DE1800342C - Anordnung zum Messen der Dichte von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

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anordnung und dessen Verbindung mit einer die zu erreicht Die »Stimmgabel« 22 bzw. der schwingungsuntersuchende Flüssigkeit führenden Rohrleitung fähige Körper ist primärseitig mit etwa 100 Ohm, einerseits und einer elektrischen Meßschaltung an- sekundärseitig mit etwa 70 kOhm (Al, A3 bzw. dererseits, R14, R 9) abgeschlossen. Der hochohmige Basis-

Fig. 2 ein Schaltbild für eine im Sinne der Erfin- 5 spannungsteiler von Tl wirkt gleichzeitig als Bedung bevorzugte Ausbildung der mit dem schwingen- lastungswiderstand für die Sekundärseite des schwinden Körper verbundenen Meßschaltung, gungsfähigen Körpers. An dem im Kollektorkreis Fig. 3a und 3b Blockschaltbilder für zwei be- liegenden Widerstand R 5 bzw. All kann die Osvorzugte Möglichkeiten einer Anzeige der mit Hilfe zillatorspannung abgenommen werden. Sie beträgt der erfindungsgemäß ausgebildeten Meßanordnung io etwa 2 Volt Die Schaltung hat den Vorteil, daß eine erhaltenen Ergebnisse und niederohmige Außenbelastung des Oszillators 16, 17 Fig.4 ein Diagramm zur Darstellung der Ab- keinen Einfluß auf Oszillatorfrequenz und Kurvenhängigkeit der mit Hilfe der erfindungsgemäß ausge- form hat.

bildeten Meßanordnung gemessenen Frequenz von . Die Eigenfrequenz des schwingenden Körpers bzw. der Dichte der im schwingenden Körper der Anord- 15 der »Stimmgabel« 22 beträgt etwa 5000 Hz; wenn der nung befindlichen Untersuchungssubstanz. Körper eine Flüssigkeit mit der Dichte 1 g/cm=¹ ent-

Der Schnitt von Fig. 1 zeigt einen schwingungs- hält, verringert sie sich um etwa 1000 Hz. fähigen Körper mit zwei Röhrchen 2, die an ihren In Fig. 3a und 3b erkennt man in Blockschaltbil-

oberen, offenen Enden in einen gemeinsamen Hohl- dem die Auswertung der Frequenzen/1 und /2 des raum 1 für die Aufnahme von zu untersuchender ao Oszillators 16 biw. des Oszillators 17. Die erstere, Substanz münden. Die Röhrchen 2 sind außerdem die z. B. zwischen 5000 und 4000 Hz liegt, wird <n oben über einen Ring6 großer Masse miteinander ge- F i g. 3 a mit der Festfrequenz /2 des zweiten »Stimmkoppelt. Weiter unten befinden sich neben den Röhr- gabck-Oszillators 17 in einer Mischstufe 18 gemischt, chen je ein elektromechanischer Wandler 3 bzw. 4, so daß die Frequenz/3 entsteht. Diese Frequenz/3 im dargestellten Beispiel die Induktionsspule 3 mit as wird mit einem Digital-Analog-Wandler bzw. Fre-Magnetkern und das piezoelektrische Keramikele- quenz-Spannungs-Wandler 23 in eine der Frequenz ment 4. Für den Fall des Anschlusses an eine von proportionale Spannung umgesetzt und als solche auf der zu untersuchenden Flüssigkeit durchströmte Lei- ein Zeigerinstrument 19 gegeben, welches in g/cm^:i tung 5 wird auf den Ring 6 zunächst eine Dichtungs- geeicht wird. Für eine genügend große Auflösung im scheibe 7 aufgesetzt und darüber mittels Schrauben 9 30 gesamten Meßbereich muß dieser in mehrere Stufen ein Durchflußmeßkopf 8 befestigt, in welchen die umschaltbar sein.

Leitung 5 beidseitig eingeführt und eine öffnung, die Eine genauere Methode, die besondere Vorteile

an den Hohlraum 1 angrenzt, eingearbeitet ist, in bringt, ist die Digital-Messung und -Anzeige gemäß welcher zweckmäßig das erwähnte (nicht dargestellte) Fig. 3 b. Die Frequenz/1 des Oszillators 16 wird Umlenkorgan angebracht ist. Schließlich sind noch 35 auf einen Untersetzer 24 gegeben, wobei die End-Abstandsrohre 10, Leiterplatten 11 und 12, eine An- frequenz gleichzeitig die Meßzeit, Auflösung (Geschlußbuchse 13, Schrauben 14 und ein Gehäuse 15 nauigkeit) und Anzeigezeit bestimmt. Die Höhe der dargestellt. Frequenz/2 des Oszillators 17, die über ein Gatter

