DE1950164C2

DE1950164C2 - Ionisationsmeßgerät zur Bestimmung des Massenflusses strömender Medien

Info

Publication number: DE1950164C2
Application number: DE19691950164
Authority: DE
Inventors: Enoch Job Prof. Priceton N.J. Durbin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-10-04
Filing date: 1969-10-04
Publication date: 1983-12-22
Also published as: DE1950164A1

Description

Die Erfindung betrifft ein lonisationsmeßgerät zur Bestimmung des Massenflusses strömender Medien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenngleich die Erfindung nicht auf irgendein bestimmtes Anwendungsgebiet oder eine Verwendung in Verbindung mit irgendeiner bestimmten Vorrichtung oder Gerätekombination beschränkt ist, sei als typisches Anwendungsgebiet einer Ausführungsform der Erfindung die Messung von Luftgeschwindigkeiten genannt. Die nachstehenden Erläuterungen erfolgen daher in erster Linie am Beispiel 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.

Betrachtet man als Beispiel einen Hubschrauber, so ist ein herkömmliches Pitot-Meßinstrument wenig oder nicht brauchbar zur Messung von geringen Geschwindigkeiten, da der zu messende Geschwindigkeitsbereich von etwa 1 bis etwa 100 Kno ten (1 — 100 Seemeilen/S td.) reicht Da die Anzeige eines Pitot-Meßinstruments proportional dem Quadrat der Vorwärtsgeschwindigkeit ist, würde dies also eine genaue Messung von Drücken über einen Bereich von vier Zehnerpotenzen bedingen.

Bei Hubschraubern, Senkrechtstartflugzeugen und Senkrecht/Horizontalstartflugzeugen erfolgen die Lande-, Start- und Obergangsmanöver bei niedrigen Quer- und Längsgeschwindigkeiten. Es werden also die dynamischen Verhältnisse des Flugkörpers bei geringen Luftgeschwindigkeiten 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.

Flugzeuge dieser Typen werden in weiten Lufigeschwindigkeitsbereichen betrieben und demgemäß unterliegen eine Reihe der dynamischen Eigenschaften und Ansprechparameter des Flugkörpers sehr großen Änderungen. 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, Änderungen der Luftgeschwindigkeit rasch festzustellen.

Typisch für den bisherigen Stand der Technik ist die US-PS 27 83 647, in der eine Gasionisiereinrichtung und eine stromabwärts gelegene lonenmeßeinrichtung 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 weilgehend unbrauchbar.

Eine andere bekannte Einrichtung, wie sie in der US-PS 28 61 452 und der US-PS 26 11 268 beschrieben ist, bedient sich eines Nuklearanemomeiers; 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 \bschirmung gegen von außen kommende Ionen. Die radioaktive Quelle sendet Strahlung in allen Rieh ingen aus und macht eine ungewöhnliche Kollektoraiiordnung erforderlich, die einen freien Fluß des Medienstroms beeinträchtigt und zu Fehlern Anlaß gibt. Weiterhin stellt der dort benutzte Differentialstrom nicht eine lineare oder eigentümliche Funktion des Massenflusses dar, rla er direkt von der Verteilung der Dichte, der Spannung und Umgebungsbedingungen abhängt.

Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines vergleichsweise einfachen, betriebssicheren und billig herzustellenden lonisationsmeßgeräts nach dem Oberbegriff des Anspruchs I, das sich auf bekannte und einwandfrei arbeitende elektronische Differenzmethoden slü tzt und eine genaue Bestimmung des Massenflusses eini s strömenden Mediums gestattet, und zwar ohne Heran/ ehung von Zeitmessungen oder gefahrenbringenden Einrichtungen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein lonisationsmeßgerät Zi-r Bestimmung des Massenflusses strömender 20 gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 6 bzw. 7.

Der Anmeldungsgegenstand wird nachstehend ic

Verbindung mit den Zeichnungen, in denen verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind, weiter erläutert

F i g. 1 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise als elektrische Schaltung in schematischer Weise eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1.

to Fig.2 zeigt in graphischer Darstellung die Abdrift von Ionen in einem Medienstrom, wobei in dem Diagramm die Stromdichteverteilung gegen die Ionenverschiebung aufgetragen ist

F i g. 3 zeigt ^;n graphischer Darstellung die Beziehung zwischen der Medienstromgeschwindigkeit und der Ionenverschiebung für zwei verschiedene Betriebstemperaturen.

F i g. 4 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen der Medienstromgeschwindigkeit und der Ionenverschiebung für eine Reihe verschiedener Betriebsspannungen.

Fig.5 zeigt teilweise in biidiicher Dirsteiiung und teilweise als elektrische Schaltung in schematischer Weise eine andere Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes.

