DE1948117A1

DE1948117A1 - Elektrische Messsonde und Vorrichtung mit einer solchen Sonde

Info

Publication number: DE1948117A1
Application number: DE19691948117
Authority: DE
Inventors: Rasmussen Dipl-Ing Carl Georg
Original assignee: Disa Elektronik AS
Current assignee: Disa Elektronik AS
Priority date: 1968-09-23
Filing date: 1969-09-23
Publication date: 1970-04-02
Also published as: NL147853B; FR2018679A1; GB1277597A; NL6914335A; DE1948117B2; JPS5250546B1; US3645132A

Description

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PATENTANWÄLTE · ^f

DR-WOLLER-BORi-DiPL-IHG. GIiALFS ' "WirbelfreqüenzfÜhler¹¹

DR. MANITZ · DR. DEUFEL

.8MUNCHENaS₁ROBERT-KOCH-STR.! 2j. Sept. 1969

TELEFON 225110 IQARI 17

DISA ELEKTRONIK Ä/S TÖansk Industri Syndikat A/S), Herlev, Dänemark .

Elektrische Messsonde und Vorrichtung mit einer solchen Sonde.

Die Erfindung betrifft eine Messsonde, die ein mit Zuleitungen versehenes, elektrisch leitendes Fühlorgan umfasst, das von einem isolierenden Trägerorgan getragen wird.

Messsonden dieser Art werden zur Ausführung von Messungen in strömenden Medien benutzt. Es sind viele verschiedene Konstruktionen bekannt geworden, von denen einige repräsentative in den Beschreibungen zu den USA-Patenten 2.Ö70.305 und 3.333.470 beschrieben sind.

In einem Anemometer, in welchem eine solche Messsonde verwendet wird, wird dadurch ein elektrisches Signal erzeugt, dass das elektrisch leitende Fühlorgan, das mit Hilfe/eines elektrischen Stromes beheizt ist, von dem vorbeiströmenden Medium abgekühlt wird, so dass Aenderungen der Temperatur des Fühlorgans und damit entsprechende Aenderungen seines elektrischen Widerstands auftreten.

Messungen lassen sich dadurch ausführen, dass man entweder den das elektrische Fühlorgan durchfliessenden Strom oder durch Aendern der StroastSrke im Gleichtakt mit den Variationen in der Wärmeabgabe die Temperatur des elektrischen Fühlorgans konstant hält.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine, praktisch anwendbare Messvorrichtung zu schaffen, die ein elektrisches Digitalsignal abgeben kann, das innerhalb eines gegebsceo Temperaturbereiches mit der zu messenden Grosse, z.B. der Sfcrömung3g§- schwindigkeit oder der Menge eines einen gegebenen Querschnitt durchströmenden Mediums, mit angemessener Genauigkeit in

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Es ist bekannt, dass, während der Flüssigkeitsstrom um die Vorderseite eines festen Körpers herum mit ziemlicher Annäherung als eine potentielle Strömung angesehen werden kann, die Strömung hinter dem Körper davon abweicht, da'in der Grenzschicht Wirbel abgelöst werden, die von der Strömung mitgenommen werden. Diese Wirbelablösung hat einen einigermassen regelmässigen Charakter, wenn die Strömung quer zu einem Zylinder verläuft, der so lang ist, dass man vom Einfluss der Enden absehen und die Strömung in allen rechtwinklig auf der Zylinderachse stehenden Ebenen als die gleiche betrachten kann. In diesem Fall werden abwechselnd Wirbel von der einen und der anderen Seite des Zylinders abgelöst, so dass das Kielwasser aus einer doppelten Reihe von Wirbeln, einer sogenannten Wirbelstrasse, besteht, in der jeder Wirbel dem sich in der Mitte zwischen zwei Wirbeln der anderen Reihe befindenden Punkt gegenüberliegt. Auf Grund der grossen Bedeutung, die die Strömungsver- ' hältnisse in Medien für maritime und aeronautische Konstruktionen" haben, sind viele Untersuchungen durchgeführt worden, um diese Verhältnisse klarzulegen. Beispielsweise kann hier auf Anatol Roshko, Bericht 1191 aus dem Jahre 1954 vom National Advieory / Committee for Aeronautics verwiesen werden. Die' Messungen wurden mit Hilfe eines Hitzdrahtanemometer im hinter einem zylindrischen Körper, der in: einem strömenden Medium angebracht war, befindlichen Raum ausgeführt. Viele Forscher haben den Zusammenhang zwischen der Wirbelablösungsfrequenz¹ und der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums untersucht und in dieser Verbindung sind zahlreiche Messungen der Strouhalschen Zahl S als Funktion; der 'Reynolds-, sehen Zahl R ausgeführt worden. Die Strouhalsche Zahl wird durch

