DE1872896U - Anordnung zur temperaturkompensation fuer flaechengewichtsmessanlagen. - Google Patents

Description

Fall 1241 1 90

Mpntanw

; Wired Schulze

\janaer Straße 14

LAHDIS & GYE AG, ZUG (Schweiz)

Anordnung zur Temperaturkompensation für Fläohengewichts-

messanlagen.

Die Neuerung betrifft eine Anordnung zur Temperaturkompensation für mit radioaktiven Isotopen arbeitende Flächengewichtsmessanlagen mit Mess- und Vergleichsstrecke in Brückenschaltung, d.h. mit Strahlungs-Nullabgleich. Plächengewichtsmessanlagen dieser Art haben gegenüber Anlagen mit nur einer Messstrecke, d.h. mit elektrischem Nullabgleich und elektrischer Temperaturkompensation, den Vorteil, dass atmosphärische Einflüsse wie Druck, Temperatur und zum Teil Luftfeuchtigkeit im wesentlichen auskorrigiert werden und somit eine genauere Messung zulassen. Gleichzeitig bleibt die Symmetrie der Brückenschaltung trotz Quellenzerfall erhalten.

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Praktische Messungen haben aber gezeigt, dass die in Brückenschaltung betriebenen Fläohengewichts- bzw. Dickenmessanlagen gegen bestimmte Temperatureinflüsse, im besonderen gegen rasche Temperaturänderungen, empfindlich reagieren*

In der Praxis können sich Temperatureinflüsse entweders

a) direkt durch Aufheizung des Messspaltes und damit auch der Messkammer durch ein heisses Messgut

b) durch Aenderung der Umgebungstemperatur des Messarmes

auf die Genauigkeit der Flächengewichtsmessanlagen nachteilig auswirken. Die dadurch verursachten Dichteänderungen der Luftsäule im Messspalt und die Beeinflussung der Messionisationskammer, deren Innendruck besonders bei Verwendung von sehr dünnen Strahlenfenstern für weiche /^-Strahlung, wie sie z.B. von Pm 147 ausgeht, nicht konstant gehalten werden kann, verursachen eine Verfälschung des Messresultates.

Der Sinn der Entwicklung einer Temperaturkompensation gemäss der Neuerung bei Anlagen mit Mess- und Vergleichskammer in Brückenschaltung besteht nun darin, die bisher für unvermeidbar gehaltenen und daher in Kauf genommenen Restfehler einer solchen Einrichtung durch Anwendung sehr einfacher Mittel entscheidend zu vermindern.

Die !Teuerung betrifft eine Anordnung zur Temperaturkompensation für Flächengewichtsmessanlagen mit Mess- und Vergleichsstrecke in Brückenschaltung mit Messverstärker, insbesondere unter Verwendung einer steuerbaren Vergleichs-Ionisationskammer, und ist dadurch

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gekennzeichnet, dass sowohl in der Mess- und in der Vergleichsstrecke als auch in der Mess- und in der Yergleichskammer je ein elektrisch einem gemeinsamen Temperatur-Kompensationssystem der I¹I ächengewichtsmess anlage angehörender Temperaturfühler angeordnet ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Neuerung dargestellt.

In einem Messkopf einer Flächengewichtsmessanlage wird in einer Messkammer 1 die von einer Messfolie 2 im Messspalt 3 durchgelassene Strahlung einer Messquelle 4 in einen Ionisationsstrom umgewandelt. Die von einer Vergleichsquelle 5 über eine Vergleichsstrecke 6 in eine steuerbare Vergleichskammer 7 gelangende Strahlung ruft dert ebenfalls einen Ionisationsstrom hervor, welcher jedoch, weil die Messkammer 1 mit positiver und die Vergleichskammer 7 mit negativer Spannung gespeist wird, entgegengesetzt zum Messkammerstrom fliesst. Der resultierende Differenzstrom Δί™· ist bei "Sollwertgeberbetrieb", abgesehen von äuss-eren Störeinflüssen, durch die Differenz des Messgutflächengewichtes der Messfolie 2 und dem an einem Sollwertpotentiometer 8 vorgewählten Sollwert oder bei "Vergleichsfolienbetrieb" durch die Differenz der HeU-chengewichte der Messfolie 2 und der Vergleichsfolie 9 gegeben. Die gewählte Art des Betriebes wird an einem Betriebsartenschalter 10 eingestellt.

