DE1673299B2 - Interferometeraufbau mit druck- und/ oder temperaturkompensierter Vergleichsküvette - Google Patents

Description

den zwischen der Meßküvette und der Vergleichsküvette zu eliminieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine

40 Kompensationsanordnung gelöst, in welcher die Ver-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur An- gleichsküvatte von einer Außenkammer umgeben ist,

zeige einer Veränderung der Dichte eines Strömungs- in der das zu messende Strömungsmittel fließt und/

mittels mittels eines Interferometers, welches eine ein oder in welcher eine Trennwand zwischen Ver-

Strömungsmittel bekannter Dichte enthaltende Ver- gHchsküvette und Außenkammer vorgesehen ist,

gleichsküvette und eine Meßküvette aufweist, mit 45 wie z.B. ein Balg, durch welche in der Vergleichskü-

Einrichtungen zum Durchleiten eines zu messenden vette der gleiche Drackzustand wie in der Meßkü-

Strömungsmittels durch die Meßküvette und mit vette erzielbar ist.

lichtempfindlichen Empfangseinrichtungen für das Durch Verwendung einer weiteren Dichtemeßvor-

aus dem Meßstrahl und dem Vergleichsstrahl zusam- richtung mit eigener nicht temperatur- bzw. druck-

tnengesetzte Lichtbündel, welche auf die Bewegung 50 kompensierter Vergleichsküvette und mit einer eige-

von Interferenzstreifen relativ zu den Empfangsein- nen lichtempfindlichen Empfangseinrichtung sowie

richtungen ansprechen. eines Integrationskreises, der mit den lichtempfindli-

Es gibt in der Technik und im Laboratorium zahl- chen Empfangseinrichtungen beider Dichtemeßvor-

reiche Arbeiten und Verfahren, bei denen eine ra- richtungen in Verbindung steht, können Impulse

sehe oder kontinuierliche Bestimmung der Eigen- 55 oder Signale der Abtastorgane und der Interfero-

schaften fließfähiger Medien bei hohem Genauig- metersysteme jeweils durch Integratororgane elek-

keitsgrad erwünscht ist. So ist es bei der Förderung trisch oder auf andere Weise vereinigt oder in Ge-

von Gasen oder fließfähigen Medien durch Rohrlei- genwirkung gebracht werden, um Mechanismen zur

tungen oft notwendig, die Durchsatzströmung des ge- Regelung und Steuerung, wie ein Ventil zu betätigen,

förderten Mediums oder eine Veränderung der Zu- 60 Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen

sammensetzung des Mediums in einem gegebenen insbesondere in der Ausschaltung der Einflüsse von

Zeitpunkt zu bestimmen oder eine fortlaufende Auf- Druck- und/oder Temperaturunterschieden auf die

zeichnung der Kennwerte des Mediums anzufertigen. Dichte des untersuchten Mediums.

In entsprechender Weise ist es bei der Durchführung Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus

von chemischen Umsetzungen oder Verfahren häufig 65 der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnun-

notwendig, den Verlauf von Destillier- oder Crackar- gen. Es zeigt

beiten zu verfolgen oder die Vollständigkeit oder F i g. 1 in schematicher Darstellung eine tempera-Phase einer chemischen Umsetzung zu bestimmen, turkompensierte Bezugsküvette,

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Fig. 2 eine druck- oder druck- und temperatur- wird, wenn das Gehäuse 110 der Bezugskamrner 112

kompensierte Bezugsküvette und keine Isolation aufweist und aus einem Material ho-

F i g. 3 in schematischer Darstellung eine weitere her Wärmeleitfähigkeit besteht, wie oben in Verbin-Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich- dung mit F i g. 1 beschrieben, der Einfluß sowohl von

tung. 5 Temperatur als auch von Druckveränderungen auf

Wenn die untersuchte Flüssigkeit ein Gas darstellt, das Gas eliminiert. Man kann dann eine sofortige kann sich dessen Dichte mit seinem Dnck und seiner und genaue Anzeige jeder Veränderung der Zusam-

Temperarur ändern. In solchen Fällen können die mensetzung des die Rohrleitung 124 durchströmen-

auf Druck und bzw. oder Temperatur beruhenden den Gases erhalten.