■·■■ ff'- H₁ .$-

ausgedrückt, in welcher Beziehung n^ die einseitige WirbelablÖsungs-'frequenz, d den Zylinderdurchmesser und U_Q die freie Strömungsgeschwindigkeit bedeutet. .' ■:.

Die Messergebnisse zeigen, dass nur bei Werten der Reynoldsschen Zahl, die zwischen 40 und 150 liegen, eine stabile, regelmässige Wirbelstrasse erreicht wird. ' . ^:

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Bei zwischen 150 und 300 liegenden Werten der Reynoldsschen Zahl liegen erhebliche Unregelmäßigkeiten vor, die mit wachsender Reynoldsscher Zahl stärker werden und bewirken, dass es schwierig ist, die Frequenz zu bestimmen.

Bei über 300 liegenden Werten der Reynoldsschen Zahl lässt sich die Frequenz,'wieder durch oszillographische Verfahren bestimmen, doch wird dieser Bereich auf Grund des kräftigen Rauschens als unstetig bezeichnet. Im übrigen ist die Strouhalsche Zahl in diesem Bereich praktisch unabhängig von der Reynoldsschen Zahl.

Als Ergebnis der früher ausgeführten Messungen hat man gefunden, dass es möglich ist, eine Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums durch eine Messung der Wirbelablösungsfrequenz innerhalb des Bereiches vorzunehmen, in dem die Strouhalsche Zahl eine Funktion der Reynoldsschen Zahl ist, d.h. in dem stabilen Bereich der zwischen 40 und 150 liegenden Werte der Reynoldsschen Zahl.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es unangesehen der wenig, versprechenden Ergebnisse der früheren Untersuchungen desjenigen Bereiches, in welchem die Reynoldssche Zahl grosser als 300 ist, möglich ist, ein Signal zu erzeugen, das genügend wenig gestört ist, um repräsentative und ausreichend genaue Messergebnisse zur praktischen Messung von z.B. der Strömungsgeschwindigkeit und der einen gegebenen Querschnitt'durchströmenden Menge eines Mediums zu liefern.

Die der Erfindung zugrunde liegende Untersuchung hat nämlich ergeben, dass das gewünschte wirbelfrequente Signal nicht irgendwo im Kielwasser des Zylinders, sondern vielmehr auf der Oberfläche des Zylinders selbst zu suchen ist.

Auf Grund dieser neuen Erkenntnis ist der Gegenstand der Erfindung in erster Linie eine neue Messsonde, die sich von den bisher bekannt gewordenen Messanordnungen, die die Wirbelfrequenz in strömenden Medien messen, dadurch unterscheidet, dass sie gleichzeitig den Körper, der die Wirbel hervorruft, und den elektrischen Fühler, der die elektrischen Messsignale abgibt, bildet.

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In Uebereinstimmung hiermit ist die erfindungsgemässe/Messsonde dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerorgan als ein in einem strömenden Medium Wirbel bildendes Organ ausgebildet und das Fühlorgan auf einem feil der Oberfläche des Trägerorganes in Abstand! von dessen Enden angeordnet ist. Das Fühlorgan erstreckt sich zweckinässigerweise über ein Stück der Oberfläche dee Trägerorganes, das sovohl in dessen Längsrichtung als auch an desöen Umfang verlaufend so klein.ist, dass die Fühlzone in bezug auf diejenige Stelle eingestellt werden kann, an der die Wirbel abgelöst werden.