F i g. 6 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise als elektrische Schaltung schematisch eine weitere Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes.

Fig.7 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise als elektrische Schaltung schematisch noch eine weitere Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes.

Fig.8 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise als elektrische Schaltung ebenfalls eine weitere Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes.

Fig.9 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise als elektrische Schaltung eine weitere Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes, bti der eine nicht-bewegliche Ionenquelle vorgesehen ist.

Fig. 10 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise als elektrische Schaltung eine Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes mit mehreren Bezugsachsen.

Fig. 11 zeigt teilweise in bildlicher Darstellung und teilweise als elektrische Schaltung eine koaxiale Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem Anmeldungsgegenstand.

In der Fig. 1 sind in schematischer Weise die wesentlichen Teile einer ersten, sehr einfachen Ausführungsform der Massenflußmeßvorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1 dargestellt. Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 wird ein lonenfluß von einer Punkte; Jt.-IIe 14 durch einen Medienstrom U„ zu einer geteilten Kollektorplatte 16 herbeigeführt. Der lonenfluß wird im wesentlichen lotrecht zu dem tvSedienfluß 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 Iviedienstrom werden die Kollektorplatten 16a und 166 so ausgerichtet, daß der dte 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

20NuIl beträgt, was anzeigt, daß der Stromfluß in beiden Platten gleich ist.

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 proportional zu der Fließgeschwindigkeit verschoben. Zur Messung der Verschiebung wird der von einem Isolierrahmen 17 getragene Draht z. B. mittels 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.

Die Fig. 2 zeigt eine Verteilung der Stromdichte je linearer Längeneinheit (2,54 cm) der Kathode (parallel zu der Anode) unter statischen und Fließbedingungen bei Verwendung von Luft als Medium. Die ursprüngliche Verteilung (U* = 0) ist symmetrisch mit den MiHcüoncn am Scheitelpunkt (y = 0,525). Bei einer Luftgeschwindigkeit von 10 χ 30,5 cm/s (305 cm/s) ist die Mittellage, d. h. der Scheitelpunkt, auf y = 0,465 verschoben. Der senkrechte Abstand zwischen der Anode und der Kathode, d. h.der Abstand c/(in Fig. 1), betrug 11,5 mm.

Die bemerkenswerte Genauigkeit und Freiheit von Einflüssen der Temperatur- und Dichteverteilung geht aus der Fig.3 hervor, dargestellt am Beispiel von Luft mit einer Fließgeschwindigkeit von 10—60 χ 30,5 cm/s bei Temperaturen von 298'K und 353° K sowie atmosphärischem Druck von 760 Torr. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Vorrichtung ist ihre extreme Bereichsver-änderbarkeit. Einfach durch Änderung der angelegten Spannung, etwa mittels einer veränderlichen Kraftquelle 12a. wie das in der Fig.5 erläutert ist, und demgemäß Änderung des Feldgradienten über den Entladungsweg. kann die gleiche Vorrichtung als Luftgeschwindigkeitsmeßgerät mit einem kleinsten Vollbereich von 0—10 χ 30.5 cm/s und einem oberen Vollbereich von 0—1600 km/h verwendet werden; dies ist beispielsweise aus der Fig.4 ersichtlich. Bei dieser Untersuchung betrug der Abstand d zwischen Anode und Kathode 25.4 mm. Weiterhin ist der Ausgang immer genau linear und geht durch einen Nulleichpunkt, wobei die untere Ablesegrenze nur 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.

In der F i g. 5 ist eine selbstabgleichende Ausführungsform dargestellt bei der die Ausgänge der beiden Kathodenglieder 16aund 166einem Differentialverstärker 28 zugeführt werden, dessen Ausgang wiederum einem umsteuerbaren Motor 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 166 fließenden Ströme /■, 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 werden, etwa durch Betätigung eines Kontaktarms 42 eines Rheostaten 43 vom Motortrieb. Der Kontaktarm befindet sich in Reihe mit einer Kraftquelle 44, beispielsweise 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.

Eine weitere Auäführungsform des lonisationsmeßgeräts zur Bestimmung des Massenflusses ist in der F i g. 6 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform speist die Kraftquelle 12 die Anode 14 und die Kathodenglieder 16a und 166. Widerstände 17a und 176 befinden sich in

ίο Reihe mit dem entsprechenden Kathodenglied und der Kraftquelle 12. Verstärker 60a und 606 stellen die Spannung an den entsprechenden Widerständen 17a und 176 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 Anzeigeskala 69 reicht. Die Verstärker stellen dann pinfarh den dalvanometerzeiger so ein. daß ein gleicher lonenstromfiuß in jedem der Kathodenglieder aufrechterhalten wird.

