DE1202538B

DE1202538B - A device used to determine the property of a substance by measuring its influence on the capacitance of a capacitor charged with the substance

Info

Publication number: DE1202538B
Application number: DEF25712A
Authority: DE
Original assignee: FORTE ENGINEERING CORP
Current assignee: FORTE ENGINEERING CORP
Priority date: 1957-10-21
Filing date: 1958-05-07
Publication date: 1965-10-07

Description

Zum Bestimmen der Eigenschaft eines Stoffes durch Messen ihres Einflusses auf die Kapazität eines mit dem Stoff beschickten Kondensators dienendes Gerät Es ist bereits ein zum Bestimmen der Eigenschaft eines Stoffes durch Messen ihres Einflusses auf die Kapazität eines mit dem Stoff beschickten Kondensators dienendes Gerät bekannt, bei dem ein Bezugsoszillator zum Erzeugen einer festen Bezugsfrequenz und ein veränderlicherMeßoszillator vorhanden sind, der eine zur Aufnahme des Meßgutes dienenden Kondensatormeßzelle enthält und dessen Ausgangssignal mit demjenigen des Bezugsoszillators durch Schaltmittel vereinigt wird, um die der Differenz der Frequenzen der beiden Oszillatoren entsprechende Schwebungsfrequenz zu erzielen. Die Schwebungsfrequenz hängt von der Kapazität des Meßgutes ab und wird mit Hilfe einer Nullmethode immer auf den gleichen Wert eingestellt. Diese Einstellung erfolgt durch Veränderung eines Kondensators und muß für jeden zu untersuchenden Stoff durchgeführt werden. Es ist auch die Verwendung einer Anzeigeeinrichtung bekannt, bei welcher zwei gegeneinandergeschaltete Gleichstromverstärkerröhren verwendet werden. Da bei einer Gleichstromverstärkung allerlei Störeffekte auftreten, hat eine derartige Anzeigeeinrichtung nur eine beschränkte Genauigkeit. Es ist auch bekannt, die Schwebungsfrequenz durch entsprechende Abstimmung der beiden Oszillatoren zum Verschwinden zu bringen und die Abstimmung durch Verwendung eines magischen Auges zu erleichtern Es ist auch bereits ein direkt anzeigendes Dielektrizitätskonstantenmeßgerät bekannt, dessen Meßbehälter im Schwingungskreis eines Oszillators liegt und bei dem die in den Meßbehälter eingebrachte zu messende Substanz eine Frequenzänderung des Oszillators hervorruft, die mit Hilfe eines Anzeigeinstrumentes sichtbar gemacht wird. Zur Beseitigung der durch unterschiedliche Verlustwiderstände des Prüflings hervorgerufenen Meßfehler wird in der Meßschaltung ein abgestimmter FM-Diskriminator verwendet.To determine the property of a substance by measuring its influence on the capacity of a condenser charged with the substance serving device Es is already one for determining the property of a substance by measuring its influence known to the capacity of a capacitor charged with the substance, in which a reference oscillator for generating a fixed reference frequency and a variable measurement oscillator are present, the one serving to accommodate the material to be measured capacitor measuring cell and its output signal with that of the reference oscillator by switching means is combined to form that corresponding to the difference in the frequencies of the two oscillators To achieve beat frequency. The beat frequency depends on the capacity of the Material to be measured and is always set to the same value with the help of a zero method. This setting is made by changing a capacitor and must for everyone the substance to be examined. It is also the use of a display device known, in which two counter-connected DC amplifier tubes are used will. Since all sorts of interfering effects occur with direct current amplification such a display device only has a limited accuracy. It is also known, the beat frequency by appropriate tuning of the two oscillators Disappear and vote by using a magical To make it easier for the eyes It is also already a direct display dielectric constant measuring device known, the measuring container is in the oscillation circuit of an oscillator and to which the substance to be measured introduced into the measuring container causes a change in frequency of the oscillator, which is made visible with the aid of a display instrument will. To eliminate the different loss resistances of the test object The measurement error caused is a tuned FM discriminator in the measurement circuit used.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein zum Bestimmen der Eigenschaften eines Stoffes durch Messen ihres Einflusses auf die Kapazität eines mit dem Stoff beschickten Kondensators dienendes Gerät zu schaffen, das die zu messende Größe unmittelbar mit höchster Genauigkeit anzeigt. The invention is now based on the object of determining the Properties of a substance by measuring its influence on the capacity of a with the material charged condenser serving device to create the to be measured Displays size immediately with the highest accuracy.

Dies wird nun bei einem zum Bestimmen der Eigenschaften eines Stoffes durch Messen ihres Einflusses auf die Kapazität eines mit dem Stoff beschickten Kondensators dienendes Gerät mit einem Bezugsoszillator zum Erzeugen einer festen Bezugsfrequenz und mit einem veränderlichen Meßoszillator, der eine zur Aufnahme des Meßgutes dienende Kondensatormeßzelle enthält und dessen Aus- gangssignal mit demjenigen des Bezugsoszillators durch Schaltmittel vereinigt wird, um die der Differenz der beiden Oszillatorfrequenzen entsprechende Schwebungsfrequenz zu erhalten, erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die beiden Oszillatoren, die unter denselben Umweltbedingungen arbeiten, je einen eigenen Resonanzschwingkreis aufweisen, der die Frequenz der Ausgangssignale steuert und diese bei Änderung der Umweltbedingungen im gleichen Sinne und um gleiche Beträge ändert, und daß die Meßzelle zwei isolierte Elektroden enthält, zwischen denen sich ein das Meßgut aufnehmender Meßraum befindet, der eine geerdete, elektrisch leitende Abschirmung hat, welche die elektrischen Felder der Elektroden auf den Meßraum beschränkt, so daß die Frequenz des veränderlichen Oszillators mit dem kapazitiven Wert des Meßgutes innerhalb eines Tonfrequenzbereiches der Bezugsfrequenz und infolgedessen mit dem Einfluß des Meßgutes auf die Kapazität der Meßzelle schwankt, daß ferner eine Schaltung zum Demodulieren der im Tonfrequenzbereich liegenden Schwebungsfrequenz und zum Erzeugen entsprechender Ausgangsimpulse vorhanden ist, die durch einen nicht resonant wirkenden Zähler aufgenommen werden, der gleichgerichtete Ausgangssignale mit der Periodenzahl der Impulse liefert, und daß schließlich die zu messende Eigenschaft durch ein Gleichstromgerät unmittelbar angezeigt wird, das mit dem Zähler verbunden ist. This is now used to determine the properties of a substance by measuring their influence on the capacity of one loaded with the substance Device serving capacitor with a reference oscillator for generating a fixed Reference frequency and with a variable measuring oscillator, one for recording contains the capacitor measuring cell used for the material to be measured and its output output signal with that of the reference oscillator is combined by switching means to that of the difference to obtain the beat frequency corresponding to the two oscillator frequencies, according to the invention achieved by the two oscillators operating under the same environmental conditions work, each have their own resonance circuit, the frequency of the Controls output signals and this in the same when the environmental conditions change Meaning and changes by equal amounts, and that the measuring cell has two isolated electrodes contains, between which there is a measuring space receiving the material to be measured, the one Has a grounded, electrically conductive shield that absorbs the electrical fields of the Electrodes limited to the measuring space, so that the frequency of the variable oscillator with the capacitive value of the material to be measured within an audio frequency range of the reference frequency and consequently fluctuates with the influence of the material to be measured on the capacity of the measuring cell, that also a circuit for demodulating the beat frequency lying in the audio frequency range and for generating corresponding output pulses that are not available by a resonant counter are included, the rectified output signals with the number of periods of the pulses, and that finally the property to be measured is immediately displayed by a DC device connected to the meter is.