Der Differenzstrom A±_rr erzeugt an einem Hochohmmesswiderstand 11 einen Spannungsabfall, dessen Grosse ein Mass für die Abweichung vom Sollwert ist. Er wird über ein Potentiometer 12 eines als

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Teniperaturmessbrücke TB ausgebildeten Temperatur-Kompensationssystems an Masse geleitet. Die Summe dieses Spannungsabfalls und der in der Temperaturmessbrücke TB erzeugten Korrekturspannung TJ-gwird dem Eingang eines Messverstärkers, z.B» eines Schwingkondensatorverstärkers 13 zugeführt, in dessen Ausgangsstromkreis ein Abweichungsanzeigeinstrument 14 liegt. Damit eine relative Abweichungsanzeige über einen grösseren Messbereich möglich ist, befindet sich im Gegenkopplungszweig des Schwingkondensators ein mit einem Stellorgan versehenes Korrekturnetzwerk 15» in welchem die G-egenkopplungs spannung TJ_GK mit einem als Stellorgan dienenden Potentiometer, welches auf der gleichen Verstellachse wie das Sollwertpotentiometer 8 und das Potentiometer 12 montiert ist, entsprechend geändert wird (siehe strichpunktierte Wirkungslinie). Die Empfindlichkeit des Verstärkers 13 bzw. des Abweichungsanzeigers 14 wird an einem Potentiometer 16 einjustiert, das entsprechend dem Quellenzerfall von Zeit zu Zeit durch manuelle Nacheichung nachgestellt wird.

Die zwischen Messwiderstand 11 und Masse liegende Temperaturmessbrücke TB ist auf Grund des Messprinzips der Flächengewichtsmessanlage vollständig symmetrisch aufgebaut und wird aus einer Gleichspannungsquelle 17 mit einer durch die Grosse des Messwiderstandes 11 und der Anfangs intensität der Strahler 4 und 5 gegebenen einmalig einstellbaren Spannung gespeist. Zwei temperaturunabhängige Widerstände 18 und 19 dienen zur Grobsymmetrierung der TemperatUrmessbrücke TB, während an einem Trimmerpotentiometer 20 eine Feinregulierung möglich ist. Wie aus dem Prinzipschema hervorgeht, liegen vier temperaturabhängige Widerstände 21, 22, 23 und 24 mit positi-

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ven Temperaturkoeffizienten je im "Vergleichsspalt 6_? in der Messkammer 1, in der Vergleichskammer 7 und im Messspalt 3- Diese Standorte sind in der Zeichnung durch kleine Rechtecke angegeben,' die über gestrichelte Linien mit den zugeordneten Widerständen verbunden sind.

Eine Temperaturdifferenz zwischen Mess- und Vergleichsspalt 3 und 6 bzw. zwischen Vergleichs- und Messkammer 7 und 1 haben eine Verstimmung der Temperaturmessbrücke TB zur Folge. Das Vorzeichen der über der Brückendiagonale liegenden Korrekturspannung ist einerseits durch sinngemässe Anordnung der Temperaturmessfühler 21 bis 24 und andererseits durch die richtige Polarität der Speisespannung der G-Ieichsspannungsquelle 17 gegeben.

Je nach Grosse des eingestellten Sollwertes am Sollwertpotentiometer 8 wird nun am Abgriff des Potentiometers 12, welches gegenüber den Widerständen 18 bis 24 in den Brückenzweigen hochohmig und gegenüber dem Hochohmmesswiderstand 11 niederohmig ist, eine den Temperaturdifferenzen entsprechende Korrekturspannug in den Fusspunkt des Hochohmmesswiderstandes 11 eingespeist und vorzeichenrichtig zu dem durch Ai^. am Messwideretand verursachten Spannungsabfall addiert.

