DE2320187C3 - Verfahren und Einrichtung zur laufenden Bestimmung des Verschmutzungsgrades der Oberfläche einer Sonde - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur laufenden Bestimmung des Verschmutzungsgrades der Oberfläche einer Sonde.

Bei Laboratoriums- oder sonstigen Testverfahren soll häufig der Grad der Verschmutzung von Flächen bestimmt werden. Ein solcher Test zeigt, welche Arten von Gegenmitteln verwendet werden können. Ferner kann er anzeigen, wenn die Verschmutzung einer Fläche eine Einrichtung, beispielsweise einen Wärmetauscher, unbrauchbar gemacht hat. Die Verschmutzung kann auf unterschiedliche Art bestimmt werden. Ein übliches Verfahren besteht darin, eine Sonde für eine vorgegebene Zeit Verschmutzungseinflüssen auszusetzen, sie dann aus dieser Umgebung zu entfernen und zur Bestimmung einer Materialansammlung zu wiegen. Dieses Verfahren kann nicht kontinuierlich durchgeführt werden und gibt keine Aussage darüber, ob die Fläche tatsächlich durch die Matcrialansammlung verschmutzt wurde.

Die kontinuierliche Durchführung von Testverfahren kann beispielsweise nach dem Prinzip der elektrischen Messung !lichtelektrischer Größen erfolgen. Verschiedene mögliche Arten solcher Messungen sind beispielsweise durch »Elektrische Messung nichlelektrischer Größen« von Grave, Auflage 1962, S. 14 bis 18 und S. 480 bis 485, bekannt. Es handelt sich dabei aber immer um eine direkte Beeinflussung einer elektrischen Größe durch eine mechanische oder um eine direkte Auswertung elektrischer Eigen-

ichaften von Medien, durch die auf deren andere tragungskoeffizienten maßgebende Beziehung direkt

Zustandsgrößen geschlossen werden kann. nachzubilden. Sie zeichnet sich durch einfachen Auf-

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe bau und besonders genaue Funktion aus.

zugrunde, die kontinuierliche Fe ^stellung des Ver- Es ist aber auch möglich, eine Einrichtung aufzu-

ichmutzungsgrades einer Sonde zu ermöglichen, um 5 bauen, die mit einer Konstantspannungsquelle arbei-

jamit beispielsweise die Verschmutzung von Flüssig- tei. Diese Einrichtung ist erfindungsgemäß derart

lceiten zu bestimmen, in denen auf einer Sonde Ver- ausgebildet, daß einem an eine Konstanlspannungs-

5chmutzungsschichten gebildet werden. quelle angeschalteten Widerstand ein Thermoelement

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist zur unmittelbar zugeordnet ist, dessen Thermospannung

Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart aus- io einem Verstärker mit einem die Temperaturcharakte-

gebildet, daß als Sonde ein mit einem Konstantstrom ristik des Thermoelements kompensierenden und die

bzw. mit eine'· Konstantspannung gespeister elek- Temperaturcharakteristik des Widerstands nachbil-

trischer Widerstand verwendet wird, an dem ein einer denden Verstärkungsfaktor zugeführt wird, daß die

Spannungs- bzw. Stromänderung proportionales Si- Ausgangsspannung des Verstärkers zusammen mit

gnal abgegriffen wird, dessen Temperaturabhängigkeit 15 Gleichspannung auf einen ersten Multiplizierer ge-

init einem in unmittelbarer Umgebung des Wider- führt ist, daß die Gleichspannung zusammen mit der

Standes mit dessen Temperaturcharakteristik erzeug- invertierten Ausgangsspannung des ersten Multipli-

ten temperaturproportionalen Signal kompensiert zierers auf die Eingänge eines Differenzverstärkers

wird und daß das kompensierte Signal zur Bestim- geführt ist, dessen Ausgangsspannung zusammen mit

mung des den Verschmutzungsgrad angebenden 20 einer an einem Vorwiderstand im Stromkreis des