In der Schaltung nach Fig. 2 erkennt man oben 20 (Tor-Schaltung) den Zähldekaden (Zähler 21) zueinen Oszillator 16 in Verbindung mit den elektro- 40 geführt wird, bestimmt die Wertigkeit der Anzeige in mechanischen Wandlern 3 und 4 am schwingungs- g/cm³-Einheiten. Der Zählerstand wird mit einer fähigen Körper und unten einen zweiten Oszillator nicht gezeichneten Rückstellstufe nach dem Zähl-17 mit durch einen »stimmgabel «-ähnlichen Körper Intervall wieder auf Null gestellt. Es besteht auch die 22 stabilisierter Frequenz in Verbindung mit den Möglichkeit, daß eine Anzeigenänderung nur dann elektromechanischen Wandlern 3 und 4 der »Stimm- 45 erfolgt, wenn sich die zu messende Dichte um einen gabel«. Die Oszillatorschaltungen sind an sich be- bestimmten Mindestwert verändert, was lediglich eine kannt. Jede weist drei Transistoren T Ibis T 3 bzw. T 4 Kostenfrage ist. Wie schon erwähnt, kann an dem bis T 6 sowie drei Kondensatoren C1 bis C 3 bzw. C 5 Digital-Anzeige-Gerät sowie an dem Analog-AnzeigebisC7 und sieben Widerstände R1 bis R 7 bzw. R 8 gerät auch ein Druckeranschluß bzw. Schreiberanbis R14 auf, und zwischen dem 12-V-Anschluß an Erde 50 schluß angebracht werden.

ist ein nicht dargestellter Kondensator angeschlossen. F i g. 4 zeigt schließlich die lineare Abhängigkeit

Der Transistor TI bzw. TS stellt eine normale der Frequenz des schwingungsfähigen Körpers von Verstärkerstufe mit 180°-Phasendrehung dar. Über der Dichte der in seinem Hohlraum I befindlichen eine Emitterfolgestufe mit Γ3 bzw. T6 wird eine Substanz, so daß sich in einfacher Weise genaue günstige Anpassung der jeweiligen Erregerspule 3 55 Dichtemessungen erzielen lassen.

Hierzu 1 Bhtt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Patentansprüche: eine Meßanordnung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß einerseits eine hohe Meßempfind-

1. Anordnung zum Messen der Dichte von lichkeii und Meßgeschwindigkeit und andererseits Flüssigkeiten mit einem nach Art einer Stimm- 5 eine nahezu vollkommene Linearität zwischen der gabel schwingenden Körper mit zwei die zu Änderung der zu messenden Dichte einerseits und messende Flüssigkeit aufnehmenden, hohlen der gemessenen Frequenzänderung andererseits er-Armen, die über elektromechanische Wandler in halten wird.

den Rückkopplungszweig zwischen Eingang und Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst

Ausgang eines elektrischen Oszillators eingefügt io durch die Kombination folgender Merkmale:

sind, g e k e η η ζ ei c h η et durch die Korn- _{a) Die} Arme des schwingenden Körpers sind zwei

binaüon folgender Merkmale: zueinander parallele Röhrchen von gleichem

a) die Arme des schwingenden Körpers sind und durch die zu messende Flüssigkeit erfülltem zwei zueinander parallele Röhrchen (2) von Fassungsvermögen;

gleichem und durch die zu messende Flüssig- *⁵ b) die Röhrchen sind an einem Ende offen und

keit erfülltem Fassungsvermögen; dort über ein Koppelglied mit großer Masse mit-

b) die Röhrchen (2) sind an einem Ende offen einander verbunden;

und dort über ein Koppelglied (6) mit großer c) die Röhrchen sind strömungsmäßig über ein anMasse miteinander verbunden; schließend an ihre offenen Enden angeordnetes

c) die Röhrchen (2) sind strömungsmäßig über ²⁰ Umlenkorgan an eine die zu messende Flüssigein anschließend an ihre offenen Enden keit führende Leitung anschließbar;
angeordnetes Umlenkorgan an eine die zu d) die Röhrchen besitzen eine Eigenfrequenz von messende Flüssigkeit führende Leitung (5) mehr als 2000 Hz.

d) riShrehen (2) besitzen eine Eigenfrequenz '⁵ ^e erfindungsgemäß gewählte Lösung der oben .,„„ .«μ,, «ic ~>nnn u, gestellten Aufgabe beruht also auf dem Zusammenvon mehr als 2000 Hz. * .^_{n yon y}. *. _Merkma,_{CI1) von denen dreij nämHch}