Es ist ersichtlich, daß in allen Ausführungsformen die Vorrichtung bei beiden Fließrichtungen das Vorzeichen und die Größe des Flusses feststellt.

Die Γ i g. 7 zeigt eine weitere Ausf'ihrungsform, bei der der Ausgang eines Differentialverstärkers 70 zur Steueiung des Ausgangs einer Stromquelle 72 benutzt wird.

Der Ausgang der Stromquelle 72 wird zur Speisung

jo von Spulen 74 und 75 für die Erzeugung eines Magnetfeldes herangezogen, zu·· Steuerung des lonenstrahls und Ablenkung des Strshls in eine Richtung, bei der der Verstärker 70 auf Null abgeglichen ist. Ein Strommesser 76 zeigt für beide Richtungen die Größe und das Vorzeichen des Medienflusses an.

In der Fig.8 ist eine elektrostatische Ausführungsform ähnlich der Vorrichtung gemäß F i g. 7 dargestellt. In diesem Falle sind die Magnetfeldspulen durch Siebe oder Gitter 82 ersetzt, die durch eine verstellbare Gleichstromquelle 84 geladen werden; der Ausgang des Verstärkers 86 wird zui Steuerung der Gleichstromquelle 84 benutzt.

Unter dem Ausdruck »Ionen-Punktquelle« sind lonenqucllen zu verstehen, die eine extrem kleine Abmessung in der Richtung des Medienflusses. d. h. der y- Achse gemäß F i g. 1, haben.

Es werden solche Betriebsbedingungen eingehalten, daß die Teilchen des Medienstroms ionisiert werden, und bei dem vorerwähnten lonenstrom handelt es sich um Teilchen des Medienstroms, die ionisiert worden sind. Dies erfolgt durch Herbeiführung einer Kjronaentladung zwischen den dargestellten Elektroden entgegengesetzter Polarität. Zusammenfassend kann die Erscheinung der Koronaentladung, wenngleich hierüber noch keine vollständige Klarheit herrscht als ein partieller Zusammenbruch der dielektrischen oder Durchschlagsfestigkeit eines Spalts zwischen zwei Elektroden beschrieben werden, wobei der Zusammenbruch an hoch beanspruchten Bereichen der Elektroden (Feldstärke) eintritt Er ist begleitet von einem Strom in der Größenordnung von 10~⁶ Ampere (im Gegensatz zu den Strömen in der Größenordnung von 10-" A, wie sie für Spannungen unterhalb des »Schwellenwerts« beobachtet werden), der den höheren Strömen vorausgeht welche sich bei einem vollständigen Zusammenbruch oder Funkendurchschlag durch den Spalt ergeben. 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 Poteniialen 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 Ohmsche Bereich. 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 MassenfluU- oder Geschwindigkeitskomponente zu verlieren, so daß die Eichung vereinfacht wird; es können jedoch auch andere Entladungsformen gleichfalls vorteilhaft sein.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wurde die Stromdifferenz der 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 aussendenden Elektrode nicht wünschenswert oder zu bevorzugen ist. Die F i g. 9—12 zeigen Ausführungsformen der Massenflußmeßvorrichtung gemäß dem Anmeldungsgcgenstand, die dort angewendet werden können, wo eine konstante Kalibrierung unbequem oder unzweckmäßig ist. Raum- und ijcwichi.>erwagurigeri von besonderer Bedeutung sind und eine hohe Zuverlässigkeit gefordert wird.

Die Massenflußmeßvorrichtung gemäß F i g. 9 umfaßt eine Ionen aussendende Elektrode 90, eine Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung 92 und eine Brükkenschaltung 94. Die Ionen aussendende Elektrode 90 ist an eine Gleichstromspannungsquelle angeschlossen, die hier als Batterie 96 dargestellt ist; die Gleichspannungsquelle ist bei C geerdet. Die Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung 92 umfaßt eine geeignete nichtleitende Unterlage 98, die beispielsweise 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 Widt rstandsüberz'jg ausgebildet sein. Ein Stromleiter 102 ist mit einer ersten Anschlußklemme 122 der Widerstandswickiung 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 Anschlußklemmen 112 bzw. 114 verbunden, wobei letztere die Ausgangsklemmen der selbstabgleichenden Brückenschaltung 94 darstellen.

