DE1548614C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Zustandsgrößen von Gasen und Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden und wiederkehrenden Messung von Zustandsgrö- J ßen von Gasen und Flüssigkeiten mit einem aktiven Meßglied, dem Wärmeenergie durch Stromimpulse in sich wiederholenden Zeitintervallen zugeführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, Zustandsgrößen von Gasen und Flüssigkeiten, wie Wärmeleitfähigkeit, Strömungsgeschwindigkeit, mit Hilfe elektrischer Widerstandsmeßbrücken unter Verwendung von wechselstrombeheizten Meßwiderständen meßtechnisch zu erfassen (DT-PS 9 29 936,9 24 353).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß das vom Meßglied erzeugte Störungsfeld räumlich und zeitlich begrenzt und sein Einfluß auf das Meßergebnis möglichst gering ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Impulszeit (t£) klein ist im Verhältnis zum Zeitintervall (tu) und die vom Meßglied innerhalb einer vorgebbaren Abklingzeit (tR—ti) abgegebene Meßspannung ausgewertet wird.

\ij Da die Energiezufuhr zum Meßglied nur in kurzen, wiederholten Impulsen erfolgt, kann das Meßglied in jedem Meßzyklus ein von der zu messenden Größe abhängiges Signal liefern, das nur verhältnismäßig wenig durch die von der Energiezufuhr verursachte Störung beeinträchtigt wird. Durch die Wiederholung der Meßzyklen ist eine weitestgehend kontinuierliche Messung möglich, so daß auch sich ändernde Größen gemessen werden können.

Es ist zwar ein Verfahren bekannt (US-PS 30 76 338), bei dem die Energiezufuhr ebenfalls impulsförmig erfolgt, jedoch im Hinblick auf die Ausnutzung der gegebenen Meßbedingungen an der Meßbrückenanordnung in einem anderen Wirkzusammenhang. Beim bekannten Verfahren erfolgt keine Anwendung der Impulstechnik, insbesondere der Messung der Abklingzeit, die vergeht, um die dem Meßfühler zugeführte Energie an das den Meßfühler umgebende Medium abzuführen. Dort werden in einer Weatstoneschen Brücke angeordnete Widerstandsthermometer mit Impulsen gespeist, wodurch es möglich ist, die Brückenspeisespannung zu erhöhen, ohne daß dies im Mittelwert zu einer wesentlichen Erwärmung des Meßgliedes führt, wobei diese Thermometer dazu bestimmt sind, ein thermisches Gleichgewicht zu messen. Im Gegensatz dazu sind beim erfindungsgemäßen Verfahren die zu messenden Zustandsgrößen nicht notwendigerweise Temperaturen, sondern beispielsweise Viskositätskoeffizienten. Die Messung erfolgt mittels eines aktiven Meßgliedes, d. h. eines Meßgliedes, das in Form von kurzen Impulsen Energiemengen von ausreichend hohem Wert empfängt, um durch eine Störung aus einem Zustand des Gleichgewichts mit seinem Umgebungsmedium gebracht zu werden. Es handelt sich also um ein Verfahren zur kontinuierlichen Messung, bei dem das Meßglied energetischen Störungen ausgesetzt ist, die verwendet werden, um mittels am Meßglied selbst durchgeführten Messungen die Eigenschäften des Umgebungsmediums zu erfassen, die mit der Abfuhr von Wärmeenergie im Zusammenhang stehen und damit auch mit der Kinetik des thermischen Ungleichgewichts. Dabei erfolgt eine Überwachung bzw. Erfassung der Kinetik der Rückkehr des thermisch

20: gestörten Meßgliedes in den Gleichgewichtszustand.

So ist es möglich, das Störungsfeld des Meßgliedes räumlich und zeitlich zu begrenzen und folglich beträchtliche »Scheitelwertu-Änderungen des der zu messenden Zustandsgröße entsprechenden Signals zu beobachten, während im Mittel gleichzeitig eine sehr geringe Störenergie übertragen wird.

Da die Kurzimpulse in regelmäßigen Zeitintervallen wiederholt werden, erhält man ein Meßverfahren, das zeitlich und räumlich stark beschränkte Störungen zu erreichen gestattet, die sich aber regelmäßig wiederholen. Das Meßglied arbeitet also in sich wiederholenden vollständigen Meßzyklen, jeweils ausgehend von einem anfänglichen Gleichgewichtszustand, der durch den Impuls unterbrochen wird und der sich nach dem Verschwindendes Antwortsignals wiedereinstellt.

Mit anderen Worten, für jeden Zyklus geht das Signal von einem Nullwert aus und läuft asymptotisch in diesen Nullwert zurück unter der Bedingung, daß das untersuchte Feld während des Intervalls zwischen zwei

40. Impulsen, im folgenden Periode genannt, hinreichend stationär bleibt. Das ist immer dann möglich, wenn die Periodendauer gegenüber der Änderungsgescliwindigkeit der untersuchten Phänomene hinreichend klein ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens gleicht man den Nullpunkt des Signals auf einen Anfangspegel ab. Das Meßverfahren ist so infolge der periodischen Nachstellung, die aus diesem Abgleich resultiert, gegen jede Gefahr einer Drift geschützt, da eine solche Drift während der sehr kleinen Dauer einer Periode vernachlässigbar ist. Außerdem hat der Abgleich des Signals zu Beginn jedes Zyklus zur Folge, daß selbst dann, wenn die Änderungen des Hauptfeldes das Meßsignal beeinflussen, das man auf dem Niveau des in Ruhe befindlichen Meßgliedes erhält, sich keinerlei Auswirkungen auf die Anzeige ergeben, die ausschließlich von der durch das Meßglied ausgesendeten Störung abhängt und nicht von den Störungen, die in dem Feld schon vor der Erregung vorhanden sein können; man vermeidet so in gewissem Maße die Fehler infolge vorher vorhandener Feldgradienten. Schließlich ermöglicht der Abgleich des Signals eine große Anpassungsfähigkeit bei der Anwendung des Verfahrens, da er gestattet, das Meßglied gleichzeitig als aktives und als passives Meßglied mit einem anderen Anzeigegerät, als es für die vorangehende Aktiv-Messung eingesetzt wurde, zu verwenden. So kann man z. B. ein Thermoelement einsetzen, das die mittlere Temperatur des Meßgliedes (passive Arbeitsweise) anzeigt.

ohne daß seine Arbeitsweise als aktives Meßglied zur Messung der Wärmeabfuhr beeinflußt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei beliebiger Kennzeichnung des periodischen Meßsignals angewendet werden. Solche Kennzeichen können z. B. die Fläche der Signalkurve über dem Nullpegel sein oder die maximale Signalamplitude oder zusätzlich die Signalamplitude zu einem bestimmten Zeitpunkt der Periode.

Entsprechend einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt man als kennzeichnende Größe des auf ein Anzeigegerät übertragenen Meßsignals das Zeitintervall, das zwischen den Durchgängen des Signals durch zwei bestimmte, durch ein konstantes Verhältnis miteinander verbundene Amplitudenwerte liegt.