Bei einer zweckmässigen Ausführungsform der erfindungsgemässen Messsonde befinden sich auf der Oberfläche des Trägerorganes zwei elektrisch leitende Fühlorgane mit Zuleitungen zur Abnahme zweier elektrischer Signale, und zwar jeweils eines von jedem Fühlorgan. Dies ermöglicht, durch Kombination der beiden Signale ein noch besseres Signal zu erzielen» Hinsichtlich einer Kompensation des Rauschens ist es zweckmässig, dass die beiden Fühlorgane in Abstand voneinander längs des ümfanges des Trägerorganes in ein und demselben Querschnitt angeordnet sind.

Die Untersuchungen, die der Erfindung zugrunde liegen, haben zu einer zusätzlichen, neuen Erkenntnis geführt, und zwar zu derjenigen, dass die Qualität des Signals wider Erwarten verbessert wird, wenn das Fühlorgan nicht, wie zu erwarten wäre, nach hinten zeigt, sondern dagegen, in der Strömungsrichtung, nach vorn zeigt, und zwar so, dass es in bezug auf die Strömungsrichtung,um einen kleinen Winkel gedreht ist.

In Uebereinstimmung hiermit betrifft, die Erfindung- auch eine Messvorrichtung mit einer Messsonde wie der hier beschriebenen, diein einem Kanal für ein strömendes Medium so angebracht ist, dass ihre Achse quer zur Strömungsrichtung verläuft, und die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde so angebracht ist, dass das Fühlorgan gegen den Strom gekehrt ist. Wird eine Messsonde mit zwei Fühlorganen verwendet, ist sie zweckmässigerweise so anzubringen, dass die Fühlorgane auf je einer Seite einer durch die Achse der Messsonde parallel zur Strömungsrichtung/verlaufenden Ebene liegen, und zwar vorzugsweise in einem jeweiligen,

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längs des UmTanges des Trägerorganes gemessenen Winkelabstand von 15-30° von der genannten Ebene.

Die Messsonde kann erfindungsgemäss um ihre Achse drehbar angebracht und mit einer Fahne versehen sein, die gewährleistet, dass sie in einem frei strömenden Medium in korrekter Stellung gehalten wird.

Auf Grund der Erzeugung eines für die Anwendung in der Praxis genügend störungsfreien und genauen Signals eröffnen die erfindungsgemässe Messsonde und Messvorrichtung völlig neue Möglichkeiten für die Ausführung und das Registrieren von Messungen. Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Messvorrichtung ist somit dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungen des Fühlorgans an einen Verstärker angeschlossen sind, der einen zum gewünschten Messbereich passenden Frequenzgang hat und an dessen Ausgang ein elektronischer Zähler zur digitalen Angabe der Strömungsgeschwindigkeit oder der durchströmenden Menge angeschlossen werden kann.

Durch Verbinden des Zählers mit einem Computer kann man direkt die Preise für gelieferte Flüssigkeitsmengen erhalten.

Nachfolgend wird die Erfindung durch Beispiele und an Hand der rein schematischen Zeichnung näher erklärt. Es zeigt

Fig. 1 eine Messanordnung mit einer erfindungsgemässen Messsonde, , .

Fig. 2 einen rechtwinklig zur Messsonde und parallel zur Durchströmrichtung verlaufenden Schnitt durch einen Teil der in Fig. 1 gezeigten Düse, .

Fig. 3 eine idealisierte Kurve, die den Zusammenhang zwischen der Reynoldsschen Zahl und der Strouhalschen Zahl veranschaulicht,

Fig. 4 einen Teil einer Ausführungsform einer· erfindungsgemässen Messsonde mit einem Fühler,

Fig. 5 einen Teil einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemässen Messsonde mit zwei Fühlern und Fig. 6 eine erfindungsgemässe Messsonde mit Fahne.

Die in Fig. 1 gezeigte Messanordnung soll teils die für die vor-

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liegende Erfindung charakteristischen Merkmale veranschaulichen, teils ein Beispiel für eine praktische Anwendung andeuten.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Vorratstank für eine Flüssigkeit, der durch eine Leitung 2 mit einer Messdüse 3 in Verbindung steht, deren Austritt 4 mit einem Ventil 5 verbunden ist, von wo aus die Flüssigkeit an einen Verbraucher 6 abgegeben werden kann. Der Druck, der dazu erforderlich ist, die Flüssigkeit durch die Düse strömen zu lassen, kann entweder mit Hilfe einer Pumpe oder dadurch hervorgebracht werden^, dass der Tank 1 höher als die Düse gelegen ist.

