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Massenflußmessvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Messung des Massenflusses oder Mengenstroms, nachstehend als Massenfluß bezeichnet
(mass flowmeter apparatur und insbesondere eine Massenflußmessvorrichtung, die die
Ionenabdrift eines ionisierten Mediums mißt, um hierdurch den Massenfluß des Mediums
zu bestimmen.
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Wenngleich die Erfindung nicht auf irgendein bestimmt tes Anwendungsgebiet
oder eine Verwendung in Verbindung mit irgendeiner bestimmten Vorrichtung oder Gerätekombination
beschränkt ist, sei als typischcs Anwendungsgebiet einer Ausführungsform der Erfindung
die Messung von Luftgeschwindigkeiten genannt. Die nachstehenden Erläuterungen erfolgen
daher in erster Linie am Beispicl der Anwendung der Flußmessvorrichtung gemäß der
Erfindung als Anemometer oder Luftströmungsmesser, wobei jedoch zu beachten ist,
daß dieses Beispiel nur zur Veranschaulichung.dient und die Massenflußmessvorrichtung
allgemeine Anwendbarkeit für derartige Meßvorgänge hat.
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Betrachtet man als Beispiel einen llubschrauber, so ist ein herkömmliches
Pitot-Meßinstrument wenig oder nicht brauchbar
zur Messung von geringen
Geschwindigkeiten, da der zu messende Ge;-chwindigkeitsbereich von etwa 1 bis etwa
100 Knoten (1 - 100 Seemeilen/Std.) reicht. Da die Anzeige eines Pitot-Meß.instruments
proportional dem Quadrat der Vorwärtsgeschwindigkeit ist, würdedies also eine genaue
Messung von Drücken über einen Bereich von 1 bis 1002 bedingen.
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Bei Hubschraubern, Senkrechtstartflugzeugen und Screcht/Horizontalstartflugzeugen
(VTOL und V/STOL aircraft) erfolgen die Lande-, Start- und übergangsmanöver bei
niedrigen Quer-und Längsgeschwindigkeiten. Es werden also die dynamischen Verhältnisse
des Flugkörpers bei geringen Luftgeschwindig]ceiten von Bedeutung. Insbesondere
das Landen stellt immer einen gefährlichen Vorgang dar. Die Schwierigkeiten werden
kritisch, wenn die Sichtverhältnisse schlecht sind und wenig oder keine Bezugspunkte
für den Piloten gegeben sind, um seine Geschwindigkeiten zu beurteilen.
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Flugzeuge dieser Typen werden in weiten Luftgeschwindigkeitsbereichen
betrieben und demgemäß unterliegen eine Reihe der dynamischen Eigenschaften und
Ansprechparameter des. Flugkörpers sehr großen Anderungen. Vor allem muß der Pilot
die wirkliche Luftgeschwindigkeit kennen, wenn er die von ihm einzuhaltenden Flugbedingungen
(Schweben oder Voranbewegung) übersehen soll, und er muß in der Lage sein, isnderungen
der Luftgeschwindigkeit rasch festzustellen.
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Typisch für den bisherigen Stand der Technik ist die USA-Patentschrift
2 783 647, in,der eine. Gasionisierein-richtu.ng und eine stromabwärts gelegene
Ionenmeßeinrichtung beschrieben ist. Es wird dort die Durchgangszeit gemessen, um
eine Anzeige für den Massenfluß zu schaffen. Die Schwierigkeiten einer genauen Messung
von kurzen Zeitspannen machen eine derartige Einrichtung für die praktische Geräteausstattung
weitgehend unbrauchbar.
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Eine andere bekannte Einrichtung, wie sie in der USA-Patentschrift
2 861 452 beschrieben ist, bedient sich eines Nuklearanemometers; dies erfordert
eine radioaktive Quelle, was Nachteile u.a. hinsichtlich der Kosten und des Gefahrenmomentes
mit sich bringt. Weiterhin muß die bekannte Einrichtung in einem Gehäuse abgeschlossen
sein und sie erfordert eine Abschirmung gegen von außen kommende Ionen. Die radioaktive
Quelle sendet Strahlung in allen Richtungen aus und macht eine ungewöhnliche Kollektoranordnung
erforderlich, die einen freien Fluß des Medi.enstroms beeinträchtigt und zu Fehlern
Anlaß gibt. Weiterhin stellt der dort benutzte Differentialstrom nicht eine lineare
oder eigentümliche Funktion des Massenflusses dar, da er direkt von der Dichte,
der Spannung und Umgebungsbedingungen abhängt.
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hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer vergleichsweise
einfachen, betriebssicheren und billig herzustellenden Massenflußmessvorrichtung,
venvendbar z.B. als Luftströmungsmeßgerät, die sich auf bekannte und einwandfrei
arbeitende elektronische Differenzmethoden stützt und eine genaue Bestimmung des
Massenflusses eines Mediums gestattet, und zwar ohne eranziehung von Zeitmessungen
oder gefahrenbringenden Einrichtungen.
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Gemäß der Erfindung ist eine Massenflußmessvorrichtung vorgesehen,
bei der eine Sendeelektrode und eine Differentialelektrodenempfangseinrichtung in
Nähe des in Betracht kommenden Medienstroms angeordnet sind. Der Differentialstrom
zwischen den Elektroden der Empfangseinrichtung, der sich aus der von dem interessierenden
Medienstrom verursachten Ionenabdrift ergibt, wird dann zur direkten Anzeige des
zu messenden Massenflusses des Medienstroms herangezogen.
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Die Erfindung wird nachstehend-in Verbindung mit den anliegenden
Zeichnungen, in denen verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind, weiter erläutert.
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Figur 1 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise als
elektrische Schaltung in schematischer Weise eine Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung.
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Figur 2 zeigt in graphischer Darstellung die Abdrift von Ionen in
einem Pledienstrom, wobei in dem Diagramm die Stromdichteverteilung gegen die Ionenverschiebung
aufgetragen ist.
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Figur 3 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen der
Medienstromgeschwindigkeit und der lonenverschiebung für zwei verschiedene Betriebstemperaturen.
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Figur 4 zeigt in -9raphischer Darstellung die Beziehung zwischen
der Medienstromgeschwindigkeit und der lonenverschiebung für eine Reihe verschiedener
Betriebsspannungen.
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Figur 5 zeigt. teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise
als elektrische Schaltung in schematischer Weise eine andere Ausführungsform der
Erfindung.