Selbst wenn die Verstärkung des oder der zwischen das Meßglied und das Anzeigegerät geschalteten Verstärker nicht vollkommen stabil ist, bleibt in diesem Fall das Verhältnis von zwei in sehr dicht aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ausgeführten Messungen konstant; außerdem erscheint das resultierende Signal in Form eines Rechteckimpulses mit einer Breite gleich der Zeit, die zwei Erregungsimpulse trennt, was besonders für Zwecke der Telemetrie angenehm ist. Schließlich muß die Erregeramplitude nicht in vollkommener Weise festgelegt werden; es genügt, daß einer der beiden gewählten Punkte auf der Antwortkurve gekennzeichnet werden kann, ohne daß die Amplitudenänderung dieser Kurve eine extreme Stabilität besitzen muß.

Daher unterbricht man vorteilhaft die Stromimpulse, wenn das Meßsignal den ersten gewählten Amplitudenwert erreicht hat.

Man benötigt keinen Verstärker mit sehr stabilem Verstärkungsgrad. Infolge des Wiederabgleichs zu Beginn jedes Signals sind langsame Driften dieses Verstärkers zulässig.

Weiter kann auch die durch die Kurzimpulse gelieferte Energie leicht veränderlich sein unter der Bedingung, daß der Impulscharakter streng eingehalten wird, was sich durch einen kurzen Anstieg des Signals im Verhältnis zur Rückkehrzeit ins Gleichgewicht äußert; tatsächlich wird jeder Stromimpuls unterbrochen, wenn das Meßsignal den ersten gewählten Amplitudenwert erreicht hat. Der Absolutwert dieser Amplitude muß nicht sehr genau sein. Allein das Verhältnis der zwei gewählten Amplituden muß unbedingt konstant sein.

Zur Kontrolle des Verhältniswertes der beiden gewählten Amplituden benutzt man bevorzugt ein analoges Eichsignal, das eine dem vom Meßglied kommenden Signal analoge Signalform aufweist. Dieses Eichsignal kann vor seiner Verstärkung auf dem Niveau des Meßgliedes selbst geliefert werden. Ein durch schnelle Aufladung und langsame Entladung eines Kondensators über Präzisionswiderstände erhaltenes analoges Eichsignal gestattet so, die Arbeitsweise des Meßgerätes zu überprüfen. Mit diesem analogen Signal kann man nachweisen, daß das Meßergebnis nicht durch kleine Abweichungen beeinflußt wird, die durch verschiedene Driften oder durch Ungleichmäßigkeiten der Verstärkung verursacht werden, und ebensowenig durch kleine Änderungen der Erregungsintensität oder der Folgefrequenz der Erregerimpulse.

Bei einer Abwandlungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt man als kennzeichnende Größe des auf ein Anzeigegerät übertragenen Meßsignals die Differenz zweier bestimmter Amplitudenwerte des Signals zu zwei bestimmten Zeitpunkten.

Bei einer weiteren Abwandlungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt man als Kennzeichen für jedes Temperaturantwortsignal, das die Aufheizung des Meßgliedes entsprechend dem zu untersuchenden Phänomen angibt, den Wert der Ableitung der Amplitude dieses Temperatursignals nach der Zeit zum Zeitpunkt des Abkühlungsbeginns sowie den gesamten, durch jeden Impuls erzeugten Temperaturanstieg. Hierbei wird dasselbe Meßglied abwechselnd in passiver Arbeitsweise eingesetzt und liefert dann Angaben über die Gleichgewichtstemperatur dieses Meßgliedes.

Die Erfindung betrifft auch eine Meßvorrichtung zur Durchführung des Meßverfahrens. Diese Meßvorrichtung weist ein Meßglied, einen Erregerkreis, der ihm kurze Stromimpulse zuführt, und ein Anzeigegerät auf, welches das vom Meßglied ausgehende Antwortsignal mißt. Die Meßvorrichtung ist gekennzeichnet durch ein Trennglied, das einerseits die Stromimpulse vom Erregerkreis zum Meßglied und andererseits das vom Meßglied kommende Meßsignal zum Anzeigegerät leitet.

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt die Meßvorrichtung außerdem eine Zeitbasis, die den Erregerkreis steuert und die Periode der Stromimpulse bestimmt, und einen von der Zeitbasis gesteuerten Abgleichkreis zum Abgleichen des vom Meßglied kommenden und in einem Verstärker verstärkten Signals auf einen Bezugspegel.

Ein erster Kippschalter wird zu dem Zeitpunkt ausgelöst, der der ersten vorgegebenen Amplitude des Signals entspricht, und unterbricht die Stromimpulse, während ein zweiter Kippschalter bei der zweiten vorgegebenen Amplitude des gleichen Signals ausgelöst wird, und ein bistabiler, mit dem Anzeigegerät verbundener Kreis mißt das Zeitintervall zwischen den von den beiden Kippschaltern abgegebenen Impulsen,

Bei einer ersten, namentlich für mit dem Peltier-Effekt arbeitende Meßglieder vorgesehenen Abwandlungsform des Meßgerätes, bei dem das aktive Meßglied durch Gleichstromimpulse erregt wird, besteht das Trennglied aus mindestens einem Vibrationsrelais, das das Meßglied abwechselnd mit der Erregerquelle und mit dem Anzeigegerät verbindet.

Bei dieser Abwandlungsform besitzt das Vibrationsrelais einen schwingenden Anker, dessen einer Arm einen beweglichen Kontakt trägt, der elektrisch mit dem Meßglied verbunden ist und sich zwischen Festkontakt ten bewegt, die beide mit dem Erregerkreis verbunden sind; der bewegliche Kontakt ist hierbei nur in der Nachbarschaft der Ruhelage des beweglichen Ankers gegenüber den Festkontakten isoliert. Das andere Ende des Ankers ist mit einer beweglichen Kontaktbrücke verbunden, die zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangskontakt des gleichen Relais wirksam ist. Der Ausgangskontakt ist mit dem Anzeigegerät elektrisch derart verbunden, daß der Erregerkreis während des größeren Teils einer Schwingungsperiode des Ankers geschlossen ist, während der Kreis der das Meßglied mit dem Anzeigegerät verbindet, nur während eines kurzen Zeitintervalls geschlossen ist, das kleiner als die Öffnungszeit des ersten Kreises ist. So wird die Übertragung der Erregerimpulse über das Vibrationsrelais ermöglicht.

Entsprechend dieser gleichen Abwandlungsform des Meßgerätes und entsprechend der Abwandlungsform des Meßverfahrens, bei der man als kennzeichnende

Größe des übertragenen Meßsignals die Differenz zweier Signalamplituden zu gegebenen Zeitpunkten benutzt, besitzt das Meßgerät ein erstes Relais, das sich zu diesen Zeitpunkten schließt, sowie ein zweites Relais, welches das vom ersten Relais empfangene Signal abwechselnd auf zwei gegeneinandergeschaltete Kondensatoren gibt, wobei das Anzeigegerät die Differenzspannung an den Klemmen der beiden Kondensatoren mißt. Das oder die Relais können durch jedes bekannte Schaltmittel, z. B. elektronischer Art, ersetzt werden, welches die gleichen Funktionen hat.

Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform des Meßgerätes, bei der man als Signalkennzeichen erfindungsgemäß den Wert der Ableitung der Signalamplitude an einem dem Abkühlbeginn entsprechenden Zeitpunkt benutzt, liegen am Ausgang des Meßverstärkers drei Meßkanäle: ein erster Kanal, in dem ein von der Zeitbasis gesteuerter Abgleichkreis und ein erster Scheitelspannungsmesser liegen, dessen Anzeige proportional zur Gesamtaufwärmung des Meßgliedes ist, ein zweiter Kanal, der das verstärkte Meßsignal auf einen Differenzierkreis überträgt, an den sich ein zweiter Scheitelspannungsmesser anschließt, sowie ein dritter Kanal mit einem dritten Scheitelspannungsmesser, der bei passiver Arbeitsweise des Meßgliedes Meßwerte der Gleichgewichtstemperatur dieses Meßgliedes liefert. Die Ausgänge des ersten und zweiten Scheitelspannungsmessers können mit einem Quotientenmeßgerät verbunden sein, das ein kennzeichnendes Signal der ausgeführten Messung liefert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt

F i g. 1 in einem Blockschaltbild eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Meßgerätes mit einem aktiven Meßglied, das kurze Erregerimpulse empfängt, zur Erläuterung der Grundprinzipien des erfindungsgemäßen Verfahrens und

F i g. 2 in einem Arbeitsdiagramm die Signalformen in den einzelnen Stufen des Meßgerätes in F i g. 1,

F i g. 3 in vereinfachter Darstellung das Arbeitsprinzip einer ersten abgewandelten Ausführungsform, bei der ein Relais als Trennglied eingesetzt wird, und

F i g. 4 in einem zu F i g. 2 analogen Diagramm die Arbeitsweise des Trenngliedes in F i g. 3,

F i g. 5 in einem Blockschaltbild ein Meßgerät entsprechend der Abwandlungsform in Fig.3 unter Einsatz eines verbesserten Vibrationsrelais und

F i g. 6 in Diagrammform schematisch die Arbeitsweise dieses Vibrationsrelais,

F i g. 7 in einem Blockschaltbild ein der Abwandlungsform des Meßverfahrens entsprechendes Meßgerät, bei der man als kennzeichnende Größe des Meßsignals die Differenz zweier bestimmter Signalamplituden benutzt, unter Einsatz des Relais aus F i g. 3 als Trennglied und

F i g. 8 in Diagrammform die Arbeitsweise des Meßgerätes in F i g. 7,

F i g. 9 in einem Blockschaltbild eine zweite abgewandelte Ausführungsform eines Meßgerätes zur Verwirklichung der Verfahrensabwandlung, bei der man im wesentlichen als Kennzeichen des übertragenen Meßsignals die Ableitung der Signalamplitude in einem gegebenen Zeitpunkt benutzt, und

Fig. 10 in Diagrammform die Arbeitsweise des Meßgerätes in Fig.9.

Zunächst ist festzustellen, daß je nach Art der zu messenden physikalischen Parameter die Ausführungsform der Meßglieder, ihre Erregungsart und die Wahl der kennzeichnenden Größen des Meßsignals verschieden sein können.

So sind im Falle einer Energiezufuhr durch Aufheizen eines Thermoelementes mit Hilfe des Joule-Effektes

5 oder mit Hilfe des Peltier-Effektes das Erregungssystem, das Trennglied, die Form der Signale und ihre Verarbeitungsart unterschiedlich.

Schließlich kommen auch Meßglieder sehr verschiedener Bauart in Frage, die ohne thermische Phänomene

ίο arbeiten. So kann man als Meßglied zur Messung von Viskositätskoeffizienten eine parallel zu sich selbst bewegliche Wand benutzen, die sich z. B. auf einem drehbaren Zylinder befindet und die in bekannter Weise aus einer Ruhestellung heraus plötzlich bewegt wird,

z. B. mittels eines Impulses. Der Anhalteprozeß des beweglichen Teiles hängt von der Viskosität des umgebenden Mediums ab, und die Erregung wird in diesem Falle in Form einer Bewegungsgröße geliefert, während das eingesetzte Meßglied gegenüber Verschiebungen empfindlich ist. Das aufgenommene Signal hat dann einen Verlauf, der analog zu dem von thermischen Signalen bei Anregung durch den Joule-Effekt ist. Auf diese Weise erhält man ein ballistisches Viskosimeter. In allgemeiner Weise können mit dem Verfahren und den verschiedenen Ausführungsformen von Meßgeräten mit aktivem Meßglied alle Diffusionsphänomene in einer kontinuierlichen Umgebung in gleicher Weise untersucht werden: Wärmediffusion (Wärmeleitparameter), Bewegungsgröße (Viskosität), Masse oder elektrische Ladung usw.

Bei den Meßproblemen, die keine kontinuierliche Umgebung betreffen, führen das Meßverfahren und die entsprechenden Meßgeräte kleine Störungen ein, die im allgemeinen linearisiert werden können, und die Antwortsignale der physikalischen Umgebung auf ihre Erregung gestattet die Bestimmung einiger Eigenschaften die man immer durch die Übertragungsfunktion dieser »Umgebung« kennzeichnen kann. Ähnliches gilt für alle passiven oder aktiven physikalischen Systeme, deren Filter- oder Verstärkungseigenschaften untersucht werden sollen. Die Erfindung gestattet beispielsweise die Analyse verallgemeinerter Impedanzen mit einem sehr weiten Anwendungsbereich. Selbst die Trennung der vom Meßgerät verursachten Anregung vom Antwortsignal kommt in Frage, wobei der Einsatz eines Trenngliedes nicht mehr erforderlich ist, wenn der Erreger vom Meßglied verschieden wird.

Nach diesen allgemeinen Betrachtungen über die Anwendungsgebiete der Erfindung ist noch festzustellen, daß das Meßgerät aus einer Gruppe von austauschbaren Einheiten gebildet werden kann.

Bei dem in seinen Grundzügen in F i g. 1 dargestellten Meßgerät erfolgt die durch die Erregung erzeugte Energiezufuhr durch Aufheizung mittels des Joule-Effektes (mit Wechselstrom, um den Peltier-Effekt zu vermeiden). Wie F i g. 1 zeigt, ist das im wesentlichen durch ein einfaches oder zusammengesetztes Thermoelement gebildete Meßglied CA mit einem Trennglied S klassischer Bauart verbunden, das die vom Erregerkreis E kommenden Impulse vom Meßsignal trennt, das auf den Verstärker Ap gegeben wird. Der Erregerkreis E wird durch eine Zeitbasis B gesteuert, die außerdem über die Leitung A den Abgleichkreis Al steuert, der den Pegelabgleich des Meßsignals sicherstellt und sich an den Verstärker Ap anschließt; vom Abgleichkreis Al wird das Signal sodann auf die Kippschalter B\ und B₂ gegeben. Der Kippschalter B₁, der auf die erste Basisamplitude des Meßsignals eingestellt ist, hat die

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Aufgabe, den Erregerkreis E über die Leitung h abzuschalten. In der Leitung h befindet sich ein Unterbrecher /, der sich automatisch schließen kann oder manuell betätigt wird.