Dichteveränderungen erkannt und, wenn gewünscht, io Bei verschiedenen Anwendungszwecken der vorauf entsprechendem Wege für die vorliegenden Un- liegenden Erfindung kann, wie schematisch in F i g. 3 tersuchungszwecke eliminiert werden. So kann man gezeigt, eine Mehrzahl optischer Systeme verwendet bei der aus der deutschen Patentschrift 499 545 be- werden. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 verkannten Vorrichtung die erfindungsgemäße Bezugs- läuft der Prüf-Lichtstrahl 120 des Interferometersykammer 100 gemäß Fig. 1 einsetzen. Die Anord- 15 stems A direkt durch in der Leitung 124 angeordnete nung entspricht dann dem Interferometer B von Fenster 122 und weiter zum Spiegel 126 und Strähl-Fig.3. Das Gehäuse 102 dieser Bezugskammer 100 vereiniger 128. Der Bezugs-Lichtstrahl 130 verläuft kann von einer Kammer 104 umgeben sein, durch durch die Bezugskammer 132, die ein fließfähiges die das der Prüfkammer zuströmende oder von ihr Medium von bekannter Dichte und bekanntem Breabströmende Gas zirkuliert wird. Das Gehäuse 102 ao chungsindex enthält, und dann zu dem Strahlvereinibesteht dabei aus einem Material hoher Wärmeleitfä- ger 128 (ohne die Leitung 124 zu passieren). Der auf higkeit, wodurch das Gas oder fließfähige Medium in diese Weise erhaltene Interferenzstrahl 134 wird auf der Bezugskammer 100 die gleiche Temperatur wie den Schirm 136 und das Abtastorgan 138 projiziert, das die Priifkammer durchströmende Medium an- welch letztgenanntes eine Anzahl photoelektrischer nimmt. Auf diese Weise führen Veränderungen der 35 Zellen aufweisen kann und ergibt auf diese Weise Dichte des in der Prüfkammer der Untersuchung un- einen Vergleich der Dichte des die Leitung 124 terliegenden Gases, die sich aus Veränderungen sei durchströmenden, fließfähigen Mediums und des ner Temperatur ergeben, zu entsprechenden oder fließfähigen Mediums in der Vergleichskammer 132. verwandten Veränderungen der Dichte des flicßfähi- Gleichzeitig wird der Prüf-Lichtstrahl 140 eines gen Mediums in der Bezugskammer 100. 30 Interferometer-Systems B durch eine Prüfkammer

Bei Verwendung einer Bezugskammer 100 der in 142 und der Bezugs-Lichtstrahl 144 durch eine Be-Fig. 1 gezeigten Art zeigt jede Lageveränderung zugskammer 146 geführt. Die Bezugskammer 146 ist oder Verschiebung der Interferenzstreifen auf dem dabei in Art von F i g. 1 ausgebildet, wobei das der Schirm 154 oder Abtastorgan 156 eine Veränderung Untersuchung unterliegende fließfähige Medium der Gasdichte auf Grund einer Veränderung des 35 durch eine Zweigleitung 148 zur Außenkammer 150 Druckes des die Rohrleitung 124 durchströmenden der Bezugskammer 146 und weiter zur Prüfkammer Gases an (unter der Voraussetzung, daß sich die 142 und zurück zur Leitung 124 strömt. Das Interfe-Gaszusammensetzung nicht ändert). Man kann mit rometer-System B liefert auf diese Weise einen Interden Abtastorganen 156 Elemente betätigen, die zu ferenzstrahl 152, der auf den Schirm 154 und auf die Aufzeichnungsgeräten, Computerorganen, Mitteln, 40 Abiastorgane 156 in Form von photcelektrischen welche den Druck des Gases in der Rohrleitung be- Zellen projiziert wird. Da auf diese Weise die Temrichtigen oder verändern können, oder jedem ande- peraturen des fließfähigen Mediums in der Bezugsren gewünschten Mechanismus ausgebildet sein kön- kammer 146 und des Gases in der Priifkammer 142 nen. gleich sind, entsprechen die Dichteunterschiede,