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- die Merkmale a), b) und d) für sich genommen aus kennzeichnet, daß die offenen Enden der beiden der französischen Patentschrift 1 145 413 und aus der Röhrchen (2) in einen gemeinsamen Hohlraum 3o britischen Patentschrift 1126450 bekannt sind. Durch (1) für die zu untersuchende Flüssigkeit münden. die erfindungsgemäß gewählte Zusammenfassung aller

dieser teilweise bekannten teilweise neuen Merkmale wird jedoch außer einer vollkommenen Lösung der

oben gestellten Aufgabe noch eine Anzahl weiterer

35 Vorteile erreicht, die keiner der bisher bekannten

Dichte-Meßanordnungen eigen sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung So ist die erfindungsgemäß ausgebildete Meßanzum Messen der Dichte von Flüssigkeiten mit einem Ordnung insbesondere auch rum Einsatz in bewegnach Art einer Stimmgabel schwingenden Körper mit liehen Fahrzeugen, also beispielsweise im Rahmen zwei die zu messende Flüssigkeit aufnehmenden *° der Kraftstoffverbrauchsbestimmung und Messung in hohlen Armen, die über elektromechanische Wandler Kraftfahrzeugen brauchbar, da sie keinerlei Störunin den RUckkopplungszweig zwischen Eingang und gen durch die Eigenbewegungen des sie dann aufAusgang eines elektrischen Oszillators eingefügt sind. nehmenden Kraftfahrzeugs unterliegt. Außerdem Eine Meßanordnung dieser Art ist in der fran- werden die mit Hilfe der erfindungsgemäß ausgebilzösischen Patentschrift 1 287 559 beschrieben. Auch 45 deten Meßanordnung gewinnbaren Ergebnisse durch aus S. 113 der Zeitschrift Control vom 4.3.1961 Druckänderungen nicht unmittelbar beeinflußt, son-S. 113, S. 128 der Zeitschrift Electronics Bd. 35 von dem nur auf dem Umwege über die Druckabhängig-1962, den S. 750 bis 756 der Zeitschrift Chemie-lng.- keit der Flüssigkeitsdichte, so daß sich mit Hilfe der Technik Bd. 38 von 1966, dem deutschen Gebrauchs- erfindungsgemäß ausgebildeten Meßanordnung nicht muster 1 973 690, der französischen Patentschrift 5° nur Dichten, sondern auch Drücke messen lassen. 1145 413, der britischen Patentschrift 1 126450 und Entsprechendes gilt im übrigen auch für die Tempeder USA.-Patentschrift 2 635 462 sind Dichte-Meß- ratureinflüsse, so daß sich mit Hilfe der erfindungsanordnungen bekannt, die mit schwingungsfähigen gemäß ausgebildeten Meßanordnung auch Tempe-Gebilden für die Aufnahme einer zu untersuchenden raturmessungen durchführen lassen. Schließlich ist Flüssigkeit arbeiten und Dichte-Änderungen an Hand 55 die erfindungsgemäß ausgebildete Meßanordnung von Frequenzänderungen im Schwingungsverhalten aber auch nicht nur zum Bestimmen der Dichte von dieser schwingenden Körper bestimmen. Der we- Flüssigkeiten brauchbar, sondern mit ihrer Hilfe sentliche Nachteil aller dieser bekannten Dichte- lassen sich auch die Dichten von Gasen und sogar Meßanordnungen liegt dabei darin, daß bei ihnen die von pulverförmigen Feststoffen bestimmen. Bei einer Masse des die zu untersuchende Flüssigkeit um- 6» bevorzugten Ausführungsform der Erfindung münden schließenden und schwingenden Behälters relativ groß die offenen Enden der beiden Röhrchen für die Aufist im Vergleich zur Masse der zu messenden Flüssig- nähme der zu messenden Flüssigkeit in einen gekeit selbst. Dies führt wiederum dazu, daß zum einen meinsamen Hohlraum für diese Flüssigkeit,
die erzielbare Meßgenauigkeit und Meßempfindlich- In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand bekeit zu wünschen übrigläßt und daß sich ein nicht- 65 vorzugter Ausführungsbeispiele näher veranschau- - linearer Zusammenhang zwischen Änderungen in der licht; dabei zeigt

zu messenden Dichte einerseits und Änderungen in F i g. 1 einen Schnitt durch den schwingenden

der gemessenen Frequenz andererseits einstellt. Körper einer erfindungsgemäß ausgebildeten Meß-