Die selbstabgleichende Brückenschaltung 94 umfaßt ein Potentiometer, das zwischen Anschlußklemmen 116 und 118 geschaltet ist und einen bei G geerdeten verstellbaren Gleitkontakt 105 aufweist. Die beiden Teile des Potentiometers, d. h. der von dem Widerstand zwischen der Anschlußklemme 116 und dem verstellbaren Gleitkontakt 105 gebildete erste Teil und der von dem Widerstand zwischen der Anschlußklemme 118 und dem verstellbaren Gleitkontakt 105 gebildete zweite Teil, bilden den dritten Arm bzw. den vierten Arm der durch die Brückenschaltung 94 vervollständigten 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

ίο Widerstände des Widerstandsglieds 100 zwischen den Anschlußklemmen 122 bzw. 124 und der Auftreffstelle, auf dem Widerstandsglied 100, der Mittelionen, die zu der Ionen empfangenden Elektrodeneinrichtung 92 wandern, ausgehend von der lonenwolke, die die Ionen aussendende Elektrode 90 umgibt, wenn letztere in Anwesenheit eines Mediums mit Energie versorgt wird. Die Brückenschaltung 94 ist weiterhin mit Schaltungskomponenten versehen, die eine Selbstabgleichung der Schaltung herbeiführen. Bei diesen zusätzlichen Schaltungskomponenten kann es sich um irgendeine der verbreitet angewendeten und auf dem Fachgebiet bekannten Ausführungsformen handeln, zur Veranschaulichung ist in der Fig.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. 114 verbunden, der Ausgang des Verstärkers steht in elektrischer Verbindung mit dem umsteuerbaren Motor 126. Der Differentialverstärker 120 kann außen oder innen geerdet sein. Der umsteuerbare Motor 126, der durch den Ausgang des Differentialverstärkers 120 gespeist wird, ist mechanisch mit dem verstellbaren Gleitkontakt 105 des Brückenpotentiometers und dem verstellbaren Gleitkontakt 110 des Ausgangspotentiometers 109 gekoppelt, wie das durch die gestrichelter». Linien angedeutet ist. Eine Anzeigeskala 107 befindet sich hinter dem

■♦o Ausgangspotentiometer 109 und dient als Anzeigeeinrichtung. Die Skala 10/ zeigt die Stellung des Gleitkontakts 110 des Potentiometers 109 an und wird zweckmäßig in Einheiten des zu messenden Massenflus^: ses geeicht.

« Für den Betrieb kann die Massenflußmeßvorrichtung gemäß Fig.9 vorausgehend am Herstellungsort so geeicht werden, daß die Mittelionen der an der Sendeelektrode 90 vorliegenden lonenwolke bei Energiezuführung 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, eine nicht im Zentrum liegende Stelle zu wählen, so daß sich die lonenwolke in der einen Richtung weiter als in der anderen Richtung bewegen kann, da die Vorwärtsgeschwindigkeiten normalerweise die Rückwärtsgeschwindigkeiten übersteigen v/erden. 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 entsprechenden

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 Lage fest montiert werden, da eine weitere Eichung, wenn keine starken Stöße beim Iransport o. dgl. eintreten, unnötig ist oder sich auf eine Wiedereinstellung der Ableseskala 107 auf Null beschränken kann. Im Betrieb wird dann hinsichtlich der Mittelionen eine lineare Feldverteilung zwischen der Sendeelektrode 90 und der Empfangselektrodeneinrichtung 92 herbeigeführt, da die räumliche Verteilung zwischen 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 genügender Stärke, so daß eine zu einem ständigen Strom führende lonenentladung aufrechterhalten wird. Das Medium, für das ein Massenfluß in der durch den Vektor L/„ angedeuteten Richtung angenommen sei, wird hierdurch partiell ionisiert und die räumliche Lage der Mittelionen 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 /ι größer als der Strom h.

Infolge der räumlichen Verschiebung der Stelle, wo die Mittelionen auf das Widerstandsglied 100 auftreffen, durch den Medienfluß t/«, um eine bestimmte Strecke längs der Achse x-x'. die der Größe des Vektors (Λ, proportional ist und mit seiner Richtung übereinstimmt, nimmt der Widerstand des ersten Teils des Widerstandsgliedes iöö 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 Widerstandsbrükke aus dem Gleichgevrht, 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 Widerstandsgliedes 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 Widerstandsbrücke 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 114 anliegenden Potentials, und dieses Signal wird über einen Leiter zu dem umsteuerbaren Motor 126 geführt

Der umsteuerbare Motor 126 ändert aufgrund des Ausgangssignals des Differentialverstärkers 120 die Lage der Gleitkontakt^ 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„ in der dargtstellten Richtung verschiebt der umsteuerbare Motor 126 die Gleitkontakte 105 und 110 nach rechts, so daß die Widerstandsbrücke wieder in das Gleichgewicht ge-

langt und die Stellung des Gleitkontakts des Potentiometers 109 i;'jf der in entsprechenden Einheiten markierten Anzeigeskala 107 den Massenfluß anzeigt Unter diesen Bedingungen sind also die Größe und die Richtung des Massenflußvektors U„ von der Anzeigeskala 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.