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Figur 6 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise als
elektrische Schaltung schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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Figur 7 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise a-ls
elektrische Schaltung schematisch noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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Figur 8 zeigt teilweise in bildlicher Darstellüfl:g und teilweise-
als elektrische Schaltung ebenfalls eine weitere Ausführungsform der- Erfindung.
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Figur 9 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise als
elektrische Schaltung eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der-eine nicht-bewegliche
Ionenquelle vorgesehen ist.
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Figur 10 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise
als elektrische Schaltung eine Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Bezugsachsen.
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Figur 11 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise
als elektrische Schaltung eine koaxiale Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der
Erfindung.
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In der Figur 1 sind-in schematischer Weise die wesentl chen Teile
einer ersten, sehr einfachen Ausführungsform der Massenflußmessvorrichtung gemäß
der Erfindung dargestellt. Bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 wird ein Ionenfluß
von einer Punktquellr 14 durch einen Medienstrom UX zu einer geteilten Kollektorplatte
16 herbeigeführt. Der Ionenfluß wird im wesentlichen lotrecht zu dem Medienfluß
gehalten. Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine Kraftquelle 12 zwischen
einen Draht 14, der die Punktquelle bildet, und die Kollektorplatten 16 geschaltet.
Bei Konstanthaltung des Ionenpotentials und ohne fließenden Medienstrom werden die
Kollektorplatten 16a und 16b so ausgerichtet, daß der d-ie Platten trennende Schlitz.
15 sich genau im Median- oder Mittelpunkt des fließenden Ionenstroms befindet. Dies
erfolgt durch Messen der Spannungsdifferenz zwischen den beiden Platten und Nachstellen
des Drahtes 14 in Bezug auf die Lage des Schlitzes 15, bis die Spannungsdifferenz
an einem Differentialvoltmeter 20 Nul' beträgt, was anzeigt, daß der Stromfluß in
beiden Platten gleich ist-.
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Wenn nun das Medium fließt, wird die räumliche Lage der Median-,
Zentral- oder Mittelionen des Stroms,- d.h. der im Zentrum oder der Mitte des Stroms
wandernden Ionen (nachstehend als Mittelionen bezeichnet), genau im Verhältnis zu
der Fließgeschwindigkeit verschoben. Zur Messung der Verschiebung wird der von einem
Isolierrahmen 17 getragene Draht z.B.-mAttels einer Mikrometerschraube 18 nachgestellt,
bis die Spannungsdifferenz wieder Null beträgt. Diese von Hand verstellbare Ausführungsform
ist
z.B. zur Anwendung in Windkanälen o.dgl. geeignet.
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Die Figur 2 zeigt eine Verteilung der Stromdichte jc linearer Längeneinheit
(2,54 cm) der Kathode (parallel zu der Anc de) unter statischen und Fließbedingungen
bei Verwendung von Luft als Medium. Die ursprüngliche Verteilung (Uw = 0) ist symmetrisc'
mit den Mittelionen am Scheitelpunkt (y = 0,525). Bei einer Luftgeschwindigkeit
von 10 x 30,5 cm/s (305 cm/s; 10 f.p.s.) ist die Mittelllage, d.h. der Scheitelpunkt,
auf y = 0,465 verschoben.
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Der senkrechte Abstand zwischen der Anode und der Kathode, d.h.
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der Abstand d (in Fig. 1), betrug 11,5 mm.
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Die bemerkenswerte Genauigkeit und Freiheit von Temperatur- und Dichteeinflüssen
geht aus der Figur 3 hervor, dargestellt am Beispiel von Luft mit-einer Fließgeschwindigkeit
von 10 - Co x 30,5 cmts (10 - 60 f-.p.s.) bei Temperaturen von 2980K und 3530K sowie
atmosphärischem Druck von 760 Torr. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Vorrichtung
ist ihre extreme Bereichsveränderbarkeit. Einfach durch Änderung der angelegten
Spannung, etwa mittels einer veränderlichen Kraftquelle 12a, wie das in des Figur
5 erläutert ist, und demgemäß Anderung des Feldgradienten über den Entladungsweg,
kann die gleiche Vorrichtung - als Luftgeschwindigkeitsmeßgerät mit einem kleinsten
Vollbereich von 0 - 10 x 30,5 cm/s (0 - 10 f'.p.s.) und einem oberen Vollbereich
von 0 - 1600 km/h (0 - 1000 m.p.h.) verwendet werden; dies ist beispielsweise aus
der Figur 4 ersichtlich. Bei dieser Untersuchung-hetrug der Abstand d zwischen Anode
und Kathode 25,4 mm (1,00 inch). Weiterhin ist der Ausgang immer genau linear und
geht durch einen Nulleichpunkt,.wobei die untere Ablesegrenze nui durch die Empfindlichkeit
des Systems begrenzt ist. Bei den meisten derzeit verfügbaren Luftgeschwindigkeitsmessgeräten
gibt es einen unteren Gebrauchsbereich, unterhalb dessen nicht genug Signalenergie
zum Betrieb des Instruments vorhanden ist.
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In der Figur 5 ist eine selbstahqleichende Ausfiihrungs
form
dargestellt, bei der die Ausgänge der beiden Kathodenglieder 16a und 16b einem Differentialverstärker
28 zugeführt werden, dessen Ausgang wiederum einem umsteuerbaren fiotor 30 zugeleitet
wird; letzterer ist so angeordnet, daß er eine Schraube 32 dreht und hierdurch eine
Wandermutter 34 antreibt, die die Anode 14 trägt und in einer Richtung bewegt, daß
die von den Kathodengliedern 16a und 16b fließenden Ströme I1 und I2 gleich werden
und somit der Ausgang des Verstärkers 28 auf Null gebracht wird. Die Wandermutter
34 trägt einen Zeiger 36, der auf einer Anzeigeskala 38 die Fließgeschwindigkeit
-anzeigt. In Verbindung hiermit kann. ohne weiteres eine Fernanzeige vorgesehen
erden, etwa durch Betätigung eines Kontaktarms 42 eines Rheostaten 43 vom Motortrieb.
Der Kontaktarm befindet sich in Reihe mit einer Kraftquelle 44, beispiclsweise einer
Batterie, einem Amperemeter 46 und der Wicklung 48 des Rheostaten 43. Stattdessen
können natürlich auch andere geeignete Fernanzeigen angeschlossen werden, z.B. kann
eine digital oder andersartig arbeitende Codiereinrichtung zur Fernmessung benutzt
werden.
