DE1498819C3

DE1498819C3 - Vorrichtung zur Bestimmung einer charakteristischen Eigenschaft eines Materials

Info

Publication number: DE1498819C3
Application number: DE1498819A
Authority: DE
Inventors: Clyde W. Columbus Ohio Baird (V.St.A.)
Original assignee: Industrial Nucleonics Corp Columbus Ohio (vsta)
Current assignee: Industrial Nucleonics Corp Columbus Ohio (vsta)
Priority date: 1963-02-18
Filing date: 1964-01-17
Publication date: 1975-05-22
Also published as: GB1060861A; DE1498819A1; US3241062A; DE1498819B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung einer von der Dielektrizitätskonstanten abhängenden charakteristischen Eigenschaft eines Materials, mit einer eine kapazitive Meßsonde, eine Abgleichimpedanz und einen Phasenumkehrverstärker enthaltenden Meßschaltung, mit zwei Oszillatoren zur Speisung der Meßschaltung bei zwei unterschiedlichen Frequenzen, mit einem zwischen der Meßschaltung und den Oszillatoren angeordneten rückgekoppelten Verstärker.

Es ist bereits eine zur Feuchtigkeitsmessung dienende Schaltung bekannt, bei der zwei Generatoren zum Erzeugen zweier Wechselspannungen unterschiedlicher Frequenz vorgesehen sind, deren Ausgänge miteinander verbunden sind, bei der die Meßsignale beider Frequenzen in Filtern getrennt und das Verhältnis dieser Signale gebildet wird und mit dem so erhaltenen Signal ein Steuerungsvorgang ausgelöst wird (britische Patentschrift 815 000).

Des weiteren ist eine Meßanordnung zur Bestimmung der dielektrischen Eigenschaften von Materialien bekannt, wobei Temperaturschwankungen in dem zu messenden Dielektrikum kompensiert werden. Eine derartige Anordnung weist einen mit veränderlicher Frequenz arbeitenden Oszillator auf. Die Frequenz kann einerseits durch einen veränderbaren Kondensator und andererseits durch Spannungsänderungen an einer Diode gesteuert werden, die abhängig von der angelegten Spannung eine veränderbare Kapazität besitzt. In einem Resonanzkreis mit einer Induktivität ist ein Meßkondensator eingeschaltet. Wenn die Temperatur des dielektrischen Materials im Meßkondensator von einer vorgegebenen Nenntemperatur, auf die die Anordnung geeicht ist, abweicht, tritt auf Grund des Einflusses der Temperaturänderung auf das dielektrische Material ein Fehler auf. Um diesen Fehler zu komensieren, wird bei der bekannten Anordnung vorgeschlagen, eine Temperaturkompensationsschaltung zu verwenden. Ändert sich die Temperatur gegenüber der vorgegebenen Temperatur, wird durch die Temperaturkompensationsschaltung eine kleine Gleichstromverlagerungsspannung der Modulationsspannung überlagert und die Frequenz des Oszillators geändert. Eine derartige Anordnung ist auf Grund der Änderungen in der Masse eines Materials zwischen den Platten des Meßkondensators einem Fehler unterworfen, insbesondere, wenn das Material ein festes Material, z. B. plattenförmiges Material ist, das den Raum zwischen den Kondensatorplatten nicht vollständig ausfüllt (USA.-Patentschrift 2 985 825).

Schließlich sind Servoregelungen in Verbindung mit dielektrischen Meßeinrichtungen bekannt, bei denen ein der Meßgröße proportionales Signal zur Aufzeichnung auf einen Schreiber von der Bewegung eines Potentiometerschieiters abgeleitet wird, der von einem Servomotor gesteuert wird.