Das ebenfalls in der Brückendiagonale liegende Potentiometer wird zusammen mit einem Potentiometer 16 (siehe strichpunktierte Wirkungslinie) bei der Hacheichung der Abweichungsanzeige, die infolge Quellenzerfall nötig ist, durch Aenderung des Gegenkopplungsfaktors, ebenfalls verstellt und ergibt eine korrekte Anpassung der Empfindlichkeit der Temperaturmessbrücke TB an die Empfindlichkeit des Verstärkers.
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Bei richtiger Wahl der Temperaturmessfühler 21 bis 24 in den Ionisationskammern und in den Luftspalten, vor allem deren Verhältnis zueinander, und der einmaligen Einstellung der Temperaturmessbrükkenspeisespannung 17,welche überdies nicht unbedingt stabilisiert sein muss, ist eine angenähert vollständige Korrektur der Messfehler möglich. Dabei ist es von erheblichem Verteil, wenn die Messkammer 1 mit dem ihr zugeordneten Temperaturfühler 22 zusammen mit der Vergleichskammer 7 und dem dieser angehörenden Temperaturfühler 23 sowie der Vergleichsstreoke 6 mit dem darin angeordneten Temperaturfühler 21 in einem gemeinsamen Gehäuse 26 untergebracht ist, das vorzugsweise eine grosse thermische Zeitkonstante besitzt.

Die elektrische Temperaturkompensation der beschriebenen Flächengewichtsmessanlagen mit steuerbarer Vergleichskammer ist für Sollwert- und Vergleichsfolienbetrieb ausgelegt und hat zudem die Eigenschaft, dass nicht nur die Temperatur von Mess- und Vergleichsstrecke, sondern zusätzlich auch jene der Mess- und Vergleichskammer gemessen wird. Wie die Zeichnung erkennen lässt, ist die Korrekturgrösse bzw. die Empfindlichkeit der Temperaturmessbrücke der durch Zerfall der Mess- und Vergleichsquelle bedingten Empfindlichkeitsabnahme der Strahlenmesseinrichtung und dem jeweils zu messenden Flächengewicht durch mechanische Kupplung von Wider-i stands elementen in der Temperaturmessbrücke mit der G-egenkopplungseinrichtung des Verstärkers bzw. des elektrischen Sollwertgebers der steuerbaren Vergleichskammer automatisch angepasst.

Die Gesamtempfindlichkeit der Flächengewichtsmessanlage bzw. der Abweichungsanzeige bleibt konstant, wenn die Empfindlichkeit des

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verwendeten Schwingkondensatorverstärkers bei den von Zeit zu Zeit durchgeführten Eichoperationen an der Plächengewichtsanlage durch Veränderung der Gegenkopplung entsprechend erhöht wird. Die Empfindlichkeit der Temperaturmessbrücke ist bei Verwendung von linearen Widerstandselementen in der Temperaturmessbrücke proportional dem Verhältnis der Eingangsspannung zur Ausgangsspannung des Verstärkers bzw. umgekehrt proportional dem Drehwinkel des Sollwertgebers.

Das Widerstandsverhältnis der jeweils in Serie liegenden Temperaturfühler von Messstrecke und Vergleichskammer, bzw. Vergleichsstrecke und Messkammer, wird im wesentlichen durch die Art des Strahlers (Absorptionskoeffizient oC) und durch die Länge der Messstrecke vorgeschrieben.