Der Kippschalter Bi ist auf die zweite für das Meßsignal gewählte Basisamplitude eingestellt.

Der bistabile Meßkreis BM hat also zur Aufgabe, das Zeitintervall At (Fig. 2) zu messen, das die Auslösung der Schalter B\ und B2 trennt. Schließlich wird dieses Ergebnis auf das Anzeigegerät IM übertragen, das vorteilhaft ein Integrierglied enthält.

Das Diagramm in F i g. 2 zeigt die Arbeitsweise des so beschriebenen Meßgerätes während einer Periode als Verlauf der verschiedenen, von jedem Glied empfangenen und übertragenen Signale.

Zuerst sendet die Zeitbasis B ein Signal, z. B. ein Rechtecksignal aus. das mit seinem Beginn einen Abgleichimpuls in der Leitung A auslöst. Die Aufgabe dieses Impulses wird weiter unten untersucht. Außerdem löst das Signal der Zeitbasis bei seinem Verschwinden die Wechselstromschwingungen der Erregung E aus, die den Kurzimpuls bilden, der die Aufgabe hat, nach Durchlaufen des Trenngliedes S das Meßglied CA durch den Joule-Effekt aufzuheizen.

Das das Meßglied CA umgebende Medium wird durch den Joule-Effekt aufgeheizt und ändert seinen Zustand. Dies erzeugt auf dem Niveau des oder der Thermoelemente des Meßgliedes CA ein mit der Linie CA dargestelltes Meßsignal, dessen Amplitude mit der Zeit zunimmt. Naturgemäß hängt dieses Meßsignal von dem zu messenden Phänomen ab, das z. B. die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums auf dem Niveau des Meßgliedes sein kann.

Das Meßsignal erreicht nach Durchlaufen des Trenngliedes S und nach Verstärkung in Ap den Abgleichkreis AI. Hinter diesem Kreis ist das Signal auf den Nullpegel abgeglichen. Man erkennt, daß das Signal Al in seiner Ordinate auf den Pegel des über die Leitung /1 kommenden Steuerimpulses abgeglichen wird und anschließend parallel zum Signal des Meßgliedes CA verläuft.

Dieses Signal Al löst den Kippschalter B\ aus, wenn es eine erste vorbestimmte Amplitude erreicht. Zu diesem Zeitpunkt schaltet die Leitung /2 die Erregung bei £"ab, d. h., daß die auf der Linie E dargestellte Schwingung gleichzeitig abbricht. Die Aufheizung des Meßgliedes CA wird so beendet, das Signal CA hört auf anzuwachsen und beginnt asymptotisch gegen einen Wert zurückzulaufen, der in der darauffolgenden Periode in Al wieder auf den Nullpegel abgeglichen wird.

Der Kippschalter Bz, der für eine zweite vorbestimmte, aber kleinere Amplitude des Signals AL empfindlich ist, wird zu einem Zeitpunkt ausgelöst, dessen Verschiebung gegenüber dem vorangegangenen Auslösezeitpunkt B\ durch das Rechtecksignal des bistabilen Kreises BM gemessen wird.

Dieses Signal schließlich wird vom Anzeigegerät IM nach einer eventuellen Integration auf bekannte Weise dargestellt.

Zur Erzeugung einer Gleichstromerregung durch Zufuhr von Energie in Form kurzer Impulse und unter Einsatz von Meßgliedern für Position, für Geschwindigkeit, für Ionisation oder für alle anderen in elektrischen Größen umwandelbaren physikalischen Eigenschaften, wie besonders für auf dem Peltier-Effekt beruhende Meßglieder, kann man, wie in F i g. 3 bis 8 gezeigt, als Trennglied ein Vibrationsrelais einsetzen oder jedes gleichwertige Schaltmittel, das das Meßglied abwechselnd mit der Gleichstromquelle und mit dem Anzeigegerät verbindet.

Entsprechend der Abwandlungsform des Verfahrens benutzt man dann als kennzeichnende Größe des übertragenen Signals die Differenz der Signalspannungen zu zwei verschiedenen Zeitpunkten.

In F i g. 3 ist das Meßglied CA mit dem Erregerkreis £ (der hier von einer Gleichstromquelle gebildet wird) sowie mit dem Verstärker Ap (der vorteilhaft durch einen hohen Widerstand R geshuntet ist) über ein Relais R V verbunden, das mit hoher Frequenz schwingt und die Rolle des Trenngliedes S in F i g. 1 spielt.

In dieser Anordnung erreicht der mit der Linie E (Fig.4) dargestellte Erregerstrom das Meßglied CA während der Halbperioden, die auf der Linie £in stark ausgezogenen Linien angegeben sind, während der Meßstrom das Anzeigegerät während der anderen Halbperioden des Vibrationsrelais erreicht, wie auf der Linie IM angegeben. Die Linie ÄFgibt die Kontaktwechselpertode des Vibrationsrelais an.

In F i g. 5 ist ein Meßgerät dargestellt, das mit einem verbesserten Vibrationsrelais Ä Vausgerüstet ist. Dieses Relais ist mit einem oszillierenden Anker P versehen, der an seinem einen Ende einen beweglichen Kontakt CM zwischen zwei Festkontakten CF trägt. Der erste Kontakt CM ist mit dem Meßglied CA über die Eingangsklemme PE verbunden, und die beiden Festkontakte CF sind mit dem Erregungskreis E verbunden. Der Aufbau ist im übrigen so beschaffen, daß CM von den beiden Kontakten CF nur in seiner Ruhestellung isoliert ist.

An seinem anderen Ende trägt der Anker P eine isolierte Kontaktbrücke PL, die zwischen einem mit der Klemme PE verbundenen Eingangskontakt CE und einem Ausgangskontakt CS schwingt, der mit dem Verstärker Ap verbunden ist. In Ruhestellung berührt die Brücke PL die beiden Kontakte C£"und CS, aber sie verläßt jeweils einen von ihnen, wenn der Anker anfängt zu oszillieren.

In F i g. 6 sind bei RVdie sinusförmig vorausgesetzten Schwingungen des Ankers P um seine Gleichgewichtslage (Achse X) dargestellt. Die Punkte 0,1,2; 2,1,0 usw. stellen die Gleichgewichtslage des Ankers, das Abheben von einem der Kontakte CE oder CS sowie das Auftreffen auf den einen der Kontakte CF dar und umgekehrt.