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Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung so daß die tatsächliche Amplitude der Signale S In-

einer Temperaturkompensation bei einer mit zwei dex H und S Index L aufrechterhalten wird, die aus

Frequenzen arbeitenden Meßschaltung, insbesondere dem Meßkondensator mit dem Wert 1 abgeleitet

zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts von Materia- werden, während dann, wenn der Ausgang des Oszil-

lien, wie auch eine selbsttätige Eichung einer der- 5 lators niedrigerer Frequenz nicht erneut eingestellt

artigen Schaltung. würde, das Signal S Index L niedrigerer Frequenz zu

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich eine bestimmten Zeiten mehr als 100 Mal größer wäre Vorrichtung der eingangs angegebenen Art erfin- als das Signal S Index H höherer Frequenz, während dungsgemäß durch eine erste Einrichtung zur Mes- zu anderen Zeiten die Signale die gleiche Amplitude sung der Temperatur an der Meßsonde, durch eine io haben könnten. Die Vorrichtung nach vorliegender zweite Einrichtung zur Einstellung der Amplitude des Erfindung arbeitet somit stabil und exakt,
von einem der beiden Oszillatoren abgegebenen Auch ist im Falle vorliegender Erfindung ohne Ausgangssignals, durch erste Mittel zur Anpassung Bedeutung, ob einer oder beide der Oszillatoren ihre der Dämpfungscharakteristik der zweiten Einrich- Schwingungsamplitude ändern, weil dies auf einfache tung an die funktionale Abhängigkeit der gesuchten 15 Weise durch Verwendung eines Potentiometers korridielektrischen Eigenschaft von der Temperatur, und giert werden kann. Schließlich kann auch die Temdurch weitere Mittel zur Steuerung der von der peraturkompensationsfunktion der Einstellvorrichtung zweiten Einrichtung in die Meßschaltung einge- für den Oszillatorausgang aufgegeben werden, beispeisten Signalamplitude in Abhängigkeit von der mit spielsweise dadurch, daß die Schleifdrahtpotentioder ersten Einrichtung gemessenen Temperatur. 20 meter doppelt ausgeführt sind, wobei einer für eine

In weiterer Ausgestaltung· der Erfindung wird vor- hohe Temperaturfunktion und der andere für eine

geschlagen, daß die zweite Einrichtung aus zwei niedrige Temperaturfunktion ausgelegt ist und eine

zueinander als auch zum Ausgang des Oszillators weitere Einstellung auf die Temperatur am Meß-

jeweils parallel geschalteten Potentiometern besteht, kondensator zur Auswahl des geeigneten Gemisches

die mit mechanisch gekuppelten, verschiebbaren An- 25 der Hochtemperatur- und Niedertemperaturfunktio-

zapfungen versehen sind, daß die ersten Mittel aus nen anspricht.

jedem der beiden Potentiometer jeweils parallel ge- Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung

schalteten Widerständen bestehen, daß eine von den mit der Zeichnung an Hand zweier Ausführungs-

Ausgangssignalen der Meßschaltung beaufschlagte beispiele erläutert.

erste Servoeinrichtung zur Steuerung der Einstellung 30 F i g. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der der Potentiometeranzapfungen zwecks Unterdrückung mit zwei Frequenzen arbeitenden Meßanordnung;
der die erste Servoeinrichtung beaufschlagenden F i g. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform Signale vorgesehen ist, daß eine Registriereinrichtung der Schaltung nach Fig. 1, bei der eine Temperaturmit den Potentiometeranzapfungen, deren Stellung kompensation und eine selbsttätige Eichung vorein Maß für die gesuchte Eigenschaft ist, gekoppelt 35 gesehen sind.

ist, und daß die weiteren Mittel eine Abgleichschal- Bei bestimmten Meßvorgängen hat es sich als

tung enthalten, die mit der ersten Einrichtung zur zweckmäßig und wünschenswert erwiesen, Frequen-

Messung der Temperatur an der Meßsonde zu- zen von 100 und 100 kHz zu verwenden. Der Aus-