Durch Verwendung zweier völlig gleichgestalteter Oszillatoren wird gewährleistet, daß diese in genau gleicher Weise von Änderungen der Umweltbedingungen beeinflußt werden, so daß sich diese Einflüsse gegenseitig aufheben und daher die Schwebungsfrequenz, d. h. der Unterschied der Bezugsfrequenz von der durch die Meßgröße beeinflußten veränderlichen Frequenz, genau der Meßgröße entspricht, und zwar auch dann, wenn sich die absoluten Werte der Augangsfrequenzen der beiden Oszillatoren unter dem Einfluß von Schwankungen der Temperatur, der Feuchtigkeit usw. im Verlauf der Messungen ändern sollten. Die völlige Ausschaltung der durch Umwelteinflüsse bedingten Fehlerquellen ist die Voraussetzung für die hohe Meßgenauigkeit. Es ist aber auch erforderlich, in den den Oszillatoren nachgeschalteten Stufen die Umwelteinflüsse zu beseitigen. By using two completely identical oscillators, ensures that this is in exactly the same way from changes in environmental conditions be influenced, so that these influences cancel each other out and therefore the Beat frequency, d. H. the difference between the reference frequency and the measured variable influenced variable frequency, corresponds exactly to the measured variable, and indeed also when the absolute values of the output frequencies of the two oscillators under the influence of fluctuations in temperature, humidity, etc. in the course of measurements should change. The complete elimination of environmental influences conditional sources of error is the prerequisite for the high measurement accuracy. It is but also necessary, the environmental influences in the stages downstream of the oscillators to eliminate.

Zu diesem Zweck wird dafür gesorgt, daß die Schwebungsfrequenz innerhalb des Tonfrequenzbereiches bleibt, weil in diesem Bereich die Zählung der Strom impulse mit der größten Genauigkeit erfolgen kann.For this purpose it is ensured that the beat frequency is within the audio frequency range remains, because the counting of the current pulses in this range can be done with the greatest accuracy.

Die mit Hilfe der Demodulationsschaltung gewonnenen Impulse werden durch einen nicht resonant wirkenden Zähler gezählt, dessen Gleichstromsignale einem dem Meßwert direkt anzeigenden Amperemeter zugeführt werden. Die Beseitigung der Fehlerquellen in der Oszillatorstufe beruht auf einem anderen Prinzip als die Beseitigung der Fehlerquellen in den nachgeschalteten Stufen. In den nachgeschalteten Stufen ist eine Kompensation, wie sie in der Oszillatorstufe verwendet wird, nicht möglich. Dennoch wird höchste Genauigkeit dadurch gewährleistet, daß in den nachgeschalteten Stufen die Verwendung abgestimmter Schwingkreise vermieden wird, die besonders empfindlich auf Anderungen der Umwelteinflüsse ansprechen.The pulses obtained with the help of the demodulation circuit are counted by a non-resonant counter whose direct current signals give a ammeter directly indicating the measured value. Eliminating the Sources of error in the oscillator stage are based on a different principle than elimination the sources of error in the downstream stages. In the downstream stages compensation as used in the oscillator stage is not possible. Nevertheless, the highest accuracy is guaranteed by the fact that in the downstream Levels the use of tuned oscillating circuits is avoided, which are particularly sensitive respond to changes in environmental influences.

Mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Gerät kann beispielsweise der Feuchtigkeitsgehalt von Wolle, Papier, Kunststoff u. dgl. sehr schnell und genau festgestellt werden. Außerdem kann es auch verwendet werden, um die Abmessungen von Präzisionsteilen festzustellen. With the device designed according to the invention, for example the moisture content of wool, paper, plastic and the like very quickly and accurately to be established. Besides, it can also be used to change the dimensions of precision parts.

Die höchste Genauigkeit erzielt man bei Verwendung von gleichen Röhren und gleichen Bauelementen, beispielsweise Widerständen, Kondensatoren, Spulen, Röhrensockeln usw. Diese Elemente werden auf eine gemeinsame Aluminiumplatte montiert, wobei jeder Oszillator durch ein gleichartig ausgebildetes Gehäuse abgeschirmt wird. The highest accuracy is achieved when using the same tubes and the same components, for example resistors, capacitors, coils, tube sockets etc. These elements are mounted on a common aluminum plate, each with Oscillator is shielded by a similarly designed housing.

Vorzugsweise werden die Betriebsspannungen der im Gerät verwendeten Röhren und Dioden von einem stabilisierten Netzgerät geliefert, wobei die Anodenspannung auf t 4 Oio, besser noch t 1 o ihres Sollwertes und die Heizwechselspannung auf 15 0/o, besser noch auf 13 °/o ihres Sollwertes eingeregelt wird. The operating voltages are preferably those used in the device Tubes and diodes supplied by a stabilized power supply, with the anode voltage to t 4 Oio, better still t 1 o of their setpoint and the alternating heating voltage 15 0 / o, better still to 13% of their setpoint.

Die Frequenzdifferenz zwischen den beiden Oszillatoren soll kleiner als etwa 100 Kilohertz, vorzugsweise sogar kleiner als 50 Kilohertz und besser noch innerhalb des hörbaren Bereiches liegen. Vorzugsweise werden die Abstimmspulen der beiden Oszillatoren mit ihren Achsen quer zueinander angeordnet. The frequency difference between the two oscillators should be smaller than about 100 kilohertz, preferably even less than 50 kilohertz and even better are within the audible range. Preferably, the tuning coils are the two oscillators arranged with their axes transverse to each other.

Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn man sie etwa unter einem Winkel von 900 zueinander anordnet.You get the best results when you look at it at roughly an angle from 900 to each other.

Dadurch wird die gegenseitige Kopplung der beiden Oszillatoren bei kleinen Differenzfrequenzen verringert. Auf diese Weise kann beispielsweise bei Oszillatoren mit einer Frequenz von ungefähr 1 Megahertz mit Differenzfrequenzen in der Größenordnung vor 25 Hertz gearbeitet werden, wodurch eine außer ordentlich hohe Meßgenauigkeit gewährleistet wird Es hat sich herausgestellt, daß bei entsprechenden Aufbau der beiden Oszillatoren, die beispielsweise für eine Sollfrequenz von 1 Megahertz ausgelegt sind, eine Frequenzkonstanz von herunter bis zt +20 Hertz erzielt werden kann, wodurch Fruchtig keitsmessungen bis zu einer Genauigkeit von 0,1 0/ möglich werden.This will result in the mutual coupling of the two oscillators small difference frequencies reduced. In this way, for example Oscillators with a frequency of approximately 1 megahertz with difference frequencies on the order of 25 hertz can be worked, making an extraordinary high measurement accuracy is guaranteed. It has been found that with appropriate Structure of the two oscillators, for example for a target frequency of 1 megahertz are designed to achieve a frequency constancy of down to +20 Hertz can, which means that fruit measurements can be carried out with an accuracy of 0.1 0 / will.

Die Erfindung wird nun näher an Hand von Zeichnungen erläutert. The invention will now be explained in more detail with reference to drawings.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Gerätes nach der Erfindung; Fig. 1 A zeigt beim Betrieb des Gerätes nach F i g. 1 auftretende Wellenformen; Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Feuchtigkeitsgehaltes in Prozent vom Anzeigewert des Meßinstrumentes für verschiedene Textilfasern; F i g. 3 ist ein Schaltschema für jeden der Oszillatorkreise der Fig. 1; F i g. 4 ist ein Schaltschema des Additivkreises der Fig. 1; Fig. 5 ist ein Schaltschema des Demodulator-Begrenzerkreises der F i g. 1; Fig. 6 ist ein Schaltschema des Diskriminatorkreises der F i g. 1; F i g. 7 ist eine Querschnittszeichnung einer Ausführung der kapazitiven Prüfzelle; Fig. 8 ist eine zerlegte perspektivische Ansicht der Zelle der Fig. 7; F i g. 9 ist eine Querschnittszeichnung einer anderen Ausführung der kapazitiven Prüfzelle und zeigt in vollen Linien den Deckel in der Arbeitsstellung und in gestrichelten Linien den Deckel in teilweise aufgeklappter Stellung und auch einen eingebrachten Ballen von Wollkämmlingen; F i g. 10 ist eine Draufsicht der Zelle der F i g. 9 mit weggeschnittenem Deckel; Fig. 11 ist ein Schaubild und zeigt die Beziehung zwischen den Strommesserablesungen zum Messen des Feuchtigkeitsgehaltes von Wollkämmlingen, dem Gewicht der Wollkämmlinge und deren prozentualer Feuchtigkeit. Fig. 1 shows a block diagram of an apparatus according to the invention; FIG. 1 A shows the operation of the device according to FIG. 1 occurring waveforms; Fig. 2 shows a graphical representation of the dependence of the moisture content in percent of the display value of the measuring instrument for various textile fibers; F. i g. 3 is a circuit diagram for each of the oscillator circuits of FIG. 1; F i g. 4th Fig. 1 is a schematic diagram of the additive circuit of Fig. 1; Fig. 5 is a circuit diagram of the demodulator-limiter circuit of FIG. 1; Fig. 6 is a circuit diagram of the discriminator circuit the F i g. 1; F i g. 7 is a cross-sectional drawing of one embodiment of the capacitive Test cell; Figure 8 is an exploded perspective view of the cell of Figure 7; F i g. 9 is a cross-sectional drawing of another embodiment of the capacitive Test cell and shows in full lines the lid in the working position and in dashed lines Lines the lid in a partially opened position and also an inserted one Bales of wool combs; F i g. 10 is a top plan view of the cell of FIG. 9 with lid cut away; Fig. 11 is a diagram showing the relationship between the ammeter readings for measuring the moisture content of wool combs, the weight of the wool combs and their percentage of moisture.