Aus Symmetrie- und Stabilitätsgründen kommen für das Korrekturnetzwerk, welches ebenfalls in Brückenschaltung aufgebaut ist, nur aus Draht gewickelte temperaturabhängige Widerstände in Präge,

Die beschriebene Anordnung lässt sich bei Verwendung von temperaturempfindlichen Drahtwiderständen, welche im allgemeinen einen relativ kleinen Temperaturkoeffizienten aufweisen, dann besonders wirkungsvoll gestalten, wenn der Ausgang des die Korrekturgrösse bildenden Temperatur-Kompensationssystems mit dem Eingang des Messverstärkers unmittelbar elektrisch verbunden wird.

Eine vorteilhafte Eigenschaft des Kompensationssystems gemäss der Neuerung ist darin zu erblicken, dass die Grosse der Korrekturspannung, d.h. die Empfindlichkeit der Temperaturmessbrücke TB,

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der durch, den Quellenzerfall "bedingten Empfindlichkeitsabnahme der Flächengewichtsmessanlage automatisch angepasst wird, indem ein im Diagonalzweig des als Temperaturmessbrücke ausgebildeten Temperatur-Kompensationssystems liegendes Potentiometer 25 mit einem zweiten Stellpotentiometer 16, welches zur Empfindlichke.itseinstellung der llächengewichtsmessanlage dient, mechanisch gekuppelt, vorzugsweise auf einer gemeinsamen Verstellachse angeordnet ist.

Die Grosse der Korrekturspannung wird ebenfalls automatisch dem
Messwert (Flächengewicht X) angepasst, und zwar dadurch, dass mit einem für die Steuerung der Yergleichskammer 7 erforderlichen
Sollwertpotentiometer 8, ein ebenfalls im Diagonalzweig des Tempe^ ratur-Kompensationssystems liegendes Potentiometer 12 mechanisch,
gekuppelt ist, an dessen Abgriff die KorrektUrspannung U^₀= f(X,t) dem Pusspunkt des Hochohmmesswiderstandes 11. zugeführt wird.

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Claims (1)

RArS01095 3-2C. 1.B3 - 9 - 1241 SCHUTZANSPRUEGHB

1. Anordnung zur Temperaturkompensation für Plächengewichtsmessanlagen mit Mess- und Vergleichsstrecke in Brückenschaltung mit Messverstärker, insbesondere unter Verwendung einer steuerbaren Vergleichs-Ionisationskammer, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in der Mess- und in der Vergleichsstrecke als auch in der Mess- und in der Vergleichskammer je ein elektrisch einem gemeinsamen Temperatur-Kompensationssystem der Flächengewichtsmessanlage angehörender Temperaturfühler angeordnet ist,

2. Anordnung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (1) mit dem ihr zugeordneten Temperaturfühler (22) zusammen mit der Vergleichskammer (7) und dem dieser angehörenden Temperaturfühler (23), sowie der Vergleichsstrecke (6) mit dem darin angeordneten Temperaturfühler (21) in einem gemeinsamen G-ehäuse (26) untergebracht ist,

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3» Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das G-ehäuse (26) eine grosse thermische Zeitkonstante aufweist,

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des eine Korrekturgrösse liefernden Temperatur-Kompensationssystems mit dem Eingang des Messverstärkers unmitterbar elektrisch leitend verbunden ist.

5» Anordnung nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Korrekturgrösse an die Empfindlichkeit der Flächen· gewichtsmessanlage ein in einem Zweig des Temperatur-Kompensationssystems liegendes Potentiometer (25) zusammen mit einem Stellpotentiometer (16) für die Empfindlichkeit des Messverstärkers (13) mechanisch gekuppelt, vorzugsweise auf einer gemeinsamen Verstellachse angeordnet ist,

6. Anordnung nach Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einem Zweig des Temperaturk«mpensationssystems liegendes Potentiometer (12) mit einem der Steuerung der Vergleichskammer dienenden Sollwertpotentiometer (8) und gleichzeitig mit einem als Stellorgan eines im G-egenkopplungszweig des Messverstärkers angeordneten Korrekturnetzwerkes (15) dienenden Potentiometer mechanisch gekuppelt, vorzugsweise auf einer gemeinsamen Verstellachse angeordnet ist.

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