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 würde natürlich von einem Massenflu 'vektor ίΛ. verursacht werden, der dem in der Zeichnu g dargestellten Vektor entgegengesetzt ist und der di: Lage des Mittelicns nach links verschiebt: hierdurch wird der Widerstand des zweiten Teils des Widerstandsgliedes 100 verringert, während der Widerstand des ersten Teils des Widerstandsgliedes zunimmt, bezogen auf die vorgegebene Nullstellung. Diese Verschiebung erzeugt eine Spannungsdifferenz entgegengesetzter Polarität zwisehen 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. Die Gleitkontakte 105 und 110 werden demgemäß nach links verschoben, bis die Brücke wieder im Gleichgewicht ist. und die Größe dieses Vektois wird durch eine entsprechende Linksverschiebung :egenüber der ursprünglichen Nullstellung auf der Ai zeigeskala 107 angezeigt.

Die in der F i g. 9 dargestellte Massenflußmeßeinrichtung ist richtungsabhängig, d. h. sie registriert nur die Verschiebung des Mittelions eines ionenstroms iängs der Achse x-x'in Fig.9. Wenn der Fluß des Mediums einen Winkel zu der Achse x-x' aufweist, mi: it die dargestellte Flußmeßvorrichtung nur die Kompt nente des Massenflusses des Mediums in Richtung dieser Achse.

In Verbindung mit der F i g. 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.

Die in der Fig. 10 dargestellte Ausführungsform der Massenflußmeßvorrichtung stellt eine richtungsunabhängige Alternative zu der nur auf eine Richtung ansprechenden Vorrichtung gemäß Fig.9 dar. Da zahlreiche Teile der Vorrichtung gemäß Fig. 10 in Ausbildung und Wirkungsweise der in Verbindung mit der F i g. 9 beschriebenen Vorrichtung ähnlich sind, wird zur Vermeidung von Wiederholungen nachstehend in solchen Fällen nur hierauf verwiesen.

Die Massenflußmeßvorrichtung gemäß Fig. 10 umfaßt eine Ionen aussendende Elektrode 130, eine Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung 132 und mehrere Brückenschaltungen, 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 Elektrons deneinrichtung 132 umfaßt eine geeignete Unterlage 140 der in Verbindung mit F i g. 9 beschriebenen Art und eine Mehrzahl von Widerstandsgliedern 142 und 144, die hier als Widerstandsüberzüge oder -Filme dargestellt

sind abor 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. 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 Maßgabe des Auftreffpunkts des Mittelions auf dem entsprechenden Widerstandsglied 144 bzw. 142 in der gleichen Weise steuert, wie das in Verbindung mit Fig.9 beschrieben wurde. Anzcige^kalen 186 bzw. 189, die in Massenflußeinheiten geeicht sind, zeigen die Skalenstellung der Ausgangspotentiometer 190 bzw. 188 an, wie das bei der F i g. 9 der Fall war, und die einzelnen Brückenschaltungen «36 bzw. 134 selbst haben im wesentlichen die gleiche Ausbildung und Wirkungsweise wie die Brückenschahung gemäß F i g. 9.

Für den Betrieb kann die in der Fig. 10 dargestellte Ausführungsform der Massenflußmeßvorrichtung vorausgehend am Ort der Herstellung in der gleichen Weise wie die Massenflußmeßvorrichtung gemäß Fig.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 urj 144. 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 zugehörigen Widerstandsglieder 142 bzw. 144 aufweisen, festgelegt durch den Auftreffpunkt des entsprechenden Mittelions beim Massenflußzustand Null. Die ionen aussendende Elektrode 130 kann dann, ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 9, fest montiert werden. Beim nachfolgenden Betrieb zur Messung eines unbekannten Massenflusses führt die Speisung der Sendeelektrode 130, bei Betrachtung hinsichtlich des Mittelions, zu einer linearen Feldverteilung, da es sich wiederum um eine Punktquelle und ein Paar unendlicher Linien handelt, weil die Spaltlänge in bezug auf die Länge der entsprechenden Widerstandsglieder klein ist Das Feld ist wiederum von 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 Asr'der Widerstandsüberzüge 142 und 144. Angenommen, daß die Richtung des Medienflusses nicht zu einer der Achsen x-x' oder y-y¹ parallel ist, so wird die Lage des Mittelions von der anfänglich eingestellten Null-Eichstelle zn 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_m die in der Zeichnung dargestellte Richtung hat, ist die Verschiebung der Mittelionenkomponente längs der x-x' Achse proportional zu |£Λ»| ■ cos θ, während die Verschiebung der Mittelionenkomponente längs der y-y'Achse proportional zu |LL| · sin θ ist