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Eine weitere Ausführungsform der. Massenflußmessvorrichtung itt in
der Figur. 6 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform speist die Kraftquelle 12 die
Anode 14 und die Kathodenglieder 16a und 16b. Widerstände 17a und 17b befinden sich
in Reihe mit dem entsprechenden Kathodenglied und der Kraftquelle 12. Verstärker
60a und 60b stellen die Spannung an den entsprechenden iderständen 17a und 17b fest.
Die Ausgänge der Verstärker werden entgegengesetzten Seiten der Wicklung 62 eines
Galvanometers 64 zugeführt. Das rückwärtige Ende 67 des Zeigers 66 des Galvanometers
trägt die Anode 14, während das Vorderende 68 des Zeigers zu einer Anzeigeskala69
reicht. Die Verstärker'stellen dann einfach den Galvanometerzeiger so ein, daß ein
gleicher Ionenstromfluß in jedem der Kathodenglieder aufrechterhalten wird.
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Es ist ersichtlich, daß in allen Ausführungsformen die Vorrichtung
bei beiden Fließrichtungen die Richtung und die Größe des FLusses feststellt.
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Die Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Ausgang
eines Differentialverstärkers 70 zur Steuerung des Ausgangs einer Stromquelle 72
benutzt wird.
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Der Ausgang der Stromquelle 72 wird zur Speisung von Spulen 74 und
75 für die Erzeugung eines DIagnetfeldes herangezogen,,zur Steuerung des Ionenstrahls
und Ablenkung des Strahls in einer Richtung, daß der Verstärker 70 bestrebt ist,
auf Null zu-.rückzugehen. Ein Strommesser 76 zeigt für beide Richtungen die Größe
und Richtung des Medienflusses an.
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In der Figur 8 ist eine elektrostatische Ausführung~sform ähnlich
der Vorrichtung gemäß Figur 7 dargestellt. In diesem Falle sind die Magnetfeldspulen
durch Siehe oder Gitter 82 ersetzt, die durch eine verstellbare Gleichstromquelle
84 geladen werden; der Ausgang des Verstärkers 86 wird zur Steuerung der Gleichstromquelle
84 benutzt.
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Unter dem Ausdruck "Ionen-Punktquelle" sind Ionenquellen zu verstehen,
die eine extrem kleine Abmessung in der Richtuna des Medienflusses, d.h. der y-Achse
gemäß Figur 1, haben.
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Es werden solche Betriebsbedingungen eingehalten, daß die Teilchen
des Medienstroms ionisiert werden, und bei dem vorerwähnten Ionenstrom handelt es
sich um Teilchen des Iledienstroms, die ionisiert worden sind. Dies kann beispielsweise
durch lIerheiführung einer Koronaentladung zwischen den dargestellten Elektroden
entgegengesetzter Polarität erfolgen, jedoch können genau so gut andere Arbeitsweisen,
wie sie auf dem Fachgehiet bekannt s-ind, Anwendung finden. Zusammenfassei kann
die Ers-cheinung der Koronaentladung, wenngleich hierüber noch keine vollständige
Klarheit herrscht, als ein partieller Zusammenbruch der diclektrischen oder Durchschlagsfe-stigkeit
eines Snalts zwischen zwei Elektroden beschrichen aterden, wobei der Zusammenbruch
an hoch beanspruchten Bereichen der Elektroden (Feldstärke) eintritt. Er ist begleitet
von
einem Strom in der Größenordnung von 10 Ampere (im Gegensatz zu den Strömen in der
Größenordnung von 10 9 A, wie sie für Spannungen unterhalb des "Schwellenwerts"
beobachtet werden), der den höheren Strömen vorausgeht, welche sich bei einem vollständi
gen Zusammenbruch oder Funkendurchschlag durch den Spalt ergeben.
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Der Ausdruck Korona, abgeleitet von Krone, beruht auf der Glimm-oder
Leuchterscheinung, die häufig bei der hochbeanspruchten Elektrode sichtbar wird.
Der Strom von der Korona kann von fluktuierender oder intermittierender Natur sein,
bei Potentialen unmittelbar oberhalb des Schwellenwertes. Je höher das Potential
gesteigert wird, desto stetiger wird der beobachtete Strom, wenngleich auf einer
Mikroskala ein sehr rasch pulsierender Strom, der als Trichel-Puls bezeichnet wird,
beobachtet wird. Bei noch höheren Potentialen werden stationäre Bedingungen oder
die Herbeiführung einer stetigen Korona beobachtet. Für einen begrenzten Bereich
oberhalb dieses stetigen Zustands ändert sich der Strom linear mit der Spannung,
das ist der sogenannte Ohm'sche Bereich.
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Bei noch höheren Potentialen nimmt der Koronastrom rascher zu und
folgt dabei einer quadratischen Beziehung zu der Spannung, worauf der Vorgang schließlich
in einem vollständigen Funkendurchschlag endet. Die Koronaentladung ist als geeignetes
Beispiel erwähnt worden., da die ionisierten Teilchen des Mediums unter diesen Bedingungen
nicht dazu neigen, ihre Massenfluß oder Geschwindigkeitskomponente zu verlieren,
so daß die Eichung vereinfacht wird es können jedofch auch andere Entladungsformen
gleichfalls vorteilhaft sein.
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Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wurde die Massenflußmeßvorrichtung
in jedem Falle auf Null zurückgeführt, wobei der Massenfluß durch die Präzisionsverstellung
der Ionen aussendenden Elektrode, zur Rückverstellung der Wirkungsstelle der Mittelionen,
bestimmt wurde. Es ist einleuchtend, daß in manchen Fällen eine solche Rückverstellung
der Mittelionen durch selektive Nachstellung der Ionen äussendenden Elektrode
nicht
wünschenswert oder zu bevorzugen ist.Die Figuren 9 - 12 zeigen Ausführungsformen
der Massenflußmeßvorrichtung gemäß der Erfindung, die dort angewendet werden können,
wo eine konstante Kalibrierung unbequem oder unzweckmäßig ist, Raum--und Gewichtserwägungen
von besonderer Bedeutung sind und eine hohe Zuverlässigkeit gefordert wird.-Die
I-Iassenflußmeßvorrichtung gemäß Figur 9 umfaßt eine Ionen aussendende Elektrode
90, eine Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung 92 und eine Brückenschaltung 94.