Bei Betrachtung der Zeichnungen, besonders der Fig. 1, erkennt man ein Blockschema des Systems, das mit einer zeichnerischen Darstellung der Signalwellenformen an den bezeichneten Punkten veranschaulicht ist. Diese Wellenformen sind mit genaueren Einzelheiten vergrößert in F i g. 1 A dargestellt. Der prozentuale Feuchtigkeitsgehalt eines zwischen den Platten der kapazitiven Prüfzelle 11 eingebrachten Stoffes wird unmittelbar an einem Strommesser 12 angezeigt. Bevor die Betriebsart des Systems beschrieben wird, das zu diesem Anzeigeergebnis führt, soll eine physikalische Anordnung beschrieben werden. Ein veränderlicher Bezugskondensator 12 a ist in den frequenzsteuernden Kreis des Bezugsoszillators 13 eingeschaltet. Die kapazitive Prüfzelle 11 ist in den entsprechenden Kreis eines veränderlichen Oszillators 14 eingeschaltet. Die Oszillatoren 13 und 14 sind an einen Additivkreis 15 gekoppelt, der einen Demodulator-Begrenzer 16 speist. Der Demodulator-Begrenzer 16 ist an einen Diskriminator 17 gekoppelt, der den Strommesser 12 mit einem Signal versorgt. When looking at the drawings, especially FIG. 1, one recognizes a block diagram of the system that comes with a graphic representation of the signal waveforms is illustrated at the points indicated. These waveforms are more accurate with Details enlarged in FIG. 1 A. The percentage of moisture a substance introduced between the plates of the capacitive test cell 11 displayed directly on an ammeter 12. Before the operating mode of the system which leads to this display result is intended to be a physical arrangement to be discribed. A variable reference capacitor 12 a is in the frequency-controlling Circuit of the reference oscillator 13 switched on. The capacitive test cell 11 is in the corresponding circuit of a variable oscillator 14 is switched on. the Oscillators 13 and 14 are coupled to an additive circuit 15, which is a demodulator limiter 16 dines. The demodulator limiter 16 is coupled to a discriminator 17, which supplies the ammeter 12 with a signal.

Dieses hat eine Gleichstromkomponente, die durch den Strommesser angezeigt wird.This has a DC component which is indicated by the ammeter will.

Die in den Fig. 1 und 1 A dargestellten Signal wellenformen sind nützlich, um den Betrieb des Systems zu verstehen. Die Wellenformen 21 und 22 der Frequenzen ft oder p bzw. 2 oder q sind die entsprechenden Ausgangssignale des veränderlichen Oszillators 14 und des Bezugsoszillators 13. Die Frequenz ft steht mit der Dielektrizitätskonstante des zwischen den Platten der Prüfzelle 11 eingebrachten Stoffes in Beziehung. Die Frequenz J2. kann durch Einstellen des Bezugskondensators 12a festgelegt werden, der so einstellbar gemacht ist, daß, wenn eine Probe von bekanntem Feuchtigkeitsgehalt in der Prüfzelle 11 liegt, der Strommesser 12 den bekannten prozentualen Feuchtigkeitsgehalt anzeigt. Danach ist eine weitere Einstellung des Kondensators 12 a nur erforderlich, um langfristige Abweichungen auszugleichen. Die beiden Oszillatorsignale werden im Additivkreis 15 linear addiert, um das Ausgangs signal 23 herzustellen, dessen Effektivamplitude 24 mit einer Geschwindigkeit oder Frequenz an- und abschwillt, die im wesentlichen gleich der Differenz zwischen den Frequenzen ft und !2 oder p-q ist. The signal waveforms shown in Figures 1 and 1A are useful to understand the operation of the system. Waveforms 21 and 22 of the Frequencies ft or p or 2 or q are the corresponding output signals of the variable Oscillator 14 and the reference oscillator 13. The frequency ft is related to the dielectric constant of the substance introduced between the plates of the test cell 11 in relation. the Frequency J2. can be determined by setting the reference capacitor 12a, which is made adjustable so that when a sample of known moisture content In the test cell 11 is located, the ammeter 12 the known percentage moisture content indicates. After that, a further setting of the capacitor 12 a is only necessary, to compensate for long-term deviations. The two oscillator signals are in the additive circuit 15 added linearly to produce the output signal 23, whose RMS amplitude 24 increases and decreases at a speed or frequency, which is substantially equal to the difference between the frequencies ft and! 2 or p-q is.

Das Ausgangssignal 23 wird im Demodulator-Begrenzer 16 demoduliert, um die Wellenform 25 hervorzubringen, deren Frequenz im wesentlichen derjenigen gleich ist, mit der die Effektivamplitude 24 des Signals 23 an- und abschwillt. Das Signal 25 wird in dem Begrenzerteil des Demodulator-Begrenzers 16 begrenzt, um die Wellenform 26 der gleichen Frequenz wie 25 hervorzubringen. Die Frequenz von 26 wird durch den Diskriminator 17 wahrgenommen, um eine entsprechende Gleichstromkomponente 26 a hervorzubringen, die durch den Strommesser 12 angezeigt wird. Die Größe des Gleichstromes 26a hängt von der Frequenz von 26 ab. The output signal 23 is demodulated in the demodulator limiter 16, to produce waveform 25 whose frequency is substantially that of is the same, with which the effective amplitude 24 of the signal 23 increases and decreases. The signal 25 is limited in the limiter part of the demodulator limiter 16, to produce waveform 26 of the same frequency as 25. The frequency of 26 is perceived by the discriminator 17 to be a corresponding direct current component 26 a, which is indicated by the ammeter 12. The size of the DC current 26a depends on the frequency of 26.

Es ist zu bemerken, daß aus Stabilitätsgründen des Systems kein Bandpaßfilter erforderlich ist, um unerwünschte, durch Unstabilitäten hervorgerufene Frequenzen auszufiltern. Wo Filter erforderlich werden, ist es schwer, angemessene Sperrwirkung für die unerwünschten Signale zu erreichen, wenn man nicht die Mitte des Filterdurchlaßbandes auf eine relativ hohe Frequenz legt. Dementsprechend war die Schwebungsfrequenz der früheren, Bandpaßfilter erfordernden Systeme relativ hoch und brachte einen entsprechenden Verlust in der Empfindlichkeit auf Frequenzabweichungen. Da das vorliegende System keine Bandpaßfilterung erfordert, kann die Differenzfrequenz eine Hörfrequenz sein, so daß dadurch die Systemempfindlichkeit auf Frequenzabweichungen des veränderlichen Oszillators gesteigert wird. It should be noted that there is no band-pass filter for reasons of stability of the system is required to avoid unwanted frequencies caused by instabilities to filter out. Where filters are required, it is difficult to achieve adequate barrier action for reaching the unwanted signals if one does not reach the center of the filter passband at a relatively high frequency. The beat frequency was accordingly of the earlier systems requiring band pass filters and produced one corresponding loss in sensitivity to frequency deviations. Since the present System does not require bandpass filtering, the difference frequency can be an audio frequency be, so that thereby the system sensitivity to frequency deviations of the variable Oscillator is increased.