Das Ventil 5 kann ein Magnetventil sein, das durch einen Impuls von einer Startvorrichtung geöffnet wird, die im gezeigten Blockdiagramm mit START bezeichnet ist.

In die Düse 3 ist eine Messsonde 12 vom sogenannten Hitzfilmtyp eingesetzt, die jedoch der vorliegenden Erfindung gemäss ausgebildet ist, und zwar in einer Weise, die weiter hinten in der Beschreibung erläutert wird.

Das elektrische Signal, das infolge des Hindurchströmens der Flüssigkeit durch die Düse erzeugt wird, wird von der Messsonde durch elektrische Leitungen 13 einer an sich bekannten Vorrichtung vom Anemometertyp zugeführt, die im gezeigten Blockdiagramm mit ANEMOMETER bezeichnet ist. Das Aüsgangssignal des Anemometers wird einem selektiven Wechselspannungsverstärker und das von diesem kommende, rein sinusförmige Signal dann weiter einem Zähler und eventuell einem Datenregister oder Computer zugeführt.

Die Düse 3 weist einen konischen Eingangsteil 14 auf, in dem,die Strömungsgeschwindigkeit in der Durchströmrichtung abnimmt. Dem Eingangsteil folgt ein zylindrischer Teil 15, der Filter sowie eventuell Organe enthält, die die Strömung gleichmässig machen.

Die Flüssigkeit, die an der Messsonde 12 vorbeiströmt, erzeugt, wie, veranschaulicht in Fig. 2, im Kielwasser der Sonde eine Wirbel-, strasse, wenn die Strömungsgeschwindigkeit genügend hoch ist*

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" 7 - |g Λ β 1 1 7

Die in der Literatur beschriebenen Messungen in der Wirbelstrasse im Kielwasser eines kreiszylindrischen Körpers sind in einigem Abstand von diesem Körper mit Hilfe eines Fühlers ausgeführt worden, der mit einer Anemometervorrichtung verbunden war, bei welcher ein dünner Draht oder ein Film auf dem Fühler auf einer konstanten Temperatur über der Temperatur des vorbeiströmenden Mediums gehalten wird.

Die Ergebnisse der in der Literatur beschriebenen Untersuchungen sind in Kurvenform gegeben, und zwar hat man die sogenannte Strouhalsche Zahl als Funktion der Reynoldsschen Zahl abgebildet.

In Fig. 3 ist eine stark idealisierte Ausführung dieser Kurve dargestellt.

Die Strouhalsche Zahl wird durch folgenden Ausdruck definiert:

³ "V V

in welchem η-· die einseitige Wirbelablösungsfrequenz, d den Durchmesser de ι
bedeutet.

messer des Zylinders und U die freie Strömungsgeschwindigkeit

Der Bereich, in dem die Reyroldssche Zahl zwischen 40 und 150 liegt, wird als der stabile Bereich bezeichnet, während derjenige Bereich, in dem die Reynoldssche Zahl zwischen 150 und 300 liegt, Uebergangsbereich genannt wird, der durch grosse Unregelmässigkeit gekennzeichnet ist. Schliesslich bezeichnet man den Bereich, in dem die Reynoldssche Zahl zwischen 300 und 10 000 liegt, als den unstetigen Bereich, da hier kein reproduzierbarer-, eindeutiger Zusammenhang besteht.

Im erstgenannten Bereich ist die Strouhalsche Zahl stark von der Reynoldsschen Zahl abhängig, wohingegen sie im letztgenannten Bereich hauptsächlich konstant unabhängig von der Reynoldsschen Zahl ist. . ■

Während man in der Literatur den Bereich, in dem die Reynoldssche Zahl zwischen 40 und 15G liegt, für wohlgeeignet zur Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeiten mit Hilfe von Frequenzmessungen

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hält, gilt dies nicht für die beiden anderen Bereiche. Im unregelmässigen Bereich ist es zwar möglich, durch statistische Verfahren eine Frequenz zu identifizieren, doch haben sich die Signale nicht als geeignet für die praktische Verwendung erwiesen.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Weise, in der die Signale ertastet werden, eine wesentliche Ursache dafür ist, dass man kein brauchbares Signal hat erzielen können.