Die Ionen aussendende Elektrode 90 ist an eine Gleichstromssannungsquelle ange schlossen,
die hier als Batterie 96 dargestellt ist; die Glei spannungsquelle ist bei G geerdet.
Die Ionen empfangendo Llektrodeneinrichtung 92 umfaßt eine geeignete nicht-leitende
Unterlage 98, die heispielsweise aus Glas-oder Keramik bestehen kann, und ein Widerstandsglied
100, das bei der dargestellten Ausführungsform aus einem um die Unterlage 98 gewickelten
Widerstandsdraht besteht. Alternativ kann das Widerstandsglied 100 irgendeine andere
bekannte Form haben, z.B. als Widers,tandsüberzug ausebildet sein. Ein Stromleiter
102 ist mit einer ersten Anschlußklemmc 122 der Widerstandswicklung verbunden, ein
zweiter Stromleiter 104 ist mit der zweiten Anschlußklemme 124 der Wicklung verbunden.
Die Stromleiter 102 und 104 sind weiterhin mit der Brückenschaltung 94 an Anschlunklemnen
112 bzw. 114 verbunden, wobei letztere die Ausgangsklemmen der sclbstabglcichendcn
Brückenschaltung 94 darstellen.
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Die selbstabgleichende Brückenschaltung 94 umfaßt ein Potentiometer,
das zwischen Anschlußklemmen 116 und 118 geschaltet ist und einen bei G geerdeten
verstellbaren Gl-eitkont-akt 105 aufweist. Die beiden Teile des Potentiometers,
d.h. er von dem Widerstand zwischen der Anschlußklemme 116 und dem verstellharcn
Gleitkontakt 105 gebildete erste Teil und der von dem lFiderstand zwischen der Anschlußklemme
118 und'dem verstellibaren G1-ikontakt 105 gehildetc zweite Teil, bilden den dritten
Arm
bzw. den vierten Arm der durch die Brückenschaltung 94 vervollständigen
Widerstandsbrücke. Der erste und der zweite Arm der Widerstandsbrücke werden von
dem ersten bzw. dem zweiten Teil des Widerstandsgliedes 100 gebildet; diese beiden
Teile sind dabei definiert als die Widerstände des Widerstandsglieds 100 zwischen
den Anschlußklemmen 122 bzw. 124 und der Auftreffstelle, auf dem Widerstandsglied
100, der rlittelionen, die zu der Ionen emnfangenden Elektrodeneinrichtung 92 wandern,
ausgehend von der Ionenn^olke, die die Ionen aussendende Elektrode 90 umgibt, wenn
letztere in Anwesenheit eines Mediums mit Energie versorgt wird.
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Die Brückenschaltung 94 ist Weiterhin mit Schaltungskomponenb n versehen,
die eine Selbstahgleichung der Schaltung herbeiführen.
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Bei diesen zusätzlichen Schaltungskomponenten kann es sich um irgendeine
der verhreitet angewendeten und auf dem Fachgebiet bekannten Ausführungsformen-handeln,
zur Veranschaulichung ist in der Figur 9 als Beispiel eine der geeigneten Anordnungen
dargestellt. Hierzu weist die Brückenschaltung einen Differentialverstärker 120,
einen umsteuerbaren Motor 126 und ein Ausgangspotentiometer 109 auf. Die beiden
Eingangsanschlüsse des Differentialverstärkers 120 sind mit den Brücken-Ausgangsanschlüssen
112 bzw.
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114 verbunden, der Ausgang des Verstärkers steht in elektrischer Verbindung
mit dem umsteuerbaren Motor 126. Der Differentialverstärker i20 kann aussen oder
innen geerdet sein. Der umsteuerbare rotor 126, der durch den Ausgang des Differcntialverstärkers
120 gespeist wird, ist mcchanisch mit dem verstellbaren Gleitkontakt 105«des-Brückenpotentiometers
und dem verstellbaren Gleitkontakt 110 des -Ausgangspotentiometers 109 gekoppelt,
wic das durch die gestriche,lten Linien angedeutet ist. Eine Anzeigeskala 107 befindet
sich hinter dem Ausganqspotentiometer 109 und dient als Anzeigeeinrichtung. Die
Skala 107 zeigt die Stellung des Gleitkontakts 110 des Potentiometers 109 an und
wird zweckmäßig in Einheiten des zu messenden rlassenflusses geeicht.
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Für den Betrieb kann die Massenflußmeßvorrichtung gemß Figur 9 vorausgehend
am ilerstellungsort so geeicht werden,
daß die Mittel ionen der
an der Sendeelektrode 90 vorliegenden Ionenwolke bei Energie zuführung in Anwesenheit
eines Mediums mit einem Massenfluß Null an der gewünschten Stelle auf die Ionen
empfangende Elektrodeneinrichtung 92 auftreffen. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist für diese Stelle als Beispiel die Mitte gewählt worden, so daß die Widerstände
zwischen dieser Stelle und jedem der Leiter 102 und 104 gleich sind. Es ist jedoch
zu beachten, daß irgendeine geeignete Stelle auf dem Widerstandsglied für die ursprüngliche
Nullage benutzt werden kann; bei der praktischen Anwendung ist es, sofern eine Benutzung
als Luftströmungsmesser in Betracht kommt, sogar meistens- zweckmäßig, nicht im
Zentrum liegende Stelle zu wählen, so daß sich die Ionenwolke in der einen Richtung
weiter als in der anderen Richtung bewegen kann, da die Vorwärtsveschalindigkeiten
normalerweise die Rückwärtsgeschwindigkeiten übersteigen werden. Wenn der gewünschte
Zustand hergestellt ist, sollten sich die Gleitkontakte 105 und 110 der Potentiometer
in der erforderlichen Lage befinden, so daß die Widerstandsverhältnisse der entssrechenden
Potentiometer mit dem Widerstandsverhältnis zwischen dem vorausgehend definierten
ersten Teil und dem vorausgehend definierten zweiten Teil des Widerstandsgliedes
100 übereinstimmen und die Ableseskala 107 Null anzeigt. Die Sendeelektrode 90 kann
dann in dieser Lae fest montiert werden, da eine weitere Eichung, wenn keine starken
Stöße beim Transport o.d«l. eintreten, unnötig ist oder sich auf eine wiedereinstellung
der'Ableseskala 107 auf Null beschränken kann.