Da die Widerstandsüberzüge 142 und 144 infolge der erläuterten Verbindungen mit den Brückenschaltungen 134 bzw. 136 jeweils zu getrennten Widerstandsbrükkenanordnungen der in Verbindung mit F i g. 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. des Teils zwischen der Auftreffstelle des Mittelions und der Anschlußklemme 158, des Widerstandsgliedes 144 abnimmt, während der Widerstand des zweiten Teils dieses Widerstandsgliedes m zunimmt, und der Widerstand des zweiien 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 F i g. 9 beschriebenen Weise unter Vorstellung 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_m, aufgelöst in die erläuterten Achsenrichtungen, werden demgemäß direkt auf den Anzeigeskalen 189 und 186 angezeigt.
Bei der Mehrrichtungs-Massenflußmeßvorrichtung gemäß Fig. 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. Die Vorrichtung weist vorzugsweise Brückenschaltungen mit umsteuer-

«o baren Motoren auf, so daß ein Massenfluß jn irgendeiner Richtung der gewählten Ebene bestimmt werden kann. Die Massenflußmeßvorrichtung gemäß F i g. 10 gestattet im wesentlichen die gleichen Abwandlungen wie die Ausführungsform gemäß Fig. 9,v'a ihre bauliche Ausgestaltung sehr ähnlich ist.

Eine andere kompakte Ausführungsform der Massenflußmeßvorrichtung mit Brückenabgleich ist in der F i g. 11 dargestellt. Diese Ausführungsform weist eine Ionen aussendende Elektrode 200 in Form einer dünnen kreisfömigen Scheibe, eine Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung 202 von kreisförmigem Querschnitt und eine eine selbstabgleichende Brückenschaltung 204, die von der in Verbindung mit der F i g. 9 beschriebenen Art sein kann, auf. Die Ionen aussendende Elektrode 200 ist

5S auf einem Haltestab 206 innerhalb der Ionen empfangenden Elektrodeneinrichtung 202 so angeordnet daß sie senkrecht zu deren Hauptachse liegt Der Haltestab 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 der. Vektor t/_, 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 mrt einer Dicke von etwa 25 oder 50 Mikron ausgebildet sein, wobei die Ränder der Scheibe geschärft oder zugespitzt sind und der Hochspannungsanschluß an der Scheibenmitte erfolgt

Die Ionen empfangende Elektrodeneinrichtung 202 umfaßt einen hohlen zylindrischen Unterlagekörper 214 und ein Widerstandsglied 216, das z.B. in den Unterlagekörper gewickelt ist Der hohle Unterlageköroer 214 besteht aus einem geeigneten dielektrischen Material, z. B. Glas oder Keramik, so daß er den Kräften des hindurchfließenden Mediums widersteht. Das Widerstasdsglied 216 kann z. B. wiederum in Form entweder eines in den Unterlagekörper 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.

Ein erster Stromleiter 218 ist mit einer ersten Anschlußklemme des Widerstandsgliedes 216 verbunden, ein zweiter Stromleiter 220 ist an die zweite Anschlußklemme des Widerstandsgliedes angeschlossen. Die beiden Stromleiter 218 und 220 führen zu der stlbstabgleichenden Brückenschaltung 204. Die Briikkenschaltung 204 kann, wie bereits erwähnt, von gleicher Art wie die in Verbindung mit der Fig.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 Ausgangspotentiometer 240 mit einer Anzeigeskala 238 vorgesehen, diese Teile arbeiten genauso wie das bei den vorausgehenden Ausführungsformen erläutert wurde.

Bei der in der F i g. 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 lineares Feld 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 Mittelion theoretisch auf seiner entsprechenden linienförmigen lonenempfangseinrichtung am gleichen Punkt auftreffen, so daß die vorausgehend angewendete Mittelionenanalyse Gültigkeit behält. Die Betriebsanalyse der Ausführungsform gemäß Fig. 11 kann daher in der gleichen Weise wie bei den vorausgehend erläuterten Ausführungsformen erfolgen.