F i g. 6 zeigt deutlich, daß zwischen zwei Punkten 2 beidseitig eines Punktes 0 die Speisung unterbrochen ist und man also Erregungsintervalle erhält, wie in dick ausgezogenen Strichen auf der Linie E dargestellt. Umgekehrt ermöglicht die Brücke PL einen Stromdurchgang nur zwischen zwei Punkten 1, und man erhält Intervalle für den Durchgang des Meßstromes, wie in dick ausgezogenen Strichen auf der Linie /Mdargestellt. Somit erhält man nach jeder Erregung über eine Zeit von z. B. 10 ms eine Meßzeit in der Größenordnung von z. B. 1 ms. Auf diese Weise kann man mit Hilfe einer Gleichstromquelle den Peltier-Effekt zur Erregung benutzen.

F i g. 7 zeigt schließlich einen Aufbau mit einem Meßglied CA und einem Trennglied, das von obiger Bauart sein kann. Die Schaltung hinter dem Verstärker Ap (mit seinem Widerstand R) enthält nacheinander in bekannter Weise eine Demodulatorstufe DM und einen Integrierkreis /N; sein Ausgangssignal wird über ein Relais R\ mit kleiner Schließzeit und über ein Relais Ri abwechselnd auf zwei gegeneinandergeschaltete Kon-

densatoren Q und Ci geschickt. Das Anzeigegerät IM mißt die Spannungsdifferenz an den Klemmen der beiden Kondensatoren.

Außerdem schaltet das Relais Ri synchron die Erregung entweder auf eine Quelle Si (Ausnutzung des Peltier-Effektes) oder abwechselnd auf zwei gegengeschaltete Quellen Si und Si (Ausnutzung des Joule-Effektes).

Durch diesen Aufbau hat das Signal auf dem Pegel des Verstärkers Ap den in F i g. 8 mit der Linie Ap dargestellten Verlauf (das Trennglied hat in Wirklichkeit eine Bauart entsprechend Fig.5, und seine Arbeitsfrequenz ist natürlich wesentlich höher als diejenige des Relais R₂). Am Ausgang des Integrierkreises /N hat das gleiche Signal das Aussehen der Linie IN. Diese Linie stellt das Signal während etwa einer Arbeitsperiode von Ri dar. Das Relais R\ hat seinerseits einen Zyklus, wie bei R\ angegeben; die Zacken entsprechen seinen Schließperioden. Hieraus resultiert für den aus R] austretenden Strom der in der Linie R\' dargestellte Verlauf.

Schließlich hat das Relais Rz einen Zyklus, wie in der Linie R₂ dargestellt (die Linie oberhalb der Mittellinie entspricht der Speisung von Q und umgekehrt).

Folglich empfangen die Kondensatoren Ci und C₂ die in F i g. 8 mit Ci und Ci dargestellten Ströme. Mit anderen Worten, Ci erhält alle Impulse, die dem Maximum der Kurve IN entsprechen, und Ci alle Impulse, die deren Minimum entsprechen. Die Messung der Differenzspannung bei /M zeigt also schließlich den Wert der Maximalamplitude des Signals an und folglich den Meßwert des untersuchten Phänomens, und zwar unabhängig vom Nullpegel der Temperatursignale oder vom Vorhandensein einer Drift bei Ap und unabhängig davon, ob es sich beim benutzten Effekt um den Jouleoder den Peltier-Effekt handelt.

Ebenso kann man einen Kompensator einsetzen, der auf das Eingangssignal des Verstärkers Ap einwirkt und diesem eine Spannung aufdrückt, welche die aus dem Meßsignal resultierende Eingangsspannung jederzeit genau kompensiert. Mit diesem Kompensator kann man diejenigen Einflüsse ausschalten, die aus möglichen Verstärkungsschwankungen des Verstärkers Ap und aus den langsamen Driften herrühren. Das Ausgangssignal des Verstärkers kann so tatsächlich auf konstantem Pegel gehalten werden, auf jeden Fall wenigstens während der Schließzeit des Relais R_u Hierdurch wird die Anzeige des Meßgerätes genau auf Null gehalten. Die automatische Einstellung eines solchen Kompensators kann in diesem Fall durch eine Nullabgleicheinrichtung verwirklicht werden, und diese Einstellung wird dann als Ergebnis der durchgeführten Messung angezeigt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf F i g. 4 und 5 eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, bei dem man zwei Arbeitsweisen, nämlich die aktive und die passive Arbeitsweise eines gleichen Meßgliedes systematisch und praktisch gleichzeitig ausnutzt.

Die beiden entsprechenden Informationsarten werden hierbei auf zwei unterschiedlichen parallelen Meßkanälen verarbeitet.

Zur Beschreibung der obigen Arbeitsweise und wegen der klareren Darstellung wird lediglich beispielsweise ein Temperaturmeßglied vorausgesetzt, das bevorzugt kleine Abmessungen hat und in ein bewegtes Medium eingetaucht ist.

In diesem Beispiel befindet sich das Meßglied, wenn es nicht erregt wird, ständig im thermischen Gleichgewicht mit dem Medium, dessen Temperatur sich nur langsam ändern möge.

Der Verlauf der Gleichgewichtstemperatur des Meßgliedes ist in Fig. 10 durch die Kurve T_c(t) dargestellt. Diese Kurve bildet bei passiver Arbeitsweise des Meßgliedes das Meßsignal.

Bei aktivem Einsatz des Meßgliedes liefert das Meßgerät dem Meßglied Energie, z. B. in Form des

ίο Joule-Effektes (oder eventuell in Form des Peltier-Effektes, wenn das Meßglied ein Thermoelement ist). Die Zufuhr von Energie mit konstanter Leistung P erfolgt während sehr kleiner Zeitdauern t_e (Erregungszeiten) in Wiederholungen mit der Periode t_r (Impulsfolgezeiten).

Im allgemeinen wird man t_r sehr viel größer als ?_e wählen. Während der Erregungszeiten t_e bleibt die Wärme praktisch im Meßglied lokalisiert, dessen Aufwärmung erfolgt linear mit der Zeit. Wenn die Wärmekapazität des Meßgliedes mit q bezeichnet wird und seine momentane Temperatur mit T, dann kann manschreiben:

P = q

άΤ

T_c sei die vom Meßglied am Ende der Aufheizzeit t_e erreichte Temperatur oder Scheiteltemperatur.
Die Beziehung (1) wird damit nach Integration:

Nach Unterbrechung der Wärmeerregung kehrt das

Meßglied zu seiner Gleichgewichtstemperatur T_e zurück, die sich mit der Zeit f so langsam verändert, daß man T_e während einer Zeitdauer in der Größenordnung von f_e als konstant annehmen kann.

Mit guter Näherung kann man voraussetzen, daß der Wärmeabfluß in das das Meßglied umgebende Medium durch Konvektion erfolgt, d. h. proportional zu T— T_e (hierbei ist Tdie Momentantemperatur des Meßgliedes). Dieser Wärmeabfluß ist durch den Wärmeableilungskoeffizienten k des Meßgliedes gekennzeichnet.