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Im Betrieb wird dann hinsichtlich der rSittelionen eine lineare Feldverteilung
zwischen der Sendeelektrode 90 und der Empfang-selektrodeneinrichtung 92 herbeigeführt,
da-die räumliche Verteilung zazischen~einer im wesentlichen punktförmigen Quelle
und einer praktisch unendlichen Linie erfolgt, weil das Widerstandsglied in Bezug
auf die Spaltlänge groß ist. Dieses lineare Feld ist von aenügender Stärke, so daß
eine zu einem ständigen Strom führende Ionenentladuna aufrechterhalten wird. Das
Medium, für das ein Massenfluß in der durch den VektorU, angedeuteten Richtung
angenommen
sei, wird hierdurch partiell ionisiert und die räumliche Lage der Mittel ionen in
dem Strom wird linear proportional zu dem Massenfluß verschoben. Da die Auftreffstelle
der Mittelionen hierdurch von der ursprünglich geeichten Stelle zu einer neuen Stelle
verschoben worden ist, bei der ein geringerer Widerstand zwischen dieser zweiten
Stelle und dem Leiter 102 als zwischen dieser zweiten Stelle und dem Leiter 104
besteht, ist der Strom I1 größer als der Strom 12.
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Infolge der räumlichen Verschiebung der Stelle, wo die Mittelionen
auf das Widerstandsglied 100 auftreffen, durch den Medienfluß Uoo um eine bestimmte
Strecke längs der Achse x-x', die der Größe des Vektors Uoo proportional ist und
mit seiner Richtung übereinstimmt, nimmt der Widerstand des ersten Teils des Widerstandsgliedes
100 ab, während der Widerstand des zweiten Teils des Widerstandsgliedes zunimmt.
Diese Änderung der Widerstände des ersten und des zweiten Teils des Widerstandsgliedes
100 bringt die durch die Brückenschaltung 94 vervollständigte iderstandsbrücke aus
dem Gleichgewicht, da das Verhältnis des ersten Teils des Widerstandsgliedes 100
zu dem Widerstand zwischen dem Gleitkontakt 105 und der Anschlußklemme 116 nun nicht
mehr gleich dem Verhältnis des zweiten Teils des Widerstands gliedes 100 zu dem
Widerstand zwischen dem Gleitkontakt 105 und der Anschlußklemme 118 ist. Dieser
Nichtgleichgewichtszustand der Brückenschaltung verursacht in bekannter Weise eine
Potentialdifferenz zwischen den Anschlußklemmen 112 und 114, die die Ausgangsklemmen
der Widerstandshrücke und die'Eingangsklemmen des Differentialverstärkers 120 bilden.
Der Differentialverstärker 120 spricht in bekannter Weise an und erzeugt ein Signal
nach Maßgabe des an seinen Eingangsklemmen 112 und 1-14 anliegenden Potentials,
und dieses Signal wird Uber einen Leiter zu dem umsteuerbaren Plotor 126 geführt.
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Der umsteuerbare Motor 126 ändert aufgrund des Ausgangssignals des
Differentialverstärkers 120 die Lage der Gleitkontakte 105 und 110, bis er schließlich
durch Fortfall eines Eingangssignals
zum motor abgeschaltet wird;
letzteres tritt ein, wenn sich die Brücke wieder im abgeglichenen Zustand befindet.
Bei einem Massenflußvektor U;u in der dargestellten Richtung verschiebt der umsteuerbare
Motor 126 die Gleitkontakte 105 und 110 nach rechts, so daß die Widerstandsbrücke
wieder in das Gleichgewicht gelangt und die Stellung des Gleitkontakts des Potentiometers
109 auf der in entsprechenden Einheiten markierten Anzeige skala 107 den trassenfluß
anzeigt. Unter diesen Bedingungen sind also die Größe und die Richtung des Massenflußvektors
U e von der Anzeiaeskala 107 abzulesen, im vorliegenden Falle durch einen der Größe-entsprechenden
Ausschlag nach rechts gegenüber der Nullstellung, wobei diese Größenanzeige letztlich
eine Bestimmung der Lage oder Auftreffstelle der Mittelionen darstellt.
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Da der Motor 126 umsteuerbar ist, spricht er auf ein erregendes Signal
entgegengesetzter Polarität von dem Differentialverstärker 120 unter Verschiebung
der Gleitkontakte 105 und 110 nach links an. Ein derartiges Erregungssignal entgegengesetzter
Polarität wiirde natürlich von einem MassenfLußvektor U, verursacht werden, der
dem in der Zeichnung dargestellten Vektor entgegengesetzt ist'und der die Dage des
ttittelions nach links verschiebt; hierdurch wird der Widerstand des zweiten Teils
des Miderstandsglicdes 100 verringert, während der Widerstand des ersten Teils des
Widerstandsgliedes zunimmt, bezogen auf die vorgegebene Nullstellung. Diese Verschiebung
erzeugt eine Spannungsdifferenz entgegengesetzter Polarität zwischen den Anschlußklemmen
112 und 114, verglichen mit der vorausgehend erläuterten Spannungsdifferenz, und
führt demgemäß dazu, daß ein Ausgangssignal entgegengesetzter Polarität von dem
Differentialverstärker 120 an den umsteuerbaren Motor 126 angelegt wird. Dic Gleitkontakte
105 und 110 werden demgemäß nach links verschoben, bis die Brücke wieder im Gleichgewicht
ist, und die Größe dieses Vcktors wird durch eine entsprechende Linksverschiel)uns
gegenüber der ursprünglichen Nul-lstellung auf der Anzeigeskala 107 angezeigt.
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Die in der Figur 9 dargestellte Massenflußmesseinrichtung ist richtungsabhängic,
d.h. sie registriert nur die Verschiebung des Mittelions eines Ionenstroms längs
der Achse x-x' in Figur 9. Wenn der Fluß des Mediums einen Winkel zu der Achse x-x'
aufweist, mißt die dargestellte Flußmessvorrichtung nur die Komponente des rtassenflusses
des Mediums in Richtung dieser Achse.
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In Verbindung mit der Figur 9 ist eine Abgleichmethode mit Widerstandsbrücke
erläutert worden, es ist jedoch für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, daß
stattdessen auch eine Anordnung mit stromabgleichender Brücke Anwendung finden kann.
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Die in der Figur 10 dargestellte Ausführungsform der Massenflußmessvorrichtung
s-tellt eine richtungsunabhängige Altcrnative zu der nur auf eine Richtung ansprechenden
Vorrichtung gemß Figur 9 dar. Da zahlreiche Teile der Vorrichtung gemäß Figur 10
in Ausbildung und Wirkungsweise der in Verbindung mit der Figur 9 heschríehenen
Vorrichtung ähnlich sind, wird zur Vermciduna von Wiederholungen nachstehend in
solchen Fällen nur hierauf verwiesen.