Für den Betrieb wird die Massenflußmeßvorrichtung gemäß Fig. Il zunächst am Ort der Herstellung geeicht, wie das bei· der Vorrichtung gemäß Fig.9 der Fall war. Die Auftreffstelle der Mittelionen auf einem Umfangssegment der zylindrischen Ionen empfangenden Elektrodeneinrichtung 202 wird auf einen ge wünschten 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. Die Anzeigeskala 238 zeigt dann auf NuIL Danach wird beim Betrieb zur Messung eines unbekannten Massenflusses die Sendeelektrode 200 durch die Potentialquelle 208 mit einer Spannung hinreichender Größe gespeist, so daß eine

ίο Ionenentladung zwischen der Ionen aussendenden Elektrode 200 und der Ionen empfangenden Elektrodeneinrichtung 202 erfolgt Das hindurchströmende Medium wird hierdurch partiell ionisiert und der Massenfluß gemäß dem Vektor U_m verschiebt linear die Lage der Mittelionen um eine Strecke, die direkt proportional der Größe dieses Vektors ίΛ» ist Die lineare Verschiebung der Lage der Mittelionen verursacht in der vorausgehend in Verbindung mit der F i g. 9 erläuterten Weise ein Spannungsungleichgewicht in der durch die Brückenschaltung 204 vervollständigten Widerstandsbrücke. Die selbstabgleiehende Bnjckenschaltung spricht darauf an uncf verändert die Lage der verstellbaren Gleitkontakte 236 und 24Z wodurch die Brücke wieder in das Gleichgewicht gebracht und gleichzeitig der interessierende Massenfluß, gekennzeichnet durch die Lage des Mittelions und die Stellung des Zeigers auf der Anzeigeskaki 238, angezeigt wird. Wenn der Massenflußvektor {/«, die dargestellte Richtung hat verursacht der in der Brückenschaltung 204 befindliche umsteuerbare Motor 234 eine Verschiebung der verstellbaren Gleitkontakte 236 und 242 nach rechts, so daß der Widerstand des jeweils rechts gelegenen Anteils der entsprechenden Potentiometer abnimmt und der Widerstand der jeweils links gelegenen Anteile dieser Potentiometer zunimmt, bis die Widerstandsbrücke wieder im Gleichgewicht ist. Der Massenfluß des Mediums w^;rd dann auf der Ableseskala 238 in ähnlicher W ise wie bei den vorausgehend erläuterten Ausführ ingsformen ange-

« zeigt.

Bei der in der Fig. Il dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine hochgradig richtungstreu arbeitende Vorrichtung, da sie nur auf die Verschiebung der Mittelionen des lonenstroms längs der Achsenrich-

*5 tung des Zylinders anspricht. Weiterhin gestattet auch die Ausführungsform der F i g. 11 ohne weiteres die in

Verbindung mit der Fig.-9 erwähnten Abwandlungen. Es ist für den Fachmann klar, daß die vorstehend

erläuterten Ausführungsformen, z. B. die Ausbildungen

so nach den F i g. 9— 11, in verschiedener Weise abgewandelt werden können. Beispielsweise kann es sich bei den zur Speisung der Ionen aussendenden Elektroden benutzten Potentialquellen um veränderliche Potentialquellen handeln, um eine Veränderung des Meßbc eichs, etwa in der in Verbindung mit der Fig.4 erläu orten Weise, zu ermöglichen, und/oder die Ionen aussendenden Elektroden können in Verbindung mit einem elektrostatischen Gitter zur Bildung eines Punktgiitersystems zur Anwendung gebracht werden, so daß das erzeugte Feld homogener gemacht werden kann, wenn dies zweckmäßig oder erforderlich sein sollte. Weiterhin können stromabgleichende Brücken anstelle der hier veranschaulichten Widerstandsbrücken benutzt werden.

Es ist somit festzustellen, daß die Erfindung eine einfach und billig herzustellende und einfach und zuverlässig arbeitende Massenflußmeßvorrichtung schafft, die mit bewährten elektronisc ien Differenzme-

thoden arbeitet und eine genaue Bestimmung des Massenflusses von Medien Ober weite Bereiche gestattet, ohne die Notwendigkeit einer Anwendung von gefahrbringenden Teilen oder einer genauen Messung bestimmter Zeitspannen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ionisationsmeßgerät zur Bestimmung des Massenflusses strömender Medien, mit einer Ionisierungseinrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung gerichteten Ionenflusses, mit einem im Medienstrom und der Ionisierungseinrichtung mit Abstand gegenüberliegend angeordneten Ionenkollektor, der je einen in Strömungsrichtung vor und hinter der Ionisierungseinrichtung ausgedehnten Bereich aufweist, und mit einer auf die von diesen beiden Bereichen aufgenommenen lonenteilströme ansprechenden Schaltung, dadurch gekennzeichnet,"daß die Ionisierungseinrichtung als eine nach dem Prinzip der Koronaentladung arbeitende Elektrode (14) ausgebildet ist, die im wesentlichen nur in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung ausgedehnt ist, daß die Kollektorbereiche aus je einer Oberfläche (16a, 16/>) bestehen, die gegeneinander durch einen schmalen Isolierspalt (15) voneinander getrennt sind, und daß eine Anordnung (18; 30, 32; 64; 74, 75; 82) vorgesehen ist zur Verschiebung des Auftreffbereichs der Ionen auf den Oberflächen. (16a, 166^ in der Strömungsrichtung, zur Kompensation der bei Vorliegen eines Massenflusses durch das Medium bewirkten Ionenablenkung derart, daß die von den Kollektoroberflächen (16a, 166J aufgefangenen Teilströme eine gleichbleibende Verteilung aufweisen, wobei die räumliche Verschiebung ein Maß für den Massenfluß des strömenden Mediums ist.

2. Ionisauonsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da·" die Anordnung zur Verschiebung des Auftreffboreichs der Ionen auf den Oberflächen (16a, \6bJ eine ί "ikrometerschraubeneinrichtung (18) aufweist.

3. lonisationsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Verschiebung des Auftreffbereichs der Ionen auf den Oberflächen (16a, 166,1 eine umsteuerbare Motoreinrichtung (30) aufweist.

4. lonisationsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Verschiebung des Auftreffbereichs der Ionen auf den Oberflächen (16a. 16tyeine elektrostatische lonenablenkeinrichtung (82) aufweist.

5. lonisationsmeßgerät nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Verschiebung des Auftreffbereichs der Ionen auf den Oberflächen (16a, i6b) eine magnetische lonenablenkeinrichtung (64; 74,75) aufweist.

6. lonisationsmeßgerät zur Bestimmung des Massenflusses strömender Medien, mit einer lonisierungseinrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung gerichteten lop.enflusses, mit einem im Medienstrom und der ionisierungseinrichtung mit Abstand gegenüberliegend angeordneten lonenkollektor, der je einen in Strömungsrichtung vor und hinter der Ionisierungseinrichtung ausgedehnten Bereich aufweist, und mit einer auf die von diesen beiden Bereichen aufgenommenen lonenteilströme ansprechenden Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisierungseinrichtung als eine nach dem Prinzip der Koronaentladung arbeitende Elektrode (90; 200) ausgebildet ist, und daß der Kollektor als ein mindestens in der Strömungsrichtung ausgedehnter elektrischer Leiter (92; 216) ausgebildet ist, der so an Brückenschaltungen (94; 204) angeschlossen ist, daß die Widerstandsabschnitte zwischen dem Auftreffmittelpunkt des Ionenstrahls und einem Paar von Anschlußpunkten (122/124; 222/224) an einem stromaufwärtigen und an einem stromabwärtigen Ende Zweige der Brückenschaltungen (94; 204) bilden, wobei die Widerstaridsdifferenz zwischen den Widerstandsabschnitten zur Messung de· Massenflusses des strömenden Mediums benutzt wird.

ίο

7. Ionisationsmeßgerät zur Bestimmung des

Massenflusses strömender Medien, mit einer Ii nisierungseinrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung gerichteten Ionenflusses, mit dnem im Medienstrom und der

rs Ionisierungseinrichtung mit Abstand gegenüberliegend angeordneten lonenkollektor, der je einen in Strömungsrichtung vor und hinter der Ionisierungseinrichtung ausgedehnten Bereich aufweist, und mit einer auf die von diesen beiden Bereichen aufgenommenen Ionenteilströme ansprechenden Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisierungseinrichtung als eine nach dem Prinzip der Koronaentladung arbeitende Elektrode (130) ausgebildet ist, und daß der Kollektor als ein in Strömungsrichtung flächenhaft ausgedehnter elektrischer Leiter (132) ausgebildet ist, der so an Brückenschaltungen (134, 136) angeschissen ist, daß die Widerstandsabschnitte zwischen dem Auftreffmittelpunkt des Ionenstrahls und mindestens zwei Paaren von Anschlußpunkten (154/156,158/160) an den jeweils stromaufwärtigen und stromabwärtigen Enden Zweige der Brückenschaltungen (134, 136) bilden, wobei die Widerstandsdifferenz zwischen den Widerstandsabschnitten zur Messung des Massenflusses des strömenden Mediums nach Betrag und Richtung benutzt wird.

8. lonisationsmeßgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Widerstandsdifferenz zwischen den Widerstandsabschnitten Differentialverstärkerschaltungen (120; 184,187; 230) angeschlossen sind, die die Stromdifferenz in den Widerstandsabschnitten verstärken.

9. lonisationsmeßgerät nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialausgänge der Differentialverstärkerschaltungen (120; 184, 187; 230) in selbstabgleichende Brückenschaltungen (94; 134,136; 204) einbezogen sind.