Die Anodenspannung für die Anoden der beiden Oszillatoren, des Additivkreises und des Demodulator-Begrenzers werden von einem gemeinsamen, geregelten Netzgerät 27 über die Leitung 29 und die Klemmen 36 geliefert. Die Spannungen für die Heizfäden der beiden Oszillatoren, des Additivkreises, des Demodulator-Begrenzers und Diskriminators werden ebenfalls aus dem gemeinsamen, geregelten Netzgerät 27 über die Leitung 30 und Klemmen 37 geliefert. So sind sowohl die Anodenspannungen in sämtlichen mit Anoden versehenen Einheiten unter sich als auch die Heizspannungen in sämtlichen mit Heizfäden ausgerüsteten Einheiten unter sich immer im wesentlichen gleich. The anode voltage for the anodes of the two oscillators, the additive circuit and the demodulator limiter are from a common, regulated power supply 27 is supplied via line 29 and terminals 36. The tensions for the filaments the two oscillators, the additive circuit, the demodulator limiter and discriminator are also from the common, regulated power supply unit 27 via line 30 and terminals 37 supplied. So are both the anode voltages in all with Units provided with anodes as well as the heating voltages in all Units equipped with heating filaments are always essentially the same among themselves.

Bevor die Kreise des Systems in ihren Einzelheiten betrachtet werden, empfiehlt es sich, die Beziehung zwischen dem durch den Strommesser 12 angezeigten Strom und dem Feuchtigkeitsgehalt der verschiedenen Stoffe zu betrachten. Diese Beziehung ist im Schaubild der F i g. 2 dargestellt, wo der Strom als Funktion der prozentualen Feuchtigkeit von drei Faserstoffen aufgetragen ist, und zwar für Alpaka, Kamelhaar und Kaschmir. Man bemerkt, daß alle drei Kurven im wesentlichen von gleicher Gestalt sind, obwohl jede von der anderen durch einen festen Stromzuwachs verschoben ist. Deshalb kann durch Verschieben des Stromniveaus am Strommesser in Abhängigkeit vom Prüfstoff die Instrumentskala unmittelbar in prozentualen Feuchtigkeitsgehaltswerten unabhängig vom Stoff geeicht werden. Before considering the circles of the system in detail, it is recommended that the relationship between that indicated by the ammeter 12 current and the moisture content of the various substances. This relationship is in the diagram of FIG. 2 shows where the current as a function of the percentage Moisture from three fibers is applied, namely for alpaca, camel hair and cashmere. It will be noted that all three curves are essentially of the same shape although each is shifted from the other by a fixed increase in current. Therefore, by shifting the current level on the ammeter depending on the Test substance the instrument scale directly in percentage moisture content values can be calibrated regardless of the material.

Wenn man jetzt den einzelnen Teilen des Systems eine Betrachtung widmet, so empfiehlt es sich, zuerst zu erwähnen, daß in der folgenden Diskussion die Bezugsnummern in Fig. 1 entsprechende Elemente in den übrigen Figuren bezeichnen. In F i g. 3 ist ein Schaltschema einer bevorzugten Form von Oszillatoren 13 und 14 der F i g. 1 dargestellt. Dieser Kreis enthält, wie man sieht, eine Triode V-1, die in einem Schwingkreis mit geerdetem Gitter angeordnet ist. If you now look at the individual parts of the system it is best to mention that first in the following discussion the reference numbers in FIG. 1 denote corresponding elements in the remaining figures. In Fig. 3 is a circuit diagram of a preferred form of oscillators 13 and 13 14 of FIG. 1 shown. As you can see, this circle contains a triode V-1, which is arranged in a resonant circuit with a grounded grid.

Die induktive Rückkopplung zwischen dem Anoden-und Gitterkreis wird durch die wechselseitige Kopplung zwischen den Spulen 31 und 32 hergestellt.The inductive feedback between the anode and grid circuit will be produced by the mutual coupling between the coils 31 and 32.

Diese Spulen sind als Solenoide auf einer gemeinsamen Achse mit solchem Wicklungssinn angeordnet, daß positive Rückkopplung entsteht. Das eine Ende der Spule 31 ist geerdet und das andere an die Anode der Röhre V-1 über den Widerstand 33 und den Kondensator 34 angeschlossen. Der Widerstand 33 entkoppelt die Röhre von dem Anodenkreis und steigert so die Stabilität des Oszillators. Die Hochfrequenzdrossel 35 sorgt für einen Weg geringer Impedanz für Gleichstrom und hoher Impedanz für die Oszillatorfrequenz und koppelt die Anode der Röhre V-1 an die geregelte Gleichspannungsquelle 27, die an der Klemme 36 liegt.These coils are as solenoids on a common axis with such Winding sense arranged that positive feedback occurs. One end of the Coil 31 is grounded and the other to the anode of tube V-1 through the resistor 33 and the capacitor 34 connected. Resistor 33 decouples the tube from the anode circuit and thus increases the stability of the oscillator. The high frequency choke 35 provides a path of low impedance for direct current and high impedance for the oscillator frequency and couples the anode of the tube V-1 to the regulated DC voltage source 27, which is attached to terminal 36.

Die geregelte Heizspannungsquelle 27 ist von der Klemme 37 über die Hochfrequenzdrossel 38 mit dem Heizfaden der Röhre V-1 verbunden. Der Kondensator 39 leitet Hochfrequenzstreuströme zur Erde ab. Widerstand 41 und Kondensator 42 bilden ein Kathodenvorspannetz, und der Kondensator 43 zusammen mit entweder dem Kondensator 12a (F i g. 1) oder der kapazitiven Prüfzelle 11 bilden mit der Induktionsspule 31 den eigentlichen die Frequenz steuernden Kreis des Oszillators. Die Klemmen 44 und 45 sind an den Platten der kapazitiven Zelle 11 im Falle des veränderlichen Oszillators 14 und an den Platten des Kondensators 12 im Fall des Bezugsoszillators 13 angeschlossen. Das Ausgangssignal des Oszillators wird an der Ausgangsklemme 10 abgenommen. Die beiden Oszillatoren 13 und 14 sind im wesentlichen gleiche Zwillingsstücke, wie oben beschrieben, so daß Bedingungen wie beispielsweise Temperatur, Druckfeuchtigkeit usw., die die Frequenz des einen beeinflussen, dasselbe in gleicher Weise mit dem anderen tun. Infolgedessen bleibt die Frequenzdifferenz im wesentlichen dieselbe, und das System ist stabil. Die gemeinsame, geregelte Leistungsquelle für die Anoden und Heizfäden der beiden Oszillatoren wirkt mit den Zwillingskonstruktionen der Oszillatoren zusammen, um ein bemerkenswert stabiles System zu schaffen. The regulated heating voltage source 27 is from the terminal 37 via the RF choke 38 connected to the filament of tube V-1. The condenser 39 conducts high frequency stray currents to earth. Resistor 41 and capacitor 42 form a cathode bias network, and the capacitor 43 together with either the Capacitor 12a (FIG. 1) or the capacitive test cell 11 form with the induction coil 31 the actual frequency-controlling circuit of the oscillator. The terminals 44 and 45 are on the plates of the capacitive cell 11 in the case of the variable Oscillator 14 and on the plates of capacitor 12 in the case of the reference oscillator 13 connected. The output signal of the oscillator is at the output terminal 10 removed. The two oscillators 13 and 14 are essentially the same twin pieces, as described above, so that conditions such as temperature, pressure humidity etc., which affect the frequency of the one, the same in the same way with the others do. As a result, the frequency difference remains essentially the same, and the system is stable. The common, regulated power source for the anodes and filaments of the two oscillators works with the twin constructions of the Oscillators together to create a remarkably stable system.

Der Bezugskondensator 12a ist einstellbar. The reference capacitor 12a is adjustable.