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Die Massenflußmessvorrichtung gemäß Figur 10 umfaßt eine Ionen aussenddnde
Elektrode 130, eine Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung -132 und mehrere Brüc};enschaltunqen,
hier 134 und 136. Die Ionen aussendende Elektrode 130 ist mit einer Gleichstromspannungsquelle
138 verbunden, die wiederum: bei G mit Erde verbunden ist. Die Ionen empfangende
Elektrodeneinrichtung 132 umfaßt eine geeignete Unterlage 140 der in Verbindung
mit Figur 9 beschriebenen Art und eine rzehrzahl von Widerstandsgliedern 142 und
144, die hier als Widerstandsüberzüge oder -filme dargestellt sind aber auch irgendeine
andere bekannte Form haben können. Ein Stromleiter 146 bzw. 150 ist jeweils mit
einer ersten Anschlußklemme 154 bzw. 158 des jeweiligen Widerstandsfilms 142 bzw.
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144 verbunden, ein zweiter Stromleiter 148 bzw. 152 ist jeweils mit
einer zweiten Anschlußklemme 156 bzw. 160 des jeweiligen Widerstandsfilms
verbunden.
Jedes Leiterpaar 146 und 148 bzw. 150 und 152 führt zu einer gesonderten selbstabgleichenden
Brückenschaltung 136 bzw. 134, die-die Stellung der entsprechenden verstellbaren
Gleitkontakte 182 und 194 bzw. 180 und 192 nach Naßgabe des Auftreffpunkts des Mittelions
auf dem entsprechenden Widerstandsglied 144 bzw. 142 in der gleichen Weise steuert,
wie das in Verbindung mit Figur 9 beschrieben wurde. Anzeigeskalen 186 bzw. 189,
die in Massenflußeinheiten geeicht sind, zeigen die Skalenstellung der Ausgangspotentiometer
190 bzw. 188 an, wie das bei der Figur 9 der Fall war, und die einzelnen Brückenschaltungen
136 bzw. 134 selbst haben im wesentlichen die gleiche Ausbildung und Wirkungsweise
wie die Brückenschaltung gemäß Figur 9.
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Für den Betrieb kann die in der Figur-10 dargestellte Ausführungsform
der Massenflußmessvorrichtung vorausgehend am Ort der Herstellung in der gleichen
Weise wie die Massenflußmessvorrichtung-gemäß Figur 9 geeicht werden. Hier erfordert
jedoch die anfängliche Eichung ein Auftreffen des entsprechenden Mittelions auf
die Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung 132 an der gewünschten Nullstelle auf
jedem der Widerstandsglieder 142 und 144.
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Wenn dieser Zustand herbeigeführt ist, können die beiden,Anzeigeskalen
189-und 186 genullt werden, und ihre entsprechenden Ausgangs- und Brückenpotentiometer
sollten dann das gleiche Widerstandsverhältnis wie die zugehöriaen Widerstandsglieder
142 bzw.
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144 aufweisen, festgelegt durch den Auftreffpunkt des entsprechenden
Mittelions beim Massenflußzustand Null. Die loneh aussendende Elektrode 130 kann
dann, ähnlich wie bei der Aus-f-üirungsform gemäß Figur 9, fest montiert werden.
Beim nachfolgenden Betrieh zur Messung eines'unbekanntes Massenflusses führt die
Speisung der Sendeelektrode 130, bei Betrachtung hinsichtlich des Mittelions, zu
einer linearen Feldverteilung, da es sich wiederum um eine Punktquellelund ein Paar
unendlicher Linien handelt, weil die Spaltlänge in Bezug aufdie Länge der'entsprechenden
Widerstandsglieder klein ist. Das Feld ist wiederum v-ön hinreichender Stärke,
so
daß eine zu einem stetigen Strom führende Ionenentladung zwischen der Sendeelektrode
130 und der Ionen empfangenden Elektrode 132 aufrechterhalten wird. Das zu messende
Medium wird hierdurch partiell ionisiert und die Lage des Mittelions wird linear
proportional zu dem Massenfluß verschoben. Abhängig von der Richtung des hindurchströmenden
Mediums wird die lineare Verschiebung des Mittelions durch die dargestellte Vorrichtung
in ihre vektoriellen Komponenten aufgelöst, längs der entsprechenden Achsen y-y'
und x-x' der Widerstandsüberzüge 142 und 144. Angenommen, daß die Richtung des Medienflusses
nicht zu einer der Achsen x-x1 oder y-y' parallel ist, so wird die Lage des Plittelions
von der anfänglich eingestellten Null-Eichstelle zu einer anderen, zweiten Stelle
für jede der Achsen verschoben, wodurch der Widerstand zwischen dieser Stelle und
den entsprechenden Anschlußklemmen geändert wird. Die jeweilige lineare Verschiebungskomponente
längs jeder der Achsen x-x' und y-y' wird bestimmt durch den Winkel der Fließrichtung
in Bezug auf die betreffende Achse. Wenn beispielsweise der Flußvektor U 3s die
in der Zeichnung dargestellte Richtung hat, ist die Verschiebung der Mittelionenkomponente
längs der x-x' Achse proportional zu-/Uoo /cos e, während die Verschiebung der Mittelionenkomponente
längs der y-y' Achse proportional zu /Ur /sin @ e ist. ist.
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Da die Widerstandsüberzüge 142 und 144 infolge der erläuterten Verbindungen
mit den Brückenschaltungen 134 bzw. 136 jeweils zu getrennten Widerstandsbrückenanordnungen
der in Verbindung mit Figur 9 beschriebenen Art gehören, arbeitet jede Brücke gesondert
in der dort erläuterten Weise für die zugeordnete Komponente der linearen Verschiebung
des Mittelions. In dem beschriebenen Falle kommen beide derart gebildeten Brücken
aus dem Gleichgewicht, indem der Widerstand des ersten Teils, d.h.