sammengeschaltet ist. gang eines der Oszillatoren 10, 12 vorzugsweise des

Des weiteren wird gemäß der Erfindung vorge- 40 Oszillators 12 niedriger Frequenz, wird von einer schlagen, daß zwischen der Meßschaltung und der Anzapfung 14 eines Potentiometers oder Spannungsersten Servoeinrichtung Filter- und Demodulator- teilers 15 abgenommen, damit die Größe des Signals schaltkreise zur Erzeugung eines der Differenz der durch Veränderung der Potentiometereinstellung gebei den beiden Frequenzen am Ausgang der ändert werden kann. Wenn in der Beschreibung Meßschaltung auftretenden Signale entsprechenden 45 nichts anderes angegeben ist, wird das Ausgangs-Gleichstromsignale vorgesehen sind, daß die weite- signal des Oszillators 12 niedriger Frequenz als das ren Mittel ein zwischen die Anzapfungen der beiden an der Anzapfung 14 auftretende Signal betrachtet, ersten Potentiometer geschaltetes drittes Potentio- Die Signale werden, wie in der deutschen Offenmeter enthalten, das eine dritte verschiebbare An- legungsschrift 1 498 815, offengelegt am 3. April zapfung aufweist, deren Stellung durch eine zweite, 50 1969, erläutert, einem Wechselstromrückkopplungsebenfalls in den weiteren Mitteln enthaltene und von verstärker 20 über entsprechende Eingangsimpedander Abgleicheinrichtung beaufschlagte zweite Ser- zen 16 und 18 aufgegeben und an die Kapazitätsvoeinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur meßsonde 28 gelegt, die das zu messende Material an der Meßsonde derart steuerbar ist, daß ein durch 11 aufnimmt.

Temperaturänderungen am Ausgang der Schaltkreise 55 Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird in Verauftretendes Gleichstromdifferenzsignal zum Ver- bindung mit der Feuchtigkeitsmessung betrachtet, schwinden gebracht wird. Wenn die Brücke abgeglichen ist und wenn gleiche

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird Signale bei jeder Frequenz zugeführt werden, wenn

durch Verwendung zweier Frequenzen, die dem ferner das Material 11 keine Feuchtigkeit enthält,

Meßkondensator gleichzeitig aufgegeben werden, die 60 weist das Signal 5"h hoher Frequenz, das an der

z. B. im Falle der Anordnung nach USA.-Patent- Klemme 29 erzeugt wird, die gleiche Amplitude wie

schrift 2 985 825 auftretende Schwierigkeit überwun- das Signal S'_L niedriger Frequenz auf, das heißt,

den. Dabei wird ein Quotientenmesser zur Berechnung S'u = S'_L. Wenn Feuchtigkeit in das Material 11 ein-

des Verhältnisses der Signale, die aus dem Meßkon- geführt worden ist, wächst das Signal niedriger Fre-

densator bei den beiden Frequenzen gewonnen wer- 65 quenz stärker an als das Signal hoher Frequenz

den, verwendet. Dieser Quotientenmesser arbeitet in (S'_L > 5"//). Wenn nur die Masse des Materials ver-

der Weise, daß die Amplitude des Oszillators niedri- größert würde, würde sowohl das Signal hoher Fre-

gerer Frequenz kontinuierlich erneut eingestellt wird, quenz, als auch das Signal niedriger Frequenz an-

wachsen, das Verhältnis des einen Signals zum anderen würde jedoch konstant bleiben.

Die Signale beider Frequenzen, die an der Klemme 37 erzeugt werden, werden einem Verstärker 40 zugeführt, der eine Rückkopplungsschleife über einen Kondensator 41 aufweisen kann. Der Ausgangsverstärker 40 wirkt als Wechselstromsummierverstärker und führt die addierten Signale den Filtern 42 und 44 hoher und niedriger Frequenz zu, falls erforderlich, unter zusätzlicher Verstärkung. Diese Filter 42 und 44 trennen das Signal hoher Frequenz von dem Signal niedriger Frequenz und geben die getrennten Signale an die Modulatoren 46 und 48, die getrennte Gleichstromsignale Sn und S_L ergeben, deren jedes einem entsprechenden Signal hoher und niedriger Frequenz S'n und S'l entspricht, die an der Klemme 37 erscheinen. Obgleich jedes dieser Signale systematisch auf die Signale, die aus einem entsprechenden Signalgenerator zugeführt werden, und auf die Masse des Materials bezogen ist, zeigt das Verhältnis dieser Signale Sl/Su den Feuchtigkeitsgehalt des Materials 11 an. In vorliegender Vorrichtung wird dieses Verhältnis nicht direkt, sondern über ein Servosystem gemessen, das dieses Verhältnis konstant hält, vorzugsweise auf dem Wert 1. Die Ausgangskreise der Demodulatoren einschließlich entsprechender Widerstände 47 und 49 können so eingestellt werden, daß sie eine verschiedene Verstärkung für die beiden Signale ergeben, und damit kann ein unterschiedliches konstantes Verhältnis aufrechterhalten werden; vorzugsweise sind die Verstärkungsfaktoren jedoch gleich und das Verhältnis wird auf dem Wert 1 gehalten.