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist das 45 welche die Prüf- und Bezugs-Lichtstrahlen 140, 144 Gehäuse 110 der Bezugskammer 112 mit einer im Tnterferometersystem B beeinflussen, den Druck-Außenkammer 114 versehen, durch welche der Prüf- unterschieden des Prüfgases und Bezugsmediums, kammer zuströmendes oder von dieser abströmendes Die Dichteveränderung, die vom Interferometer A Gas geführt werden kann. Die Bezugskammer 112 ist aufgezeichnet wird, kann somit auf den Einfluß Ieweiter mit einem Balg 116 oder anderen Mitteln ver- 5° diglich von Druckverihiderungen zugeschrieben wersehen, um das in der Bezugskammer befindliche, den (tin Unverändertbleiben der Gaszusammensetfließfähige Medium dem gleichen Druck und den zung unterstellt"), da der Einfluß von Tempcraturvergleichen Druckvariationen zu unterwerfen, die bei änderungen durch die Verwendung des Temperadem Gas in der Priifkammer puftreten. Der Druck tur-Ausgleichorgans der Bezugskammer 146 elimi- und die Druckveränderungen, denen das der Beob- 55 niert ist. Ferner kann man, wenn die Bezugskammer achtung unterliegende Gas unterliegt, entsprechen 146 in Art von F i g. 2 ausgebildet ist, wobei das Mebei dieser Ausführungsform den entsprechenden dium in der Bezugskammer sowohl auf der gleichen Größen des fließfähigen Mediums in der Bezugskam- Temperatur als auch dem gleichen Druck wie das mer 112 oder sind mit diesen verwandt. Veränderun- Medium in der Leitung 124 gehalten wird, die von gen der Dichte und des Brechungsindex des Gases 60 dem Interferometer-System A aufgezeichneten Dich- und des fließfähigen Mediums in den Prüf- und Be- teveränderungen zur Anzeige von Zusammensetzugskammern entsprechen im Ergebnis einander Zungsveränderungen des der Untersuchung unterlie- oder sind verwandt, so daß jede Veränderung der genden Mediums verwenden.

Lage der Interferenzstreifen auf dem Schirm 154 und Die Aufzeichnungen, die Impulse oder Signale der

bei dem Abtastorgan 156 Dichteveränderungen zeigt, 65 Abtastorgane 138 und 156 der Interferometer-Sy-

die eine Folge einer Veränderung der Temperatur sterne A bzw. B können jeweils durch Integratoror-

oder Zusammensetzung des die Rohrleitung 124 gane 158 elektrisch oder auf andere Weise vereinigt

durchströmenden Gases darstellen. Darüber hinaus oder in Geuenwirknno achrarht worden um \n<,r.u_a-

nismen, wie Computer- und Aufzeichnungsorgane od. dgl., oder Regel- und Steuerorgane, wie das Ventil 160 in der Leitung 124, zu betätigen.

In analoger Weise kann man, wenn gewünscht, drei oder mehr optische Systeme einsetzen, wobei das fließfähige Medium in der Bezugskammer jedes Systems einem bestimmten Zustand des fließfähigen Mediums in der Leitung 124 unterliegt, um eine Anzeige oder Messung der Dichteveränderungen zu erhalten, die sich aus anderen Bedingungen oder Parametern ergeben, welche die Dichte und den Brechungsindex des der Untersuchung unterliegenden, fließfähigen Mediums beeinflussen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch für viele andere Verwendungszwecke eingesetzt werden. Als Lichtquelle kann man monochromatisches Licht oder Laserstrahlen einsetzen, aber auch eine Verwendung von weißem Licht ist möglich. In verschiedenen Fällen, besonders bei der Untersuchung von dunkel gefärbten oder anscheinend undurchsichtigen, fließfähigen Medien kann ultrarotes Licht verwendet werden, während es bei anderen Anwendungen erwünscht sein kann, mit ultravioletter Strahlung als Lichtquelle zu arbeiten, da sich bei der praktischen Durchführung der Erfindung die elektromagnetische Form der die Interferenzstreifen erzeugenden Strahlen in der jeweils gewünschten Weise variieren läßt.