In F i g. 4 ist das Schaltschema des Additivkreises 15 dargestellt. Dieser Kreis enthält, wie man sieht, die Röhre V-2 und ihre zugehörigen Kreisbestandteile. Die veränderlichen und Bezugssignale werden an die Eingangsklemmen 46 und 47 von den Ausgangsklemmen 10 der Oszillatoren 14 bzw. 13 gegeben und an das Gitter der Röhre V-2 über Widerstände 51 bzw. 52 angekoppelt, die zusammen mit dem Widerstand 53 ein Ohmsches Addiernetz ergeben. Das Ausgangssignal 23 (Fig. 1 und 1A) wird an der Ausgangsklemme 54 über den aus dem Kondensator 55 und der Induktionsspule 56 gebildeten, auf eine Frequenz in der Nachbarschaft von fi und f2 abgestimmten Kreis abgenommen, so daß die beiden Frequenzen im wesentlichen auf den gleichen Betrag verstärkt werden. Ein nichtshuntierter Vorspannwiderstand 57 bewirkt Kathodengegenkopplung, um im wesentlichen linearen Betrieb des Verstärkers zu sichern und dadurch die Entstehung von unerwünschten Modulationen herabzumindern. In Fig. 4 shows the circuit diagram of the additive circuit 15. As you can see, this circle contains the tube V-2 and its associated Circle components. The variable and reference signals are applied to the input terminals 46 and 47 from the output terminals 10 of the oscillators 14 and 13, respectively, and on the grid of the tube V-2 is coupled via resistors 51 and 52, which together with the resistor 53 result in an ohmic adding network. The output signal 23 (Fig. 1 and 1A) is connected to the output terminal 54 via the capacitor 55 and the induction coil 56 formed, tuned to a frequency in the vicinity of fi and f2 Circle decreased so that the two frequencies are essentially at the same Amount to be reinforced. A non-shunted bias resistor 57 causes cathode negative feedback, to ensure essentially linear operation of the amplifier and thereby the creation to reduce unwanted modulations.

In Fig. 5 ist ein Schaltschema des Demodulator-Begrenzerkreises 16 dargestellt. Der Demodulatorkreis enthält eine Röhre V-4, die an 54 durch den Kondensator 54 a gekoppelt ist und als Audion arbeitet, welches das vom Additivkreis 15 an die Klemme 54 gelangende Ausgangssignal demoduliert oder gleichrichtet. Das demodulierte oder gleichgerichtete Signal am Widerstand 60a wird durch das aus der Induktionsspule 61 und dem Kondensator 62 bestehende Tiefpaßfilter gesiebt, wobei die Wellenform 25 (F i g. 1 A) an dem Kondensator 62 entsteht. 5 is a circuit diagram of the demodulator limiter circuit 16 shown. The demodulator circuit contains a tube V-4 that connects to 54 through the capacitor 54 a is coupled and works as an audion, which the additive circuit 15 to the The output signal arriving at terminal 54 is demodulated or rectified. That demodulated or rectified signal at resistor 60a is made by the induction coil 61 and the capacitor 62 existing low-pass filters are filtered, the waveform 25 (FIG. 1 A) on the capacitor 62 arises.

Der Rest des Kreises einschließlich der Röhre V-5 bildet den Begrenzer. Die positiven Spitzen werden abgeschnitten, wenn das Gitter der Röhre V-5 Gitterstrom über den Widerstand 63 erhält, während die negativen Spitzen abgeschnitten werden, wenn das Gitter über den Knick hinaus betrieben wird.The rest of the circle including tube V-5 forms the limiter. The positive tips will be cut off when the grid of the tube V-5 grid current gets through resistor 63 while cutting off the negative peaks, when the grille is operated beyond the bend.

Kondensator 63 a und Widerstand 63 b bilden ein ankoppeln des Netzwerk, um die Gleichspannung von V-5 fernzuhalten, jedoch die Wechselspannung durchzulassen. Die Schirmgitterspannung wird auf einen relativ geringen Wert durch den Spannungsteiler gehalten. der aus dem Widerstand 64 und dem durch den Kondensator 66 shuntierten Widerstand 65 gebildet ist. Dadurch wird eine Absperrspannung von geringer Größe sichergestellt, um die negativen Spitzen gut abzuschneiden. Die Wellenform 26 (F i g. 1 A) wird an der Klemme 67 über den Widerstand 68 abgegriffen.Capacitor 63 a and resistor 63 b form a coupling of the network, to keep the DC voltage away from V-5, but let the AC voltage through. The screen grid voltage is reduced to a relatively low value by the voltage divider held. the one from the resistor 64 and the one shunted by the capacitor 66 Resistor 65 is formed. This results in a cut-off voltage of small magnitude ensured to cut off the negative tips well. Waveform 26 (F i g. 1 A) is tapped at terminal 67 via resistor 68.

In F i g. 6 ist ein Schaltschema des Diskriminators 17 dargestellt. Die negative Kante der Wellenform 26 an der Klemme 67 wird an Erde durch Anklemmen der Diode V-6 (s.26b in Fig. 1A) gelegt, deren Kathode an 67 über den Kondensator 67a angekoppelt ist. So wird die Vollamplitude der Wellenform 26 zwischen Erde und der Anode der Diode V-7 gelegt. Die Diode V-7 ist in Reihe mit dem Speicherkondensator 71 (0,01 Mikrofarad), der durch die Reihenschaltung aus dem Widerstand 72 (100 000 Ohm), dem Widerstand 73 (1000 Ohm) und dem Strommesser 12 shuntiert ist. Der Widerstand des letzteren kann vernachlässigt werden. Das an den Klemmen 75 und 75a liegende Potentiometer 74 steuert einen Überlagerungsstrom, der von der Batterie 75k über die Widerstände 76 (1 000 000 Ohm) und 73 an den Strommesser 12 geführt wird, um das Instrument in Übereinstimmung mit dem Prüfstoff zu eichen. Der Widerstand 76 ist sehr groß gemacht, um einen Wechsel beim Einstellen des Potentiometers 74 keinen Einfluß auf die Zeitkonstante des Entlade- kreises zu gestatten. Der Widerstandswert von 76 ist so hoch, daß mit Sicherheit im wesentlichen der gesamte Entladestrom vom Kondensator 71 oder von der Kathode von V-7 durch den Strommesser 12 geht. In Fig. 6 shows a circuit diagram of the discriminator 17. The negative edge of waveform 26 on terminal 67 is clamped to ground of the diode V-6 (see 26b in Fig. 1A), the cathode of which is connected to 67 across the capacitor 67a is coupled. This becomes the full amplitude of waveform 26 between earth and the anode of the diode V-7. The diode V-7 is in series with the storage capacitor 71 (0.01 microfarad), which is produced by the series connection from resistor 72 (100 000 Ohm), resistor 73 (1000 Ohm) and ammeter 12 is shunted. The resistance the latter can be neglected. The one at terminals 75 and 75a Potentiometer 74 controls a superimposed current, which from the battery 75k over the resistors 76 (1,000,000 ohms) and 73 is fed to the ammeter 12 to to calibrate the instrument in accordance with the test substance. Resistance 76 is made very large, so that there is no change when adjusting the potentiometer 74 Influence on the time constant of the discharge circle to allow. The resistance value of 76 is so high that essentially the entire discharge current is certain from capacitor 71 or from the cathode of V-7 through ammeter 12.

Nach Beschreibung der in diesem Kreis bestehenden Verbindungen soll jetzt seine Wirkungsweise beschrieben werden. After describing the connections existing in this circle should its mode of action will now be described.