Auf Grund dieser Erkenntnis hat der Erfinder die Aufgabe, ein brauchbares Signal zu erzielen, dadurch gelöst, dass er, anstatt einen kreiszylindrischen Körper zur Erzeugung, der Wirbelstrasse des Kielwassers und einen in dieser Wirbelstrasse angebrachten Fühler zu benutzen, den zylindrischen Körper und den Fühler zu einer Einheit kombiniert hat, so dass sich der Fühler direkt auf dem zylindrischen Körper befindet.

Bereits durch diese Massnahme erhält man ein besseres Signal als man bisher erzielen konnte. .

Beim Drehen des Fühlers um seine eigene Achse hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass man die besten Signale erhält, wenn sich der Fühler auf derjenigen Seite der Messsonde befindet, die gegen das strömende Medium gerichtet ist, ,während man unmittelbar hätte erwarten müssen, dass man die besten Ergebnisse erzielen würde, wenn sich das Fühlbrgan auf dem Uebergang zur Rückseite der Messsonde befand, wo die Wirbel abgelöst werden.

Charakteristisch für das Signal, das mit Hilfe der der vorliegenden Erfindung gemässen Messsonde erzeugt wird, ist, dass man im Signal klar zwischen einer Komponente mit einer Frequenz, die von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist, und wohlgemerkt einer Komponente unterscheiden kann, die mit grosser Sicherheit Nulldurchgänge aufweist, die sich mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung zählen lassen. Hierdurch wird es möglich, ein analoges Signal in ein Digitalsignal umzusetzen, und dadurch das Signal praktisch auszunutzen.

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Aus der Reynoldsschen Zahl .

U ' d _ Q · d

————— —

4 ^y

in welcher Beziehung R die Reynoldssche Zahl,U die Geschwindigkeit, d den Durchmesser des wirbelbildenden Zylinders, D den Durchmesser der Düse und V den kinematischen. Reibungskoeffizienten bedeutet, lassen sich sie notwendigen Dimensionen errechnen.

Will man z.B. eine durchströmende Menge Q von zwischen 6 1 pro Minute und 60 1 pro Minute messen und wählt einen Minimumswert für die Reynoldssche Zahl, der gleich 600 ist, d.ho ein geeignetes Stück über dem Uebergangsbereich liegt, und hat man ein Medium, für welches gilt, dass V gleich 1,5 x 10" cm /see ist, ergibt sich IL = 14,2 cm. Wählt man aus praktischen Gründen einen Messsondenaurchmesser von 0,2 cm, beträgt der Düsendurchmesser 1,6$ an.

Fig. 4 zeigt einen Teil einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Messsonde. Die Messsonde besteht aus einem Körper 27, der wenigstens an dem Teil seiner Oberfläche, der das elektrisch leitende Fühlorgan tragt, elektrisch isolierend ist, jedoch auch völlig aus Glas oder Quarz oder anderem keramischen Material hergestellt sein kann. Auf den isolierenden Körper ist z.B. durch sogenanntes Sputtering ein Film aus leitendem Material aufgebracht. Für die Anwendung in leitenden,Medien ist das leitende Material mit einem dünnen Film aus isolierendem Material 17 überzogen, der in Fig. 4 nur an einer kleinen Stelle links unten gezeigt ist. Der Film 17 kann ebenfalls durch Sputtering aufgebracht sein. Sputtering ist eine an sich bekannte Technik,, nach welcher Material durch Ionbombardement zerstäubt und auf elektrischem Wege in der Form eines Belages aufgebracht wird. Der Träger 27 für den elektrisch leitenden Film dient gleichzeitig als wirbelbildender Zylinder. Wie gezeigt, ist er am einen Ende spitz zulaufend in einem .Konus 1$, mit dem er drehbar .in einer nicht gezeigten Lagerung ange*- bracht sein kann. Am Träger kann ein Flügel oder eine Fahne 20 vorgesehen sein, so wie es in Fig. 6 gezeigt ist, in der die Strömungsrichtung durch einen Pfeil angedeutet ist. Das Trägerorgan ist an seinen beiden Enden zugespitzt und drehbar in Lagern 2Ö angebracht, die von einer in die nicht gezeigte Messdüse eingesetzten

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gen werden, und wird unter dem Einfluss de

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Trägergabel 29 getragen werden, und wird unter dem Einfluss des. strömenden Mediums von der Fahne 20 in korrekter Stellung gehalten, - / - " "■-.