Ebenso wie T_e hängt auch k von den Eigenschaften des das Meßglied umgebenden Mediums ab. Das in F i g. 9 dargestellte Meßgerät hat im wesentlichen die Messung von k und T_e zur Aufgabe; von diesen Rohdaten der Messung werden später durch Rechnung oder direkte Mischung die interessierenden physikalisehen Kenngrößen abgeleitet. Hierbei kann es sich um die örtliche Temperatur des Mediums handeln, um die Wärmeleitfähigkeit, um Druck, Geschwindigkeit usw.

Im gewählten Beispiel einer Wärmeabfuhr durch Konvektion kann man für jeden Zeitpunkt der Rückkehr ins Gleichgewicht schreiben:

άΤ

= -k(T-T_e).

Wählt man für den Endpunkt der Erregung, wo das Meßglied die Temperatur T₀ erreicht, eine Anfangszeit f = 0, so wird die Beziehung (3) nach Integration:

T-T_e = (T,-T,)e-

Te erhält man beim Meßverfahren durch die passive Arbeitsweise des Meßgliedes. Es kann z. B. zum

Zeitpunkt — t_e gemessen werden, der dem Einsetzen des Erregungsimpulses vorausläuft. Bevorzugt mißt man T₀ über den Wert von T_c im Zeitpunkt f=0, weil die Differenz T₀- T_e genau bekannt ist, da P, t_e und q bekannte Daten sind, die für das Meßglied und für das Meßgerät charakteristisch sind.
k wird vorteilhaft durch die Messung des Wertes

——zu einem beliebigen Zeitpunkt erhalten, wobei dieser

Wert mit dem Wert T—T_e zum selben Zeitpunkt verglichen wird.

Für das gewählte Beispiel einer Gleichgewichtsrückkehr nach einer Exponentialfunktion gilt tatsächlich:

dr
dr

= -(T₀-T₈)-

» r

(dr/df)
T-T

k_

(5)

(6)

15

Der Ausdruck (6) ist also für jeden betrachteten Zeitpunkt t konstant.

Da das Signal T— T_e sowie dessen Ableitung nach der Zeit gegen Ende des Abkühlvorganges gegen Null streben, wird die Bestimmung des obigen Verhältnisses am genauesten, wenn T— T_e seinen Maximalwert besitzt, d.h. zum Zeitpunkt f=0 zu Beginn der-Abkühlphase.

Die Messungen von T_c und——zum Zeitpunkt f=

di

30

:0

liefern also mit Hilfe des gleichen Meßgliedes momentan und gleichzeitig kennzeichnende Angaben über die Werte der beiden Parameter, auf die das Meßglied empfindlich ist, sei es in passiver Arbeitsweise (Gleichgewichtstemperatur T_e), sei es in aktiver Arbeitsweise (Wärmeableitungskoeffizient k).

In der Praxis sind die Einwirkungen der Umgebung auf das Meßglied nicht hinreichend einfach genug, um _4C durch ein Exponentialgesetz genau beschrieben werden zu können. Jedoch ist es immer möglich, ausgehend von

Rohmessungen T_c undf ——jzum gleichen Zeitpunkt f=0 die beiden kennzeichnenden Parameter abzuleiten, welche die Umgebung oder das äußere System beschreiben, die auf das Meßglied wirken.

Das erwähnte Beispiel einer Wärmeabfuhr durch Konvektion darf nicht als Begrenzung der Möglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens verstanden werden; dieses Verfahren läßt sich in allgemeiner Weise auf jedes Phänomen anwenden, also auf thermische und andere, sowie auf jedes Meßglied, das in der Lage ist, in ein beliebiges System eine Störung geringer Amplitude einzubringen, auf welche eine Rückkehr ins Gleichgewicht erfolgt, deren Verlauf und Messung mindestens zwei Informationen über die Eigenschaften des untersuchten Systems liefert.

Kehrt man zu dem einfachen, als Beispiel angegebenen und durch die Beziehung (6) dargestellten Gesetz zurück, so stellt man fest, daß das Verhältnis ^kl_q unabhängig von der Leistung P und der Dauer t_e der Erregung sowie von der maximalen Aufheizung oder Amplitude T_c— T_e selbst ist.

In'Fig.9 sind die verschiedenen Baugruppen und Stufen eines Meßgerätes schematisch dargestellt, das gemäß der besonderen Abwandlungsform des obigen Meßverfahrens arbeitet. In dieser Figur sind die schon beschriebenen Grundbestandteile (Fig. 1, 3, 5 und 7), aus denen ein Meßgerät im wesentlichen besteht, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Zunächst bemerkt man, daß bei der in F i g. 9 dargestellten abgewandelten Ausführungsform der Meßverstärker Ap, der das vom Meßglied kommende Signal verstärkt, langsame Verstärkungsschwankungen, haben kann, die die Messung von k nicht beeinträchtigen, sofern das Meßgerät die Differenzierung und die Quotientenbildung genau durchführt. Andererseits stört die Eigendrift des Verstärkers nicht, da die Messung momentan erfolgt. Man erkennt also, daß die einzigen an den Verstärker zu stellenden Anforderungen seine Bandbreite betreffen, die praktisch kein Problem darstellt, wenn man die am Meßglied selbst eingeführte Filterung berücksichtigt, deren Frequenzgang im allgemeinen ungünstiger ist als der des Verstärkers.

Wie bei den schon beschriebenen Ausführungsformen hat das Gerät eine Zeitbasis B, welche die Zeitschritte t_e und t_r angibt, einen von der Zeitbasis gesteuerten Erregerkreis E, einen Trennkreis Szur Beobachtung des vom Meßglied CA während der Erregungszeiten t_e gelieferten Signals und einen Verstärker Ap.

In der in F i g. 9 dargestellten Ausführungsform läuft das vom Verstärker kommende Ausgangssignal parallel über zwei unterschiedliche Kanäle.

Der Kanal s (Signal) besitzt einen Abgleichkreis AI, der analog zu dem schon beschriebenen arbeitet. Der Abgleich wird durch die Zeitbasis B gesteuert. Sie ermöglicht den Abgleich des Signals auf einen Bezugspegel am Beginn jeder Erregung. Das abgeglichene Signal wird auf einen Scheitelspannungsmesser VCs übertragen, dessen Ausgangssignal proportional zu

T_c~Te=-T(-t_e)+T[O)

Der Scheitelspannungsmesser wird während der Zeiten f_e durch die Zeitbasis B auf Null zurückgesetzt. Hierdurch wird T— T_e gespeichert.

Auf dem Kanal d(Differenzieren) wird das Ausgangssignal des Verstärkers zunächst in einem Differenzierkreis D und anschließend durch einen Scheitelspannungsmesser VCd verarbeitet, der den Maximalwert

₅o

55

65 der Signalableitung speichert.

Die Ausgänge von VC_S und VCd sind mit einem Quotientenmeßgerät C? verbunden, dessen Ausgangssignal proportional zu ^kl_q ist, also k liefert.