Um dies zu erreichen, können die Ausgänge der Demodulatoren einem Servoverstärker 50 zugeführt werden, der in üblicher Weise arbeitet und einen Ausgang mit einer Amplitude und Polarität erzeugt, die von der Differenz Sl-Sh zwischen den beiden Gleichstromsignalen abhängen. Der Ausgang des Verstärkers 50 treibt den Servomotor 52 an, der mechanisch über eine Verbindung 54 (z. B. eine Welle) die Anzapfung 14 so verschiebt, daß der Ausgang des Oszillators 12 niedriger Frequenz verändert wird. In Abhängigkeit davon, ob das Signal Sl niedriger Frequenz kleiner oder größer als das Signal Sh hoher Frequenz ist, ist die Polarität des Ausgangs des Servoverstärkers 50 so gewählt, daß der Motor 52 in einer Richtung umläuft, bei der die Anzapfung 14 nach oben oder unten verschoben wird, so daß der Ausgang des Oszillators 12 niedriger Frequenz soweit vergrößert oder verkleinert wird, wie notwendig ist, um den Unterschied zwischen den beiden Gleich-Stromsignalen zu verringern. Solange die beiden Signale verschieden sind, wird die Anzapfung verschoben. Sind die beiden Signale gleich, ist das Servosystem abgeglichen und die Anzapfung 14 ist an der Stelle auf dem Schleifdraht angelangt, die die entsprechende Ausgangsamplitude des Oszillators 12 ergibt, damit dieser Abgleich erzeugt wird. Die Stellung der Anzapfung zeigt diesen Ausgang an und gibt auch die Feuchtigkeit an, wie im folgenden gezeigt wird.

Das Verhältnis von Sl zu S_ri zeigt den Feuchtigkeitsgehalt des zu messenden Materials an. Bei einer von der Anmelderin vorgeschlagenen Anordnung weisen. die Ausgänge der beiden Oszillatoren gleiche Amplituden auf. Würde der Ausgang des Niederfrequenzoszillators verdoppelt werden, würde das Verhältnis von Sl zu Sh verdoppelt werden. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Materials so geändert werden soll, daß das Verhältnis von Sl zu Sh sich von dem Wert 1 auf den Wert 2 verändert, könnte der Ausgang des Oszillators um den Faktor 2 verringert werden, damit das Verhältnis auf den Wert 1 zurückgeführt wird. Dies wird von der Schaltanordnung nach F i g. 1 automatisch erreicht und die Stellung der Anzapfung 14 ist der reziproke Wert des Verhältnisses von Sl zu Sn, das vorhanden gewesen wäre, wenn die Oszillatoren den gleichen Ausgang gehabt hätten. Eine Ablesevorrichtung 56 kann mit der Anzapfung über eine Verbindung 58 so gekoppelt sein, daß sie die Anzapfstellung und damit den Feuchtigkeitsgehalt abliest. Die besondere Beziehung i zwischen der Anzapfstellung und der Ableseskala J wird durch die besondere Art und Weise bestimmt, in der das Potentiometer 15 gewickelt ist. Die Schalt- i anordnung kann damit so geeicht werden, daß der Feuchtigkeitsgehalt direkt abgelesen werden kann. |

In F i g. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform j dargestellt, wobei Vorkehrungen für die Temperatur- '< kompensation und eine selbsttätige Eichung getroffen sind. Die Grundschaltung ist die gleiche wie in der Anordnung nach F i g. 1 und gleiche Teile sind auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der wesentliche Unterschied liegt in dem Potentiometer 15, das so abgeändert worden ist, daß eine Temperaturkompensation erreicht wird. Die besondere Art und Weise, in der das Potentiometer gewickelt ist, bestimmt das Verhältnis zwischen dem Ablesemaß- \ stab und der Anzapfungsstellung. Dies ergibt eine geeignete Beziehung zwischen der Skalenanzeige und dem Feuchtigkeitsgehalt. In manchen Fällen ergibt die Meßschaltung nicht bei allen Temperaturen dieselben Abgleichbedingungen für ein und denselben Feuchtigkeitsgehalt. Unter solchen Umständen würde die Anordnung nach F i g. 1 bei verschiedenen Stellungen der Anzapfung 14 zum Abgleich kommen, wenn die Temperatur sich erheblich ändert, und die Anzeige auf der Ableseskala würde sich ändern und somit eine fehlerhafte Ablesung ergeben.