Es hat sich gezeigt, dass man ausgezeichnete Ergebnisse erhält, wenn man das Fühlorgan 15 bis 30° aus der Ebene herausdreht, die parallel zur Strömungsrichtung und durch die Achse der Messsonde verläuft. Da& eigentlich Fühlorgan ist in Fig. 4 mit 21 bezeichnet und wird von einem schmalen Teil des Films 16 gebildet, dessen übrigenTeile die elektrischen Zuleitungen darstellen.

In der in: Fig. 5 gezeigten Ausführungsform sind zwei Fühlorgane 22 und 23 vorgesehen, die eine gemeinsame Zuleitung 24 sowie se-· parate Zuleitungen 25 bzw. 26 haben. Die Fühlörgane können eventuell völlig voneinander getrennte Zuleitungen haben. Die Hauptrichtung des Fühlorgans liegt in der Richtung der Erzeugenden des Trägerorgans.

Die Erfindung ist an Hand einiger weniger Beispiele beschrieben. Es sind jedoch noch viele andere Ausführungsformen und Anwendungszwecke möglich. Die Messsonde kann mehr als zwei Fühlorgane aufweisen und das Trägerorgan braucht nicht kreiszylindrisch zu sein. In der Düse kann die Messsonde schräg in bezug auf die Strömungsrichtung angeordnet werden, d.h. einen Winkel mit dieser bildend, der von 90 abweicht, jedoch nicht zu stark, damit das Signal-Rausch-Verhältnis nicht zu klein wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Messsonde selbsttätig gereinigt wird.

Die Düse kann beliebige,geeignete Querschnittformen aufweisen, obwohl die kreisförmige im allgemeinen aus praktischen Gründen angewendet werden wird. Die Abmessungen werden so gewählt, dass die Reynoldssche Zahl über 500 innerhalb des gewählten Messbereiches liegt. Beim Ausliefern von Flüssigkeiten in^kleinen Mengen haben die Ungenauigkeiten, die beim Ein- und Ausschalten auf Grund der noch ungenügend hohen Strömungsgeschwindigkeit auftreten, verhältnismässig grösseren Einfluss auf die Genauigkeit des Messresultats und es sollte daher dafür gesorgt werden, dass das Oeffnen und Schliessen so jäh wie möglich geschieht.

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Jede mit der Wirtelablösungsfrequenz in Beziehung stehende Grosse, wie z.B. die Strömungsgeschwindigkeit und die durchströmende Menge, lässt sich mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung messen und das Messergebnis, das vorzugsweise in der Form eines Digitalsignales vorliegt, kann zum Steuern verschiedener Funktionen benutzt werden.

Es ist bekannt geworden, mit Hilfe der sogenannten X-Hitzdrahttechnik ein analoges Signal für die Strömungsrichtung zu erzeugen.

Die erfindungsgemässe Messsonde ermöglicht das Erzeugen eines Digitalsignales für die Strömungsrichtung. Zu diesem Zweck werden zwei Messsonden verwendet, die so im strömenden Medium angebracht werden, dass sie teils jeweils einen Winkel mit der Strömungsrichtung, teils einen Winkel miteinander bilden. Es hat sich erwiesen, dass die Frequenz des von jeder-der beiden Messsonden herrührenden Signals abhängig von dem Winkel ist, den die Achse der Messsonde mit der Strömungsrichtung bildet. Werden die Messsonden so angebracht, dass eine Abweichung der Strömungsrichtung von einer gegebenen Richtung, der Bezugsrichtung, in der einen Messsonde die Frequenz erhöht und in der anderen die Frequenz herabsetzt, kann der Frequenzunterschied als Mass für die Winkelabweichung der Strömungsrichtung von der Bezugsrichtung benutzt werden.