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des Teils zwischen der Auftreffstelle des Mittelions und der Anschlußklemme
158, des Widerstandsgliedes 144 abnimmt, während der Widerstand des zweiten Teils
dieses Widerstandsgliedes zunimmt,
und. der Widerstand des zweiten
Teils des Widerstandsgliedes 142, d.h. des Teils zwischen der Auftreffstelle des
Mittelions und der Anschlußklemme 156, abnimmt während der Widerstand des ersten
Teils dieses Widerstandsgliedes zunimmt. Die selbstabgleichenden Brücken 134 und
136 arbeiten in diesem Falle in der in Verbindung mit der Figur 9 beschriebenen
Weise unter Verstellung des Gleitkontakts 180 nach rechts und des Gleitkontakts
182 in Aufwärtsrichtung, so daß wieder ein abgeglichener Zustand für jede Brücke
erreicht wird. Die entsprechenden vektoriellen Komponenten des Massenflußvektors
U vo r aufgelöst in die erläuterten Achsenrichtunaen, werden demgemäß direkt auf
den Anzeigeskalen 189 und 186 angezeigt.
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Bei der Mehrrichtungs-Massenflußmessvorrichtung gemäß Figur 10 handelt
es sich wiederum um eine sehr richtungstreu arbeitende Anordnung; sie spricht nur
auf Massenflußvektoren an, die in der durch-ihre Achsenrichtungen definierten Ebene
liegen.
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Die Vorrichtung-V7eist vorzugsweise Brückenschaltungen mit umsteuerbaren
Motoren auf, so daß ein Massenfluß in irgendeiner Richtung der gewählten Ebene bestimmt
werden kann. Die Massenflußmessvorrichtung gemäß Figur 10 gestattet im wesentlichen
die gleichen Abwandlungen wie die Ausführungsform gemäß Figur 9, da ihre bauliche
Ausgestaltung sehr ähnlich ist.
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Eine andere kompakte Ausführungsform der Massenflußmessvorrichtung
mit Brückenabgleich ist in der Figur 11 dargestellt.
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Diese Ausführungsform weist eine Ionen aussendende Elektrode 200 in
Form einer dünnen kreis'förmigen Scheibe, eine Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung
202 von kreisförmigem Querschnitt und eine selbstabgleichende Brückenschaltung 204,
die- von der in Verbindung mit der Figur 9 beschriebenen Art sein kann, auf. Die
Ionen aussendende Elektrode 200 int auf einem,IIaltestab 206 innerhalb der Ionen
empfanwgenden Elektrodeneinrichtung 202 so angeordnet, daß sie senkrecht zu deren
llauptachse,liegt. Der llaltestab
206 ist in der Ionen empfangenden
Elektrodeneinrichtung 202 mittels einer Mehrzahl von Befestigungsstreben 212- angebracht,
letztere befinden sich zweckmäßig an beiden Enden des Haltestabes 206, ausgehend
von der inneren Oberfläche der Ionen empfangenden Elektrodeneinrichtung 202. Die
Befestigungsstreben 212 sind vorzugsweise aerodynamisch gestaltet, so daß sie den
Medienfluß durch die Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung 202, angedeutet durch
den Vektor Uhr=, nicht zerreißen oder wesentlich stören. Eine Hochspannungsquelle
208 ist mit der Ionen aussendenden Elektrode 200 durch einen Leiter 210 verbunden,
der z.B. in der dargestellten Weise durch eine Befestigungsstrebe 212 und den Haltestab
206 geführt sein kann, so daß keine Störung des Medienflusses eintritt. Die Ionen
aussendende Elektrode 200 kann beispielsweise in Form einer Scheibe mit einer Dicke
von etwa 25 oder 50 Mikron (one or two mils) ausgebildet sein, wobei die Ränder
der Scheibe geschärft oder zugespitzt sind und der Hochspannungsanschluß an der
Scheibenmitte erfolgt.
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Die Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung 202 umfaßt einen hohlen
zylindrischen Unterlagekörper 214 und ein Widerstandsglied 216, das z.B. in den
Unterlagekörper gewickelt ist.
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Der hohle Unterlagekbrper 214 besteht aus einem geeigneten dielektrischen
Material, z.B. Glas oder Keramik, so daß er den Kräften des hindurchfließenden -Mediums
widersteht. Das Widerstandsglied 216 kann z.B. wiederum in Form entweder eines in
den Unterlagekörner gewickelten Widerstandsdrahtes, wie bei der dargestellten Ausführungsform,
oder eines zusammenhängenden Widerstandsüberzuges, der auf die gesamte innere Oberfläche
des zylindrischen hohlen Unterlagekörpers abgeschieden ist, ausgebildet sein.
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Ein erster Stromleiter 218 ist mit einer ersten Anschlußklemme des
(fiderstandsgliedes 216 verbunden, ein zweiter Stromleiter 220 ist an die zweite
Anschlußklemme des Widerstandsglie- -des
angeschlossen. Die beiden
Stromleiter 218 und 220 führen zu der selbstabgleichenden Brückenschaltung 204.
Die Brückenschaltung 204 kann, wie bereits erwähnt, von gleicher Art wie die in
Verbindung mit der Figur 9 erläuterte Brückenschaltung sein, und sie arbeitet in
der dort beschriebenen Weise zur Steuerung der Stellung verschiebbarer Gleitkontakte
236 und 242 durch entsprechende differentielle Speisung des umsteuerbaren Motors
234, um hierdurch die Lage des Mittelions zu orten und anzuzeigen. Es ist wiederum
ein Ausgangspoteniometer 240 mit einer Anzeigeskala 238 vorgesehen, diese Teile
arbeiten genauso wie das bei den vorausgehenden Ausführungsformen erläutert wurde.
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Bei der in der Figur 11 dargestellten Ausführungsform liegt, obwohl
weder eine punktförmige Ionen aussendende Elektrode noch eine linienartige Ionen
empfangende Elektrodeneinrichtung vorgesehen sind, der gleiche resultierende Linearitätseffekt
vor, als ob ein linearesiFeld erzeugt würde. Dies ist der Fall, weil die Ionen aussendende
Scheibenelektrode 200 infolge ihrer kreisförmigen Gestalt als eine unendliche Zahl
von Punktquellen behandelt werden kann, von denen jede auf die ihr zugeordnete Einrichtung
aussendet, die zusammengenommen die Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung 202
bilden, wobei diese die Form eines geraden kreisförmigen Zylinders hat. Weiterhin
wird infolge dieser Verhältnisse, obwohl eine unendliche Zahl von Mittelionen erzeugt
wird, jedes Itittelion theoretisch auf seiner entsprechenden linienförmigen Ionenempfangseinrichtung
am gleichen Punkt auftreffen, so daß die vorausqehend angewendete Plittelionenanalyse
Gültigkeit behält. Die Betriebsanalyse der Ausführungsform gemäß Figur 11 kann daher
in der gleichen Weise wie bei den vorausgehend erlåute-rten Aus fü.-hrflnqsformen
erfolq-en.