Um solche Änderungen der Anzeige zu vermeiden, wird das Potentiometer 15 in zwei Teilen ausgeführt, nämlich mit 15// und 15t. Das Potentiometer 15// besteht aus einem Schleifdraht 60 mit Parallelwiderständen 62, die Abschnitten des Potentiometers parallel geschaltet sind, um diesem die entsprechende Charakteristik bei einer hohen Temperatur, vorzugsweise etwas höher als die höchste Temperatur, die normalerweise bei den durchgeführten Messungen auftritt, zu verleihen. Veränderliche Widerstände 64 und 66 dienen zur Einstellung der oberen und unteren Grenzen der Änderungen des Potentiometers, wodurch der Meßbereich festgelegt wird. Würde die Anordnung bei der vorerwähnten hohen Temperatur arbeiten, würde eine Anzapfung 14# am Potentiometer 15// eine Einstellung vornehmen, wie dies vorstehend für die Anzapfung 14 in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben ist, und es würde eine entsprechende Anzeige des Feuchtigkeitsgehalts an der Vorrichtung 56 abgelesen werden. In ähnlicher Weise besteht das Potentiometer 15z, aus einem Schleifdraht 61, Parallelwiderständen 63 und veränderlichen Widerständen 65 und 67, die das entsprechende Potentiometer für eine niedrige Temperatur ergeben, vorzugsweise etwas niedriger als die niedrigste Temperatur, die gewöhnlich bei den durchzuführenden

Messungen auftritt. Die Anzapfung 14z, würde sich in ähnlicher Weise auf die entsprechende Stellung für die vorerwähnte niedrige Temperatur einstellen. Die Anzapfungen 14z. und 14// werden mechanisch als Einheit durch eine Verbindung 54 verschoben. Somit ist das Signal aus der Anzapfung 14z, bei der niedrigen Temperatur und das Signal 14// bei der hohen Temperatur, sowie in ihrem Wert dazwischenliegende Signale bei dazwischenliegenden Temperaturen geeignet.

Damit die entsprechende Charakteristik für dazwischenliegende Temperaturen erreicht wird, ist ein Potentiometer 68 zwischen Anzapfungen 14// und 14/, eingeschaltet, das den entsprechenden Teil der Signale jeweils aufnimmt. Das heißt, bei hohen Temperaturen wird die Anzapfung 70 in die Nähe des mit der Anzapfung 14// verbundenen Endes verschoben, damit mehr von dem Signal an der Anzapfung 14_W aufgenommen wird und somit weniger von dem Signal an der Anzapfung 14z,. Bei tiefen Temperaturen verschiebt sich die Anzapfung 70 in die Nähe des anderen Endes, um mehr von dem Signal an der Anzapfung 14z, aufzunehmen. Zur Steuerung der Stellung der Anzapfung 70 in Abhängigkeit von der Temperatur ist eine Abfühleinrichtung 72, die ein temperaturempfindlicher Widerstand sein kann, in die Nähe der Meßsonde 28 und des zu messenden Materials 11 gebracht. Die Temperaturabfühleinrichtung ist mit einer Meßvorrichtung verbunden, die vorzugsweise eine selbstabgleichende Temperaturbrücke 74 mit einem Abgleichpotentiometer 76 ist, das über eine Vorrichtung 77, z. B. eine Welle, von einem Servomotor 78 betätigt wird. Letzterer seinerseits wird von dem Ausgang des Servoverstärkers 80 beaufschlagt, der die Unsymmetrie der Temperaturbrücke verstärkt. In üblicher Weise stellt die Brücke 74 sich selbst auf den Ausgleich ein, wobei die Stellung der Welle 77 die Temperatur anzeigt. Gleichzeitig ist die Welle 77 mit der Vorrichtung 82 verbunden, die ebenfalls eine Welle sein kann, welche an die Anzapfung 70 angeschlossen ist. Wenn die Temperatur an der Sonde sich ändert, wird die Anzapfung 70 so verschoben, daß sie das entsprechende Signal aufnimmt und zur Sonde weiterleitet. Die Ablesevorrichtung 56 liest auch dann genau ab, wenn die Temperatur sich ändert.