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Claims

Pate η ta n_s_p_r ü c^h^e

Messsonde, die wenigstens ein mit Zuleitungen versehe- · nes, elektrisch leitendes Fühlorgan umfasst, das von einem wenigstens stellenweise isolierenden Trägerorgan getragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerorgan (27) als ein in einem strömenden Medium. Wirbel erzeugendes Organ ausgebildet und das Fühlorgan (21) auf einem Teil der Oberfläche des Trägerorgans in Abstand von dessen Enden angeordnet ist.
2. Messsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Trägerorganes (27) zwei elektrisch leitende Fühlorgane (22 und 23) mit Zuleitungen (24, 25, 26) zur Abnahme zweier elektrischer Signale vorgesehen sind, und zwar jeweils eines von jedem Fühlorgan.
3. 'Messsonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fühlorgane'(22, 23) in Abstand voneinander längs des Umfanges des Trägerorganes (27) in ein und demselben Querschnitt angeordnet sind.
4« Messsonde nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Fühlorgane (21 bzw. 22, 23) und die Zuleitungen (16 bzw. 24, 25, 26) mit einem Film aus elektrisch isolierendem Material überzogen sind.
5. Messvorrichtung mit einer-Messsonde nach Anspruch 1, 2> 3 oder 4, die in einem Kanal für ein strömendes Medium so ange-.bracht ist, dass ihre Achse quer zur Strömungsrichtung verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde (12) so angebracht ist, dass das Fühlorgan (21) gegen den Strom gekehrt ist.
6. Messvorrichtung nach Anspruch 5 und mit einer Messsonde mit zwei Fühlorganen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fühlorgane (22, 23) auf je einer Seite einer durch die Achse der Messsonde (12) parallel zur Strömungsrichtung verlaufenden Ebene liegen, und zwar vorzugsweise in einem jeweiligen, längs des Umfanges des Trägerorganes (27) gemessenen Winkelabstand von 15-30° von der genannten Ebene. ·
7. Messvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde (12) drehbar um ihre eigene Achse angebracht ist. "
S. Messvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde (12); mit einer Fahne (20) versehen ist,

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die in der Durchströmrichtung liegt und dazu eingerichtet ist, so . vom strömenden Medium beeinflusst zu werden, dass sie die Messsonde (12) in korrekter Stellung im strömenden Medium hält.
9. Messvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5-S₃ dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungen (16 bzw. 24 _s 25 _s 26) des Fühlorgans (21 bzw. 22, 23) an einen Verstärker angeschlossen sind, der einen zum gewünschten Messbereich passenden Frequenzgang hat und an dessen Ausgang ein Umsetzer angeschlosser, ist, der das Eingangssignal in ein Digitalsignal umsetzt„
10. Messvorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet -, dass der Umsetzer, der ein Digitalsignal abgibt, mit einem Computor verbunden ist. ,
11. Vorrichtung mit einer Düse, in der eine Messsonde nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4 und zur Erzeugung eines digitalen, in Beziehung mit der Wirbelablösungsfrequenz.stehenden^ elektrischen Signals angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (3) so dimensioniert ist, dass die Reynoldssche Zahl für die Sonde (12) im gewünschten Messbereich grosser als 500 ist und dass da?

Messorgan (21 bzw. 22, 23) der Messsonde (12) mit einer Anemometermessvorrichtung zwecks Messung mit Hilfe des sogenannten Hitadrahtprinzips elektrisch verbunden ist, welche Vorrichtung an einen Zähler angeschlossen ist, der die Nulldurchgänge der Wechselstromsignalkomponente des abgegebenen,, in Beziehung mit der Wirbelablösungsfrequenz stehenden Signals zählt»
12. Messvorrichtung mit einer Messsonde nach Anspruch 1_; Z₃ 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Messsonde ₇ die so angebracht ist, dass die Achsen der beiden Messsonden miteinander und jeweils mit der Strömungsrichtung des strömenden Mediums einen Winkel bilden, wobei die Frequenzdifferenz der beiden Messsignale als digitales Mass für die Strömungsrichtung verwendet werden»

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L e e r s e i I e