungs-Generator (208) und der Phasenschiebeeinrichtung (205) aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinrichtung ein oder mehrere logische Gatter (214), beispielsweise zur XOR-, OR-, AND- oder NAND-Verknüpfung zum Vergleich der Wechselspannungs-Signale (202,207) aus dem Wechselspannungs-Generator und der Phasenschiebeeinrichtung aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Phasenschiebeeinrichtungen (205) dem Ausgang eines gemeinsamen Wechselspannungs-Generators (208) parallel zugeschaltet oder sonst zugeordnet sind.