Um die Meßanordnung zu eichen, ist ein Kondensator 84 an die Sondenkapazität 28 an Stelle des Materials 11 gelegt. Dieser geeichte Kondensator weist vorzugsweise eine Kapazität auf, die der Änderung der Sondenkapazität äquivalent ist, wenn Material an der Sonde während des Meßvorgangs vorhanden ist. Unter diesen Bedingungen sollen die Ausgangssignale Sh und 5z, gleich sein, wobei gleiche Eingangssignale aus den Oszillatoren 10 und 12 vorliegen, vorausgesetzt, daß die Anordnung bei allen Frequenzen gleich anspricht, das heißt, daß die Anordnung bei vollem Ausgang des Potentiometers 15 abgeglichen sein soll. In dem Fall, daß das System nicht so abgeglichen ist, soll der Eingang des Potentiometers 15 geändert werden, um die Anordnung abzugleichen. Vorzugsweise wird die Anordnung von Zeit zu Zeit nachgeeicht. Hierfür ist eine Zeitschaltvorrichtung 86 vorgesehen, die einen Schalter 88 periodisch über eine Verbindung 90, z. B. eine Welle oder einen Stößel, betätigt. Der Schalter arbeitet in der Weise, daß er den Kondensator 84 parallel zur Sonde 28 legt. Gleichzeitig betätigt die Zeitschaltvorrichtung einen Schalter 92 und verbindet die Eingangsimpedanz 18 niedriger Frequenz mit dem vollen Ausgang des Potentiometers 15. Ebenfalls gleichzeitig beeinflußt die Zeitschaltvorrichtung 86 den Schalter 94 in der Weise, daß sie den Ausgang des Verstärkers 50 an einen Servomotor 96 koppelt, der über eine Verbindung 97, z. B. eine Welle, wirkt, um die Stellung einer Anzapfung 98 auf einem Widerstand 100 zu verändern.

Die Anzapfung 98 ist wie die Anzapfung 14 der Meßanordnung angeordnet und bewirkt, daß der volle Ausgang des Potentiometers der geeignete Wert ist, der zum Abgleich der Schaltung mit reiner Kapazität parallel zur Sonde erforderlich ist. Die Schaltung ist somit für eine Standardmessung genormt und andere Messungen können relativ hierzu durch entsprechende Beziehung zwischen Potentiometer 15 und Ablesevorrichtung 56 vorgenommen werden.

Gleichzeitig beeinflußt die Zeitschaltvorrichtung 86 einen Schalter 102, der einen Motor 104 einschaltet. Dieser Motor läuft in einer solchen Richtung um, daß er eine Antriebsvorrichtung 106 treibt, die in Form von Wellen und Zahnrädern ausgebildet sein kann, damit die Sonde 28 von dem Material 11 abgenommen wird, so daß die Eichung erreicht wird, ohne daß Material an der Sonde vorhanden ist. Wenn die Sonde entfernt ist, ist nur der Eichkondensator 84 parallel zur Probe geschaltet und die Eichung wird ohne Beeinflussung durch das zu messende Material erreicht.