Die Diode V-7 ist in Reihe mit dem Kondensator 71 geschaltet, und die Impulse 26 b die die von der geerdeten Kathode von V-6 ausgehende Wellenform 26 ausmachen, werden an die Anode von V-7 gelegt, um den Kondensator 71 durch die Diode V-7 aufladen zu lassen, wenn die Impulse positiv sind. Da der Diodenwiderstand in der Durchlaßrichtung sehr gering ist, lädt sich der Kondensator 71 sehr schnell auf einen bestimmten Wert auf. Auch fließt Strom durch die Widerstände 72, 73 und den Strommesser 12. Die Ladung von 71 hört während der Zeitabschnitte zwischen den Impulsen auf. Während dieser Zeitabschnitte entlädt sich der Kondensator 71 durch die Widerstände 72, 73 und das Instrument 12. Die Zeitkonstante dieses Entladekreises ist so eingerichtet (1 Millisekunde), daß der Kondensator 71 sich während der Zeitabschnitte zwischen den Ladeimpulsen relativ langsam entlädt. Da diese Zeitabschnitte mit der Impulshäufigkeit (Maß für den Feuchtigkeitsgehalt) wechseln, wechselt auch der Durchschnittsstrom, der sich über das Instrument 12 entlädt. In Fig. 1 A stellt der Wellenteil 26c die Spannung dar, auf welche der Kondensator schnell aufgeladen wird, und der Teil 26d stellt die Spannung am Kondensator 71 unter Entladebedingungen dar. Die entsprechenden einseitigen Entladestromimpulse durch das Instrument 12 sind ähnlich und in Phase mit der Kondensatorspannung 26c und 26d in Fig. 1 A. Es ist klar, daß der Durchschnittswert der Gleichstromkomponente, also der Wert 26a, sich mit den Entladezeitabschnitten ändert. Wenn die Impulshäuflgkeit abnimmt, wachsen die Entladeabschnitte, und der Entladestrom erreicht einen kleineren Mindestwert. Da der Höchstwert des durch das Instrument 12 fließenden Stromes in Abhängigkeit von der Spannung am Kondensator 71 durch das feste Potential begrenzt ist, auf welches der Kondensator aufgeladen werden kann, entsteht eine entsprechende Abnahme im Durchschnittswert des angezeigten Stromes. Abnahme in der Frequenz wird also durch eine Stromabnahme am Instrument 12 angezeigt. The diode V-7 is connected in series with the capacitor 71, and pulses 26b represent the waveform emanating from the grounded cathode of V-6 26 make up, are applied to the anode of V-7 to connect the capacitor 71 through the Let diode V-7 charge when the pulses are positive. Because the diode resistance is very little in the forward direction, the capacitor 71 charges very quickly to a certain value. Current also flows through resistors 72, 73 and the ammeter 12. The charge from 71 stops during the periods between the Impulses on. During these periods of time, the capacitor 71 discharges through the resistors 72, 73 and the instrument 12. The time constant of this discharge circuit is set up (1 millisecond) so that the capacitor 71 turns off during the time periods discharges relatively slowly between charging pulses. Since these periods of time with the If the pulse frequency (measure of the moisture content) changes, the average current also changes, which discharges via the instrument 12. In Fig. 1 A, the shaft portion 26c represents the Voltage to which the capacitor is quickly charged, and the part 26d represents the voltage across capacitor 71 under discharge conditions. The corresponding unilateral discharge current pulses through instrument 12 are similar and in phase with capacitor voltages 26c and 26d in Fig. 1A. It is clear that the average value of the direct current component, that is to say the value 26a, with the discharge time segments changes. As the pulse frequency decreases, the discharge portions grow, and so does the Discharge current reaches a smaller minimum value. Since the maximum value of the Instrument 12 current flowing as a function of the voltage on the capacitor 71 is limited by the fixed potential to which the capacitor is charged there is a corresponding decrease in the average value of the displayed Current. So decrease in frequency is caused by a decrease in current on the instrument 12 displayed.

Es ist zu bemerken, daß der Diskriminatorkreis keine Resonanzen hat und daher außerordentlich stabil ist und keine Einstellung erfordert. So ist es durch Anwendung einer niedrigen Frequenzdifferenz möglich. die Notwendigkeit von Resonanzdiskriminatoren auszuschalten, die unstabil sind und von Zeit zu Zeit eingestellt werden müssen. Das Gerät läßt sich schnell und leicht umstellen, um unmittelbar den prozentualen Feuchtigkeitsgehalt verschiedener Stoffe durch Einstellung des Potentiometers 74 anzuzeigen. It should be noted that the discriminator circuit has no resonances and therefore is extremely stable and does not require adjustment. That's the way it is possible by using a low frequency difference. the need of Eliminate resonance discriminators that are unstable and discontinued from time to time Need to become. The device can be quickly and easily changed over to immediately the percentage moisture content of various substances by setting the Potentiometer 74 display.

Die Einstellung des Potentiometers 74 kann anfangs für jeden Stoff festgelegt werden, dessen Prüfung man wünscht. Anschließend ist es nur noch nötig, das Potentiometer zur richtigen Einstellung für den besonderen, in der Prüfung befindlichen Stoff zu verschieben.The setting of the potentiometer 74 can initially be made for each substance which one wishes to examine. Then it is only necessary the potentiometer for the correct setting for the particular one under test Move fabric.

Bei Betrachtung der Fig. 7 und 8 erkennt man die Darstellung eines Querschnittes einer bevorzugten Form der kapazitiven Prüfzelle 11. Das zu prüfende Muster 81 wird vollständig durch das zylindrische Glied 82, den Boden 83, die zylindrische Buchse 82 a und den Deckel 84 abgeschirmt. In der dargestellten Ausführung sind alle diese Elemente aus leiten dem Stoff (Metall) gefertigt, so daß dazwischen der elektrische Ausgleich ermöglicht wird. Das Glied 82, der Boden 83 und der Deckel 84 stellen einen Behälter dar, in den das Muster eingebracht wird. Das Muster 81 lagert innerhalb einer zylindrischen Höhlung oder Ausdrehung in dem Isolator 85 und ruht normalerweise auf einem Stück Isolation 86, das das Muster 81 von der ungeerdeten Metallplatte 87 trennt. Diese ist in den Isolator 85 eingebettet und bildet eine Bodenwand der Eindrehung in der Isolation. Eine Verbindung zur Platte 87 ragt durch eine Öffnung 91 und ist mit der Klemme 45 (Fi g. 3) verbunden. Die äußere Abschirmung liegt an der Klemme 44 und an Erde. When looking at FIGS. 7 and 8, the representation of a can be seen Cross section of a preferred shape of the capacitive test cell 11. The test cell template 81 is completely through the cylindrical member 82, the bottom 83, the cylindrical Socket 82 a and the cover 84 shielded. In the illustrated embodiment are All of these elements are made of conduct the substance (metal), so that in between the electrical compensation is made possible. The member 82, the bottom 83 and the lid 84 represent a container into which the pattern is placed. The pattern 81 resides within a cylindrical cavity or recess in the insulator 85 and normally rests on a piece of insulation 86 that separates the pattern 81 from the ungrounded Metal plate 87 separates. This is embedded in the insulator 85 and forms one Bottom wall of the recess in the insulation. A connection to the plate 87 protrudes through an opening 91 and is connected to the terminal 45 (Fig. 3). The outer shield is connected to terminal 44 and earth.

Der Deckel 84 ist ein wegnehmbares, einheitliches leitendes Stück von T-förmigem Querschnitt, dessen Bodenteil 92 unmittelbar über der Höhlung oder Ausdrehung schwebt, in welcher das Muster 81 ruht. The lid 84 is a removable, unitary conductive piece of T-shaped cross-section, the bottom part 92 of which is immediately above the cavity or The recess in which the pattern 81 rests is floating.

Die Unterrandfläche 84 a der Metallbuchse 82 a liegt oben auf der Isolation 85 auf, und die zylindrische Wand 82 b der Mittelöffnung der Buchse fluchtet mit der zylindrischen Wand der Höhlung oder Eindrehung in der Isolation 85. Die Bodenfläche 92 von 84 und die Unterrandfläche 84 a der Buchse 82 a bilden zusammen die geerdete Platte der Zelle. Man sieht, daß die Umfangskanten der ungeerdeten Platte 87 und die geerdete, aus 92 und 84a bestehende Platte seitlich über die Eindrehung in der Isolation hinausragen, so daß die Projektion des Querschnittes der Eindrehung und das Muster 81 darin auf die ungeerdete Platte 87 und auf die geerdete, aus 92 und 84 a bestehende Platte kleiner als die Querschnittsfläche dieser Platten ist. Vorzugsweise wird die Platte 87 so groß gewählt, daß ihr Durchmesser denjenigen des eingeengten Musters etwa um die doppelte Musterdicke übertrifft. Dadurch werden die elektrischen Flußlinien, die sich von dem Bodenteil 92 durch das Muster zur ungeerdeten Platte 87 erstrecken, im wesentlichen frei von Randwirkungen, und die durch ungenaue Konzentration des Musters hervorgerufenen Fehler werden vermindert. Der Abstand D2 zwischen der Unterrandffäche 84 a der Buchse 82 a und der Oberseite der Platte 87 ist so, daß die Dielektrizitätskonstante der Isolation 85 dazwischen den gleichen Kapazitätsbetrag ergibt, als ob die Unterrandfläche der Buchse um den Abstand D1 von der Oberfläche der Platte 87 entfernt wäre. Da die Isolation 85 ja eine andere Dielektrizitätskonstante aufweist als dasWollmuster, wird durch entsprechende Bemessung des Abstandes D2 erreicht, daß sowohl in der Mittelzone als auch in der Randzone der Meßzelle die Kapazität pro Flächeneinheit der Meßzelle gleich ist. Die Dielektrizitätskonstante von Wolle beträgt auf Grund der leichten Packung nur etwa 1,2.The lower edge surface 84 a of the metal socket 82 a is on top of the Isolation 85 on, and the cylindrical wall 82 b of the central opening of the socket is aligned with the cylindrical wall of the cavity or recess in the insulation 85. The Bottom surface 92 of 84 and the lower edge surface 84 a of the socket 82 a together form the grounded plate of the cell. You can see that the peripheral edges of the ungrounded Plate 87 and the grounded plate consisting of 92 and 84a laterally over the recess protrude in the insulation, so that the projection of the cross-section of the recess and the pattern 81 therein on the ungrounded plate 87 and on the grounded one of 92 and 84 a existing plate is smaller than the cross-sectional area of these plates. Preferably, the plate 87 is chosen so large that its diameter corresponds to that of the narrowed pattern is about twice the pattern thickness. This will be the electrical flux lines extending from the bottom portion 92 through the pattern to the ungrounded plate 87 extend, substantially free from edge effects, and the Errors caused by inaccurate concentration of the pattern are reduced. The distance D2 between the lower edge surface 84 a of the socket 82 a and the top of plate 87 is such that the dielectric constant of insulation 85 therebetween gives the same amount of capacitance as if the lower edge area of the socket around the Distance D1 from the surface of plate 87 would be. Because the isolation 85 yes has a different dielectric constant than the wool pattern, is indicated by corresponding Dimensioning the distance D2 achieves that both in the central zone and in the Edge zone of the measuring cell, the capacity per unit area of the measuring cell is the same. Due to the light packing, the dielectric constant of wool is only about 1.2.