Die Erfindung ist vorstehend unter besonderer Bezugnahme auf Interferometer-Systeme der Bauart nach Mach und Zehnder erläutert, eignet sich aber auch für die Verwendung von Interferometera anderer Arten. Durch Verwendung entsprechender und an sich bekannter Abänderungen des in der oben beschriebenen Vorrichtung verwendeten optischen Vier-Platten-Systems kann auch gleichzeitig oder alternativ eine Schlieren-Abbildung eines der Prüfung unterliegenden Objektes erhalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

3975

Claims (1)

1. und in vielen Fällen ist es notwendig oder erwünscht,

   Patentansprüche: Maßnahmen einzuleiten, mit denen der der Beobachtung unterliegende Vorgang berichtigt, gelenkt oder

   J. Vorrichtung zur Anzeige einer Veränderung beendet wird.

   der Dichte eines Strömungsmittels mittels eines 5 Aus der deutschen Patentschrift 499 545 ist eine Interferometers, welches eine ein Strömungsmit- Meß- und Registriervorrichtung bekannt, zur Übertel bekannter Dichte enthaltende Vergleichskü- wachung der Reinheit und Zusammensetzung von vette und eine Meßküvette aufweist, mit Einrich- Gasen und Gasgemischen, bei der durch die zu rnestungen zum Durchleiten eines zu messenden Strö- sende Größe mehrere interferierende Lichtstrahlen mungsmittels durch rUe Meßküvette und mit so beeinflußt werden, wobei die Verschiebung der Inlichtempfindlichen Empfangseinrichtungen für das terferenzstreifen mit Hilfe von photoelektnschen ZeI-aus dem Meßstrahl und dem Vergleichsstrahl zu- len oder auf Wärmestrahlen ansprechenden Vornchsammengesetzte Lichtbündel, welche auf die Be- tungen, z. B. Thermoelementen, an einem Meßinstruwegung von Interferenzstreifen relativ zu den ment angezeigt wird. Eine Zusammenfassung des Empfangseinrichtungen ansprechen, gekenn- 15 Standes der Technik findet sich außerdem in VDI-zeichnet durch eine Kompensationsanord- Zeitschrift, Bd. 81, Nr. 22, 29.Mai 1937, S. 619 bis nung, in weicher die Vergleichsküvette (100,112, 624.

   146) von einer Außenkammer (104, 114, 150) Bei den Interferometeranordnungen gemäß dem

   umgeben ist, in der das zu messende Strömungs- Stand der Technik ist es nicht möglich, den Einfluß

   mittel fließt und/oder in welcher eine Trennwand so insbesondere von Druck- und Temperacurunterschie-

   (116) zwischen Vergleichsküvette (112) und den in der Meß- und Vergleichsküvette zu ehmmie-

   Außenkammer (114) vorgesehen ist, wie z.B. ren. Sie erfordern daher allgemein die Anwendung

   einen Balg, durch welche in der Vergleichskü- von Geräten zur Messung von Druck, Temperatur,

   vette (112) der gleiche Druckzustand wie in der Zusammensetzung und anderen Eigenschaften des

   Meßküvette erzielbar ist. 25 Mediums, und es ist notwendig gewesen, auf Gas-

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- tabellen und verwickelte Berechnung zuruckzugrei-

   net durch eine weitere Dichtemeßvorrichtung (A) fen, Proben des Mediums zu entnehmen und zu ana-

   mit eigener nicht temperatur- bzw. druckkompen- h-sieren und verschiedene andere Prüfungen oder

   sierter Vergleichsküvette (132) und mit einer eige- Arbeiten durchzuführen, bevor die endgültige Bc-

   nen lichtempfindlichen Empfangseinrichtung 30 Stimmung der Dichte des Mediums erhalten werden

   (136, 138), sowie mit einem Integrationskreis konnte. Es ergeben sich dadurch Verzogerungen und

   158, der mit den lichtempfindlichen Empfangs- Lngenauigkeiten, und oft wird die Strömung oder

   einrichtungen (136, 138; 154, 156) beider Dicht- der Zustand des der Untersuchung unterliegenden

   meßvorrichtungen (A, B) in Verbindung steht. Mediums gestört.

   35 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß von Druck- und/oder Temperaturunterschie-