Ist ausreichend Zeit verstrichen, daß die Eichung durchgeführt ist, betätigt die Zeitschaltvorrichtung 86 Schalter 95, 88, 102 und 92, um die Schaltung in den Meßzustand zu versetzen. Der Schalter 94 verbindet den Servoverstärker 50 mit dem Meßservomotor 52. Der Schalter 88 trennt den Kondensator 84 von seiner Stellung parallel zu der Sonde und erdet eine Seite des Kondensators. Der Schalter 102 schaltet den Motor 104 ein, so daß dieser in entgegengesetzter Richtung umläuft und die Sonde an das zu messende Material zurückbringt. Der Schalter 92 verbindet die Eingangsimpedanz 18 mit den Ausgangsanzapfungen des Potentiometers 15; die Messung wird dann automatisch fortgesetzt, bis der nächste Eichvorgang durch die Zeitschaltvorrichtung 86 eingeleitet wird.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abänderungen möglich; obgleich z. B. die Sonde als Kapazitätssonde bezeichnet ist, kann die Dielektrizitätskonstante des zu messenden Materials eine imaginäre Komponente (eine Widerstandskomponente) aufweisen, und die Sondenelektroden brauchen nicht gegenüber dem zu messenden Material isoliert zu sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung einer von der Dielektrizitätskonstanten abhängenden charakteristischen Eigenschaft eines Materials, mit einer eine kapazitive Meßsonde, eine Abgleichimpedanz und einem Phasenumkehrverstärker enthaltenden Meßschaltung, mit zwei Oszillatoren zur Speisung der Meßschaltung bei zwei unterschiedliehen Frequenzen, mit einem zwischen der Meßschaltung und den Oszillatoren angeordneten rückgekoppelten Verstärker, gekennzeichnetdurch eine erste Einrichtung (72) zur Messung der Temperatur an der Meßsonde (28), durch eine zweite Einrichtung (15//, 15/,, 14//, 14/,) zur Einstellung der Amplitude des von einem der beiden Oszillatoren (12) abgegebenen Ausgangssignals, durch erste Mittel (62, 63) zur Anpassung der Dämpfungscharakteristik der zweiten Einrichtung an die funktionale Abhängigkeit der gesuchten dielektrischen Eigenschaft von der Temperatur, und durch weitere Mittel (68, 70, 74, 76, 77, 78, 80, 82) zur Steuerung der von der zweiten Einrichtung (15//, 15/,, 14_W, 14/,) in die Meßschaltung (20, 34, 28, 26, 24, 30, 32) eingespeisten Signalamplitude in Abhängigkeit von der mit der ersten Einrichtung (72) gemessenen Temperatur.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung aus zwei zueinander als auch zum Ausgang des Oszillators (12) jeweils parallel geschalteten Potentiometern (15// bzw. 15l) besteht, die mit mechanisch gekuppelten, verschiebbaren Anzapfungen (14// bzw. 14/,) versehen sind, daß die ersten Mittel aus jedem der beiden Potentiometer (15//, 15/;) jeweils parallel geschalteten Widerständen (62 bzw. 63) bestehen, daß eine von den Ausgangssignalen der Meßschaltung (20, 34, 28, 26, 24, 30, 32) beaufschlagte erste Servoeinrichtung (52, 54) zur Steuerung der Einstellung der Potentiometeranzapfungen (14/7, 14t) zwecks Unterdrückung der die erste Servoeinrichtung (50, 52, 54) beaufschlagenden Signale vorgesehen ist, daß eine Registriereinrichtung (56) mit den Potentiometeranzapfungen (14//, 14/,), deren Stellung ein Maß für die gesuchte Eigenschaft ist, gekoppelt ist, und daß die weiteren Mittel eine Abgleichschaltung (74) enthalten, die mit der ersten Einrichtung (72) zur Messung der Temperatur an der Meßsonde (28) zusammengeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Meßschaltung (20, 34, 28, 26, 24, 30, 32) und der ersten Servoeinrichtung (52, 54) Filter- und Demodulatorschaltkreise (42, 44, 46, 48, 47, 49, 50) zur Erzeugung eines der Differenz der bei den beiden Frequenzen am Ausgang der Meßschaltung auftretenden Signale entsprechenden Gleichstromsignale vorgesehen sind, daß die weiteren Mittel ein zwischen die Anzapfungen (14//, 14χ,) der beiden ersten Potentiometer (15//, 15t) geschaltetes drittes Potentiometer (68) enthalten, das eine dritte verschiebbare Anzapfung (70) aufweist, deren Stellung durch eine zweite, ebenfalls in den weiteren Mitteln enthaltene und von der Abgleicheinrichtung (74) beaufschlagte zweite Servoeinrichtung (80, 78, 76, 77, 82) in Abhängigkeit von der Temperatur an der Meßsonde (28) derart steuerbar ist, daß ein durch Temperaturänderungen am Ausgang der Schaltkreise (42, 44, 46, 48, 47, 49, 50) auftretendes Gleichstromdifferenzsignal zum Verschwinden gebracht wird.