Der Isolationsstreifen 86 kann in vielen Fällen weggelassen werden. The insulation strip 86 can be omitted in many cases.

Die F i g. 9 und 10 zeigen einen Alternativentwurf, in welchem der Feuchtigkeitsgehalt ganzer Ballen von Wollkämmlingen gemessen werden kann, ohne sie aus den Beuteln, in denen sie vom Betrieb angeliefert werden, herauszunehmen und ohne von ihnen kleine Proben zu entnehmen. The F i g. 9 and 10 show an alternative design in which the Moisture content of whole bales of wool combs can be measured without take them out of the bags in which they are delivered by the company and without taking small samples from them.

Die Konstruktion besteht aus einem hohlen, zylindrischen Metallbehälter 100, der einen Boden 102 und oben einen abnehmbaren Metalldeckel 104 enthält. Der Behälter wird auf einem Gestell 106 getragen, das beispielsweise aus Winkeleisen hergestellt und unter dem der elektronische Feuchteprüfer 108 eingebaut ist, dessen elektronische Teile oben einschließlich des Strommessers 12 beschrieben sind. The construction consists of a hollow, cylindrical metal container 100, the one floor 102 and includes a removable metal lid 104 at the top. Of the Container is carried on a frame 106 made of, for example, angle iron manufactured and under which the electronic humidity tester 108 is installed, its electronic parts including the ammeter 12 are described above.

Auf dem Boden 102 des Behälters 100 ist die ungeerdete Kondensatorplatte 112 auf einem zylindrisch geformten, aus Isolierstoff hergestellten Untersatz 110 aufgebaut und hat die Gestalt eines hohlen, umgekehrten Kegels, wie gezeigt. Auf ihm wird ein Ballen 114 von Wollkämmlingen getragen, der im Durchmesser etwa 38 cm und in der Höhe etwa 36 cm groß ist. Die Platte 112 ist elektrisch mit der Klemme 45 des veränderlichen Oszillators 14 des Satzes 108 und der Metallbehälter 100 mit der Klemme 44 und Erde verbunden. Der Deckel 104 ist an dem Ende eines Paares von Armen 115 mittels der Verbindung 116 befestigt. Die Arme 115 sind bei 117 auf dem Teil 118 drehbar gelagert, das auf dem Gestell 106 so aufgebaut ist, daß die Arme 115 und der Deckel 104 zwischen der in Fig. 9 in vollen Linien gezeigten Lage, in der der Deckel geschlossen ist, und der in gestrichelten Linien gezeigten Lage, in der der Deckel teilweise offen ist, geschwenkt werden können. Es ist klar, daß der Deckel vollständig aufgeklappt werden kann, so daß der Ballen von Wollkämmlingen in die Zelle hinein- und aus ihr herausgebracht werden kann.On the bottom 102 of the container 100 is the ungrounded capacitor plate 112 on a cylindrically shaped base 110 made of insulating material and has the shape of a hollow inverted cone as shown. on a bale 114 of woolen combs is carried to him, the diameter of which is about 38 cm and about 36 cm tall. The plate 112 is electrical with the clamp 45 of the variable oscillator 14 of the set 108 and the metal container 100 with connected to terminal 44 and earth. The lid 104 is at the end of a pair of Arms 115 attached by means of the connection 116. The arms 115 are at 117 on the Part 118 rotatably mounted, which is constructed on the frame 106 so that the arms 115 and the cover 104 between the position shown in full lines in FIG. 9, in that the lid is closed and the position shown in dashed lines, in which the lid is partially open, can be pivoted. It is clear that the lid can be opened completely so that the bale of wool combs can be brought into and out of the cell.

Es ist zu bemerken, daß sowohl die ungeerdete Kondensatorplatte 112 als auch der Deckel 104, der die geerdete Kondensatorplatte darstellt, sich seitlich über den Umfang der Wollkämmlinge 114 erstrecken. It should be noted that both the ungrounded capacitor plate 112 as well as the cover 104, which represents the grounded capacitor plate, to the side Extend over the circumference of the wool noils 114.

Dadurch wird verhindert, daß die in der Randzone der Meßzelle auftretenden Streuflußlinien in das Meßgut eintreten können, wodurch wiederum Einflüsse verringert werden, die darauf zurückzuführen sind, daß die Mitte des Meßgutes nicht mit der Mitte der Meßzelle zusammenfällt. Diese Anordnung vermeidet Randwirkungen und Fehler auf Grund nicht gleichförmiger Konzentration der Feuchtigkeit innerhalb des Musters. Ein hohler Metallzylinder 120, der um die Umfangskante der Platte 112 gelegt ist und sich nach oben bis etwa zum senkrecht in der Mitte liegenden Teil des Ballens 114 erstreckt, trägt auch dazu bei, diese Randwirkungen und Fehler zu vermeiden. Die kegelige Gestalt von 112 unterstützt das leichte und richtige Einlegen des Ballens von oben durch die Bedienung.This prevents the occurring in the edge zone of the measuring cell Stray flux lines can enter the material to be measured, which in turn reduces influences which can be attributed to the fact that the center of the material to be measured does not match the Center of the measuring cell coincides. This arrangement avoids edge effects and errors due to non-uniform concentration of moisture within the pattern. A hollow metal cylinder 120 wrapped around the peripheral edge of plate 112 and upwards to about the part of the bale that is vertically in the middle 114 also helps avoid these marginal effects and errors. The conical shape of 112 supports the easy and correct insertion of the bale from above through the operator.

Der Boden des Deckels erhebt sich etwa 64 mm über der Oberfläche des Kämmlingsballens. Es ist vorzuziehen, diesen Abstand zwischen 0 und 127 mm zu wählen, um ernstliche Kapazitätseffekte zu vermindern und doch eine einigermaßen gleichmäßige Flußverteilung durch den Kämmlingsballen zu erreichen. Größere Abstände zwischen dem Deckel und dem Kämmlingsballen vermindern den Betrag des durch die Ballenmitte hindurchgehenden Flusses. The bottom of the lid rises approximately 64 mm above the surface of the noil bale. It is preferable to keep this distance between 0 and 127 mm choose to reduce serious capacity effects and yet to some extent to achieve even flow distribution through the noil bale. Larger distances between the lid and the comber ball reduce the amount of the River through the middle of the bale.

Um diese Zelle zu benutzen, braucht die Bedienung lediglich den angelenkten Deckel anzuheben und einen Ballen, wie es gezeigt ist, einzufügen. Dann wird der Deckel geschlossen und das Instrument 12 abgelesen. Sodann wird der Ballen herausgenommen und gewogen. Durch Bezugnahme auf das in F i g. 11 gezeigte Diagramm kann man unmittelbar die prozentuale Feuchtigkeit des Kämmlingsballens bestimmen. To use this cell, the operator only needs the hinged one Lift lid and insert a pad as shown. Then the Lid closed and instrument 12 read. The bale is then removed and weighed. By referring to the in FIG. 11 can be seen directly determine the percentage of moisture in the noil bale.