Parallel zu den Kanälen 5 und d, die sich schließlich im Quotientenmeßgerät vereinen, wird die Arbeitsweise mit passivem Meßglied zur Messung von dessen Gleichgewichtstemperatur T_e eingesetzt. Diese Messung erfolgt mit Speicherung zwischen zwei Impulsen und wird vom Scheitelspannungsmesser VCt durchgeführt. Genauer gesagt, mißt der Scheitelspannungsmesser die Temperatur T₀ die sich von T_e nur durch einen Abstand T₀- T_e unterscheidet, der konstant ist, wenn P und t_e fest sind. Die Amplitude T_c— T_e selbst kann voreingestellt werden, wie es weiter oben angegeben wurde (automatische Arbeitsweise), und ein Pegelkomperator CTV wird dann hinter dem von AI ausgehenden abgeglichenen Signal derart eingesetzt, daß er zu demjenigen Erregungszeitpunkt einen Impuls abgibt, zu dem die am Kreis PA eingestellte Temperaturdifferenz erreicht ist. Der von QV abgehende Impuls beendigt sodann automatisch über die Zeitbasis B die Erregung.

Der Unterbrecher / gestattet die Wahl zwischen der automatischen Arbeitsweise mit einem voreingestellten konstanten Pegel T_c- T_e oder einer etwas verschiedenen Arbeitsweise, bei der die Erregungszeitdauer t_e durch B festgelegt wird.

Das Blockschaltbild kann natürlich vereinfacht werden, wenn man über hinreichend stabile Zeitbasen, Erregerkreise und Verstärker verfügt. Man braucht dann am Ausgang des Verstärkers nur die beiden Meßkanäle parallel anzuordnen, von denen der eine über VC₁ Werte T_e liefert und der andere über D und

VCd -τ— (zum Zeitpunkt i=0) liefert. Man setzt dann

voraus, daß bei festen Werten von te, P und der Verstärkung keine Unsicherheit über die Größe T_c— T_e ,₅ vorhanden ist und daß der Wert-i— (t=Q) k mit

hinreichender Genauigkeit bestimmt.

Die besondere, im vorangegangenen beschriebene Wahl der kennzeichnenden Größen des Meßsignals weist den Vorteil auf, daß zum gleichen Zeitpunkt f_e zwei Parameter k und T_c bestimmt werden, woraus T_e eindeutig abgeleitet werden kann.

Der Verlauf des Signals hinter dem Zeitpunkt i=0 kann bis zur nächsten Erregung beliebig sein.

Die zum Zeitpunkt f=0 erhaltenen Meßergebnisse sind mit Hilfe der Scheitelspannungsmesser gespeichert. Die Tatsache, daß man eine Temperatur T_c mißt, die deutlich von T_e unterscheidbar ist, stellt eine befriedigende Arbeitsweise des Scheitelspannungsmessers VC, sicher, selbst in dem Fall, wo die Gleichgewichtstemperatur des Meßgliedes schwankt, wie das in turbulenten Strömungen der Fall ist.

So liefert das Meßgerät (Fig.9) eine Messung, die von Anzeigen der beiden Parameter k und T_e ausgeht, die zu wiederholten Zeitpunkten in einem gewählten Rhythmus gleichzeitig mit Hilfe des gleichen Meßgliedes gemessen werden.

Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen des gleichen Parameters wird die Anzeige gespeichert, um die Registrierung, die Telemetrie oder die direkte Benutzung der gelieferten Daten in einem Rechner zu erleuchtern. Dies hat den Vorteil, eine momentane Messung von Geschwindigkeit und Temperatur zu gestatten, die gleichzeitig und an der gleichen Stelle erfolgt, wobei die Meßsignale gleichzeitig gespeichert werden, was deren leichte Auswertung durch statistische Rechenmethoden gestattet, die besonders die Bestimmung der Geschwindigkeits-Temperatur-Korrelation betreffen können.

Die Erfindung läßt sich den verschiedensten Untersuchungsbedingungen anpassen. Namentlich ist sie nicht auf in Medien eingesetzte Temperaturmeßglieder beschränkt, und das Meßgerät (Fig.9) läßt sich, wie weiter oben erwähnt, für alle Meßglieder einsetzen, die in ein System eine Störung kleiner Amplituden einbringen können, auf die eine Rückkehr ins Gleichgewicht folgt.

Unter den als Beispiel zitierten Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man Bodengeräte und Bordinstrumente für Luftfahrzeuge oder Raketen aufführen, die zur Messung zweier »Luft-Parameter« bestimmt und mit einem Hitzdraht-Meßglied oder allgemeiner mit einem beliebigen Temperatur-Meßglied, das einem aerodynamischen oder hydrodynamischen Strom ausgesetzt ist, versehen sind.

So kann man mit dünnen hitzebeständigen Drähten periodische Signale in Abständen t_r unterhalb einer Millisekunde erhalten, wobei die Zeitdauer t_e einige Mikrosekunden beträgt. Man verfügt so pro Sekunde über mehrere tausend Meßpunktpaare von Temperatur und Wärmeabfuhr, die auf konstantem Niveau während Zeitdauern gespeichert werden, die für das Arbeiten eines Bordrechners geeignet sind, der die T_e und k darstellenden Rohsignale (Rechteckimpulse variabler Amplitude mit der Zeitdauer t_r— t_e) derart verarbeitet, daß hieraus die Temperatur und Geschwindigkeit des bewegten Mediums abgeleitet wird, wobei der Gesamtdruck durch ein unabhängiges Meßglied gemessen wird.

Ebenso gestattet das erfindungsgemäße Verfahren in ruhenden Medien die praktisch kontinuierliche Messung des zeitlichen Temperaturverlaufs und gleichzeitig der mit der Wärmeabfuhr vom Meßglied gekoppelten Wärmeleitfähigkeit.

Da die Wärmeleitfähigkeit eng von der Art der Zusammensetzung und dem Druck des umgebenden Mediums abhängt, können, wenn diese Medien in sehr kleinen Mengen vorliegen, die verschiedenen Abwandlungsformen des erfindungsgemäßen Meßgerätes zur Herstellung von industriellen physikalisch-chemischen Meßgeräten dienen.

Ebenso sei daran erinnert, daß die Erregung, die nicht unbedingt energetischer Natur sein muß, auch in Form von Bewegungsgrößen geliefert werden kann, welche auf im Medien bewegliche Elemente übertragbar sind oder auf bewegliche Elemente, die an Strukturen befestigt sind, deren Deformationsgesetze untersucht werden sollen. Man verfügt so über ballistische Viskosimeter oder Manometer, über Geräte zur Strukturuntersuchung oder über Geräte für rheologische oder geophysikalische Untersuchungen.