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Für den Betrieb wird die Massenflußmes-s-vorrichtung gemåß Figur
11 zutäch-st am Ort der Herstellang geeicht, Wie das der der Vorrichtung gemäß Figur
9 der Fall War. Die Auftreffstelle der Mittelionen auf einem Umfangssegment der
z-ylindri;
schen Ionen empfangenden Elektrodeneinrichtung 202 wird
auf einen gewünschten Ort eingestellt, so daß das Brückenpotentiometer zwischen
den Anschlußklemmen 226 und 228 und das Ausgangspotentiometer 240 die gleichen Widerstandsverhältnisse
wie der erste und der zweite Teil des Widerstandsgliedes 216 aufweisen.
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Die Anzeigeskala 238 steht dann auf Null. -Danach wird beim Betrieb
zur flessuna eines unbekannten Massenflusses die Sendeelektrode 200 durch die Potentialquelle
208 mit einer Spannung hinreichender Größe aespeist, so daß eine Ionenentladung
zwischen der Ionen aus sendenden Elektrode 200 und der Ionen empfangenden Elektrodeneinrichtung
202 erfolgt. Das hindurchströmende Medium wird hierdurch partiell ionisiert und
der~Plassenfluß gemäß dem Vektor U v verschiebt linear die Lage der rtittelionen
um eine Strecke, die direkt proportional der Größe dieses Vektors Uα ist.
Die lineare Verschiebung der Lage der Mittelionen verursacht in der vorausgehend
in Verbindung mit der Figur 9 erläuterten Weise ein Snannungsungleichgewicht in
der durch die Brückenschaltung 204 vervollständigten Widerstandsbrücke. Die selbstabgleichende
Brückenschaltung spricht darauf an und verändert die Lage der verstellbaren Gleitkontakte
236 und 242, wodurch die brücke wieder in das Gleichgewicht gebracht und gleichzeitig
der interessierende Plassenfluß, gekennzeichnet durch die Lage des Nittelions und
die Stellung des Zeigers auf der Anzeigeskala 238, angezeigt wird. Wenn der Massenflußvektor-U
«> die dargestellte Richtung,hat, verursacht der in der Brückenschaltunn 204
befindliche umstcuerhare Motor 234 eine Verschiebung der verstellbaren Gleitkontakte
236 und 242 nach rechts, so daß der Widerstand des jeweils rechts gelegenen Anteils
der entsprechenden Potentiomenter abnimmt und der Widerstand der jeweils links gelegenen
Anteilc dieser Potentiometer zunimmt, bis die Widerstandsbrücke wieder im Gleichgewicht
ist. Der Massenfluß des Mediums wird dann auf der Ableseskala 238 in ähnlicher Weise
wie bei den vorausgehend erläuterten Ausführungsformen angezeigt.
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Bei der in der Figur 11 dargestellten Ausführungsform handelt es
sich um eine hochgradig sichtungstreu arbeitende Vorrichtung, da sie nur auf die
Verschiebung der Mittelionen des Ionenstroms längs der Achsenrichtung des Zylinders
anspricht.
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Weiterhin gestattet auch die Ausführungsform der Figur 11 ohne weiteres
die in Verbindung mit der Figur 9 erwähnten Abwandlungen.
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Wenngleich die verschiedenen Ausführungsformen der Das senflußmessvorrichtung
gemäß der Erfindung vorstehend zur Vereinfachung als Einrichtungen erläutert wurden,
die nur einen einzigen Massenfluß messen, ist ersichtlich, daß verschiedene Kombinationen
derselben zur Erfüllung irgendeiner besonderen Aufgabe gebildet werden können. So
können beispielsweise, wenn Massenflußmessvorrichtungen nach den Regeln der Erfindung
in einer z.B. für Flugzeuge verwendbaren Druckkraft- oder Schubkraftmessanordnung
benutzt werden sollen, zwei oder mehr der erläuterten Massenflußmessvorrichtungen
in Kombination miteinander zur Anwendung gebracht werden, wobei die eine so angeordnet
wird, daß sie den Massenfluß von Luft durch die Maschine mißt, während die andere(n)
so angeordnet werden, daß sie den Massenfluß der Luft, durch die sich das Flugzeug
mit seiner Maschine bewegt, messen.
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Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß die Polarität der Ionen aus
sendenden Elektrode entweder positiv oder negativ sein kann, je nach der Polarität
der angeschlossenen Potentialquclle.
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Jedoch sollte die Wahl der Polarität so erfolgen, daR sicherqestellt
ist, daß die hierdurch erzeugten Ionen ein ähnliches Gewicht wie die Teilchen des
Mediums haben, damit die lineare Verschiebung des Mittelions proportional zu dem
Massenfluß des Plediums bleibt.
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Es ist für den Fachmann klar, daß die vorstehend erläuterten
Ausführungsformen,
z.B. die Ausbildungen nach den Figuren 9 - 11, im Rahmen der Erfindung in verschiedener
Weise abgewandelt werden können. Beispielsweise kann es sich bei den zur Speisung
der Ionen aus sendenden Elektroden benutzten Potentialquellen um veränderliche Potentialqucllen-
handeln, um eine Veränderung des Messbereichs, etwa in der in Verbindung mit der
Figur 4 erläuterten Weise, zu ermöglichen, und/oder die Ionen aus sendenden Elektroden
können in Verbindung mit einem elektrostatischen Gitter zur Bildung eines Punktgittersystems
zur Anwendung gebracht werden, so daß das erzeugte Feld gleichmäßiger gemacht werden
kann, wenn dies zweckmäßig oder erforderlich sein sollte. Weiterhin können stromaboleichende
Brücken anstelle der hier veranschaulichten Widerstandsbrücken ohne Abweichung von
den Lehren der Erfindung benutzt werden.
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Es ist somit festzustellen, daß die Erfindung eine einfach und billig
herzustellende und einfach und zuverlässig arbeitende Massenflußmessvorrichtung
schafft, die mit bewährten elektronischen Differenzmethoden arheitet und eine genaue
Bestimmung des Massenflusses von medien über weite Bereiche gestattet, ohne die
Notwendigkeit einer Anwendung von gefahrbringenden Teilen oder einer genauen Messung
bestimmter Zeitspannen,