Die in den Fig. 9 und 10 gezeigte Zelle ist nicht nur brauchbar für die Messung des Feuchtigkeitsgehaltes von Wollkämmlingsballen, sondern kann auch zweckmäßig benutzt werden, um den Feuchtigkeitsgehalt irgendeiner Probe zu messen, die in ihren Abmessungen relativ groß ist. The cell shown in Figs. 9 and 10 is not only useful for the measurement of the moisture content of bales of wool, but can also be conveniently used to measure the moisture content of any sample, which is relatively large in size.

Die Anwendung eines einstellbaren Verschiebestrompotentiometers gestattet unmittelbare Ablesung des Instrumentes für eine Anzahl von Stoffen. Außerdem ist die angezeigte Messung außerordentlich bestimmt und genau. Da die relative Stabilität der Oszillatoren innerhalb von 20 Hertz gehalten werden kann und eine Frequenzänderung von 300 Hertz einem Wechsel im Feuchtigkeitsgehalt von etwa 1 0/0 entspricht, können Messungen mit einer Genauigkeit von besser als 0,10/o leicht und schnell erreicht werden. The use of an adjustable displacement current potentiometer is permitted immediate reading of the instrument for a number of substances. Also is the displayed measurement is extremely specific and precise. Because the relative stability the oscillators can be kept within 20 Hertz and a frequency change of 300 Hertz corresponds to a change in the moisture content of about 1 0/0 Measurements achieved easily and quickly with an accuracy of better than 0.10 / o will.

Während der Benutzung des Gerätes ist es wünschenswert, die Arbeit des Instrumentes mit einem bekannten Muster oder Phantom zu prüfen, das eine bekannte Ablesung ergibt. Dieses Phantom ahmt den zu prüfenden Stoff nach und besteht aus einem Stück stabilen, nichthygroskopischen Stoffes. Wenn zwei solche Stücke benutzt werden, von denen das eine in der Gestalt und Zusammensetzung vom anderen abweicht und eine bekannte abweichende Ablesung vom anderen ergibt, dann ist es möglich, zwei Arbeitspunkte innerhalb oder an den Enden des Nutzbereiches des Gerätes zu bestimmen oder zu prüfen. While using the device it is desirable to work to test the instrument with a known specimen or phantom that is a known one Reading results. This phantom imitates the substance to be tested and consists of a piece of stable, non-hygroscopic material. When using two such pieces of which one differs in shape and composition from the other and gives a known different reading from the other, then it is possible two working points within or at the ends of the useful range of the device determine or examine.

Diese Anordnung kann dazu dienen, fehlerhafte Prüfergebnisse zu verhindern, die erhalten würden, wenn sich im Gerät unauffällig ein Mangel wegen eines Einzelteiles, z. B. einer Vakuumröhre, die im Gebrauch taub, aber nicht unbrauchbar wird, einschleicht. In der Praxis wird das erste Phantom in die Prüfzelle eingegeben, geprüft und, wenn die Ablesung nicht so ausfällt, wie sie soll, der Bezugskondensator verstellt, bis er richtige Ablesung ergibt, und dann wird das zweite Phantom eingegeben. Wenn die richtige Ablesung für das zweite Phantom erzielt wird, arbeitet das Instrument genau, falls nicht, so ist etwas in Unordnung.This arrangement can serve to prevent incorrect test results, which would be received if there was an inconspicuous defect in the device due to an individual part, z. B. a vacuum tube that becomes numb in use but not unusable, creeps in. In practice, the first phantom is entered into the test cell, checked and, if so, the reading is not as it should, the reference capacitor is adjusted until it gives a correct reading and then the second phantom is entered. If the correct reading is obtained for the second phantom, the instrument works precisely, if not, something is out of order.

Runde Scheiben aus Polystyrol wurden als besonders brauchbar für Phantome gefunden, aber auch andere Kunststoffe und andere Stoffe, wie z. B. Metalle, können benutzt werden. Round polystyrene disks have been found to be particularly useful for Phantoms found, but also other plastics and other substances, such as B. Metals, can be used.

Das Gerät und das Verfahren der Erfindung wurden bereits erfolgreich benutzt, um den Feuchtigkeitsgehalt von loser Wolle, entfettetem Kaschmir, gebleichtem Kaschmir und anderen losen Fasern zu messen, und kann benutzt werden, um den Feuchtigkeitsgehalt sämtlicher Fasern einschließlich von konischen Garnkreuzspulen zu messen. Während der normalen Behandlung schwankt der Feuchtigkeitsgehalt von natürlichen Fasern für gewöhnlich zwischen 6 und 18010 und der von synthetischen Fasern zwischen 0,5 und 7nun. The apparatus and method of the invention have been found successful used to reduce the moisture content of loose wool, defatted cashmere, bleached Cashmere and other loose fibers measure, and can be used to measure moisture levels to measure all fibers including conical yarn packages. While With normal treatment, the moisture content of natural fibers fluctuates usually between 6 and 18010 and that of synthetic fibers between 0.5 and 7well.

Claims

Claims: 1. To determine the property of a substance by Measuring their influence on the capacitance of a capacitor charged with the substance Serving device with a reference oscillator for generating a fixed reference frequency and with a variable measuring oscillator, one of which is used to receive the material to be measured Contains capacitor measuring cell and its output signal with ~ that of the reference oscillator by Switching means (15) is combined to provide the difference between the two oscillator frequencies to obtain corresponding beat frequency, d a -characterized in that the two oscillators (13, 14), which work under the same environmental conditions, each have their own resonance circuit (12a, 31 and 11, 31) that determines the frequency controls the output signals and changes them in the same way as the environmental conditions Meaning and changes by equal amounts, and that the measuring cell (11) has two isolated electrodes contains, between which there is a measuring space receiving the material to be measured, the one Has a grounded, electrically conductive shield that absorbs the electrical fields of the Electrodes limited to the measuring space, so that the frequency of the variable oscillator (14) with the capacitive value of the material to be measured within an audio frequency range the reference frequency and consequently with the influence of the material to be measured on the capacitance the measuring cell fluctuates, that also a circuit (16) for demodulating the audio frequency range lying beat frequency and for generating corresponding output current pulses is present, recorded by a non-resonant counter (17) the rectified output signals with the number of periods of the current pulses supplies, and that finally the property to be measured by a DC device (12) that is connected to the meter is displayed immediately.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that between the Demodulation circuit (16) and the counter (17) a limiter stage (via, 63 to 68) to limit the amplitude of the beat signals to a constant value is switched.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the counter (17) contains a capacitor (71) to which the output signals via a diode (V-7) the limiter stage (V-5, 63 to 68) and to which the in Series is connected to a resistor (72, 73) lying DC device (12).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that parallel to DC device (12) an adjustable DC voltage source (74, 75) is located.

5. Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that that for the power supply of the tubes provided in the individual stages (V-1 to V-7) a common stabilized power supply unit (27) is provided.

6. Measuring cell for use in the device according to claim 1, consisting of two opposing plate-shaped electrodes, characterized in that that the two plate-shaped electrodes (84a, 87, 92 and 104, 112) by a Insulation (85 or 110) are separated from each other and enclose a hollow measuring space, in which a sample (81 or 114) is centered on at least one surface of an electrode can be arranged, and that the opposing surfaces of the Electrodes extend radially beyond the measuring space.

7. Measuring cell according to claim 6, characterized in that the one plate-shaped electrode from the removable cover (84 or 104) one the container enclosing the measuring space (82 resp.

100) is made of conductive material.

8. Measuring cell according to claim 7, characterized in that the other plate-shaped electrode (112) designed cup-shaped and for receiving a corresponding trained wool ball (114) is provided.

9. Measuring cell according to claim 6, characterized in that the distance between the parts of the electrode surfaces protruding beyond the measuring space are larger is than the distance between the parts enclosing the measuring space the electrode surfaces, and that an insulation material (85) is arranged between the protruding parts whose influence on the capacity of the measuring cell is the influence exerted by the material to be measured is equivalent to.

10. Measuring cell according to claim 7, characterized in that the container (82 or 100) is earthed.

Considered publications: German Patent Specifications No. 960 217, 913 561, 904 214, 858 153, 449094.