Mit elektrostatisch, magnetisch oder elektromagnetisch arbeitenden Meßgliedern verfügt man über ein Verfahren zur Untersuchung von Zeitkonstanten oder Übertragungsfunktionen, die mit zahlreichen physikalisch-chemischen Eigenschaften der zu untersuchenden Umgebung des Meßgliedes oder des zu untersuchenden Systems verbunden sind.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 609 682/17

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur fortlaufenden und wiederkehrenden Messung von Zustandsgrößen von Gasen und Flüssigkeiten mit einem aktiven Meßglied, dem Wärmeenergie durch Stromimpulse in sich wiederholenden Zeitintervallen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulszeit (ti) klein ist im Verhältnis zum Zeitintervall (i«) und die vom _so Meßglied (CA) innerhalb einer vorgebbaren Abklingzeit (tR—ti) abgegebene Meßspannung ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als kennzeichnende Größe des auf ein Anzeigegerät (IM) übertragenen Meßsignals das Zeitintervall benutzt wird, das zwischen den Durchgängen des Signals durch zwei bestimmte, durch ein konstantes Verhältnis miteinander verbundene Amplitudenwerte liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als kennzeichnende Größe des auf ein Anzeigegerät (IM) übertragenen Meßsignals die Differenz zweier bestimmter Amplitudenwerte des Signals zu zwei bestimmten Zeitpunkten benutzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als kennzeichnende Größe für jedes Temperaturantwortsignal, das die Aufwärmung des Meßgliedes (CA) entsprechend dem zu untersuchenden Phänomen angibt, der Wert der Ableitung der Amplitude dieses Temperatursignals nach der Zeit zum Zeitpunkt des Abkühlbeginns sowie der gesamte, durch jeden Stromimpuls erzeugte Temperaturanstieg benutzt und dasselbe Meßglied gleichzeitig abwechselnd in passiver Arbeitsweise eingesetzt wird, bei der Angaben über die Gleichgewichtstemperatur dieses Meßgliedes geliefert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen periodischen Nullpunktabgleich des vom Meßglied kommenden Signals auf einen Bezugspegel, der dem Anfangspegel des Signals entspricht.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromimpulse unterbrochen werden, wenn das Meßsignal den ersten gewählten Amplitudenwert erreicht hat.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle des Verhältniswertes der beiden gewählten Amplituden ein analoges Eichsignal benutzt wird, das eine dem vom Meßglied kommenden Meßsignal analoge Signalform aufweist.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (CA) gleichzeitig in aktiver und passiver Arbeitsweise benutzt wird.

9. Meßvorrichtung tür ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, mit einem Meßglied, einem Erregerkreis, der ihm kurze Stromimpulse zuführt, und einem Anzeigegerät, welches das vom Meßglied ausgehende Antwortsignal mißt, gekennzeichnet durch ein Trennglied (S), das einerseits die Stromimpulse vom Erregerkreis (E) zum Meßglied (CA)und andererseits das vom Meßglied kommende Signal zum Anzeigegerät (IM)leitet.

10. Meßvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Zeitbasis (B), die den Erregerkreis (E) steuert und die Periode der Stromimpulse bestimmt, und durch einen von der Zeitbasis (B) gesteuerten Abgleichkreis (Al) zum Abgleichen des vom Meßglied (CA) kommenden und in einem Verstärker (Ap) verstärkten Signals auf einen Bezugspegel.

11. Meßvorrichtung nach Anspruch 9 und 10, gekennzeichnet durch einen ersten Kippschalter (Bi), der zu einem der ersten vorgegebenen Amplitude des Signals entsprechenden Zeitpunkt ausgelöst wird und dabei die Stromimpulse unterbricht, sowie durch einen zweiten Kippschalter (Bt), der bei der zweiten vorgegebenen Amplitude des gleichen Signals ausgelöst wird, und schließlich durch einen mit dem Anzeigegerät (IM) verbundenen bistabilen Kreis (BM), der das Zeitintervall (At) zwischen den beiden von den Kippschaltern abgegebenen Impulsen mißt.

12. Meßvorrichtung nach Anspruch 9 mit Erregung des Meßgliedes durch Gleichstromimpulse, gekennzeichnet durch ein Trennglied (S), das aus mindestens einem Vibrationsrelais (R V) besteht, das das Meßglied (CA) abwechselnd mit der Erregerquelle (E)und mit dem Anzeigegerät (IM)verbindet.

13. Meßvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrationsrelais (RV)einen schwingenden Anker (P) besitzt, dessen einer Arm einen beweglichen Kontakt (CM) trägt, der mit dem Meßglied (CA) elektrisch verbunden ist und sich zwischen Festkontakten (CF) bewegt, die beide mit dem Erregerkreis (E) verbunden sind, daß der bewegliche Kontakt (CM) nur in der Nachbarschaft der Ruhelage des beweglichen Ankers (P) gegenüber den Festkontakten (CF) isoliert ist, während das andere Ende des Ankers mit einer beweglichen Kontaktbrücke (PL) verbunden ist, die zwischen einem Eingangskontakt (CE) und einem Ausgangskontakt (CS) des gleichen Relais (R V) wirksam ist, von denen der letztere (CS) mit dem Anzeigegerät (IM) derart elektrisch verbunden ist, daß der Erregerkreis während des größeren Teiles einer Schwingungsperiode des Ankers geschlossen wird, während der das Meßglied mit dem Anzeigegerät verbindende Kreis nur während eines kurzen Zeitintervalles geschlossen wird, das kleiner als die Öffnungszeit des ersten Kreises ist.

14. Meßvorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13 für ein Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein erstes Relais (R\), das sich an zwei den gewählten kennzeichnenden Signalamplituden entsprechenden Zeitpunkten schließt, sowie durch ein zweites Relais (R2), das das vom ersten Relais empfangene Signal abwechselnd derart auf zwei gegeneinandergeschaltete Kondensatoren (C\, Ci) gibt, daß das Anzeigegerät (IM) die Differenzspannung an den Klemmen der beiden Kondensatoren (Q, C₂) mißt.

15. Meßvorrichtung nach Anspruch 9 und 10 für ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Meßverstärkers (Ap) drei Meßkanäle liegen: ein erster Kanal (s), in dem ein von der Zeitbasis (B) gesteuerter Abgleichkreis (Al) und ein erster Scheitelspannungsmesser (VC₅) liegen, dessen Anzeige proportional zur Gesamtaufwärmung des Meßgliedes (CA) ist, ein zweiter Kanal (d), der das verstärkte Meßsignal auf einen Differenzierkreis (D) überträgt, an den sich ein

zweiter Scheitelspannungsmesser (VCd) anschließt, und ein dritter Kanal mit einem dritten Scheitelspannungsmesser (VC,), der bei passiver Arbeitsweise des Meßgliedes Meßwerte der Gleichgewichtstemperatur dieses Meßgliedes liefert.

16. Meßvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des ersten und des zweiten Scheitelspannungsmessers mit einem Quotientenmeßgerät (Q) verbunden sind, das ein kennzeichnendes Signal der ausgeführten Messung liefert.

17. Meßvorrichtung nach Anspruch 15 und 16, zusätzlich gekennzeichnet durch einen Einstellkreis zur Voreinstellung des Wertes der gewählten maximalen Aufheizung (T_c—T_e) sowie durch einen Niveaukomparator (CN) zum automatischen Abschalten der Erregerimpulse.