Wärmeübertragungskoeffizienten des Widerstands Widerstands abfallenden Spannung auf einen zweiten

herangezogen wird. Multiplizierer geführt ist, und daß das Ausgangs-

Durch dieses Verfahren ist es möglich, die Menge signal dieses Multiplizierers einem mit der genannien auf einer Sondenfläche angesammelter Teilchen elek- Gleichspannung angesteuerten Teiler zugeführt ist, Irisch zu messen, ohne dabei die Teilchen selbst in 25 der eine den Wärmeübertragungskoeffizienten angecinen Meßstromkreis einzubeziehen. Hierzu wird der bcnde Ausgangsspannung liefert.
Wärmeübertragungskoeffizient ausgenutzt, da er den Andere Weiterbildungen und die mit der Erfindung Verschmutzungsgrad direkt angibt. Es wird dabei erziclbaren Vorteile werden in der folgenden Benicht nur eine Sonde in Form eines elektrischen Wider- Schreibung an Hand von Ausführungsbeispielcn und stands verwendet, sondern in der Umgebung dieser 30 an Hand der Figuren erläutert. Es zeigt
Sonde wird ein temperaturabhängiges Signal erzeugt, Fig. 1 die Schaltungsanordnung einer nach der welches nicht allein eine reine Temperaturkompen- Erfindung arbeitenden Meßvorrichtung unter Vcrsation, sondern auch direkt eine Beeinflussung des wendung einer Konslantstromquelle und
am Widerstand abgegriffenen Signals derart ermög- F i g. 2 die Schaltungsanordnung einer nach der licht, daß eine Ausgangsgröße erhalten wird, die als 35 Erfindung arbeitenden Meßvorrichtung unter Vereinziger variabler Parameter in die Formel zur Be- wendung einer Konstantspannungsquelle.
Stimmung des Wärmeübertragungskoeffizienten ein- Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel gesetzt werden kann. ist eine stabile, einstellbare Konstantstromquelle 1

Durch Anwendung des Verfahrens nach der Er- vorgesehen, an die ein elektrisch leitfähiger Prüf-

findung kann also auf eine aufwendige Gewichts- 40 ling 3 zusammen mit einem Strommesser angeschal-

messung verzichtet und der Verschmutzungsgrad tet ist. Ferner ist ein Spannungsmesser 47 vorgesehen,

einer Sonde kontinuierlich gemessen werden. Die zu Ein abhängig von der Temperatur eine Spannung

messende Substanz, also die jeweilige Verschmutzung, abgebendes Element 29 ist mit einem Teil 2 nahe

wird durch elektrischen Strom oder elektrische Span- dem Prüfling 3 angeordnet. Der Spannungsmesser 47

nung nicht beeinflußt und somit auch nicht geändert, 45 ist so eingestellt, daß Temperaturänderungen des

wie dies beispielsweise in bekannten Verfahren zur Prüflings 3 durch Umgebungseinflüsse kompensiert

elektrischen Messung nichtelektrischer Größen der werden.

Fall ist, die nach elektrolytischem Prinzip arbeiten. Die Konstant6tromquclle 1 hat einen ersten Aus-

Eine Einrichtung zur Durchführung des Ver- gang 31 und einen zweiten Ausgang 5, der an den fahrens ist in weiterer Ausbildung des Erfindungs- 50 Strommesser 22 angeschaltet ist. Der Prüfling 3 ist gedankens derart aufgebaut, daß einem an eine mit seinem ersten Anschluß 23 an den Ausgang 31 Konstantstromquelle angeschalteten Widerstand ein und mit seinem zweiten Anschluß 24 an den Strom-Thermoelement unmittelbar zugeordnet ist, dessen messer 22 angeschaltet. Der Strommesser 24 kann Thermospannung einem Verstärker mit einem die ein Amperemeter, ein Stromschreiber oder eine an-Tcmpcraturcharaktcristik des Thermoelements korn- 55 dcrc Stromauswertevorrichtung sein. Der Spannungs pensierenden und die Temperalurcharaktcristik des messer 47 kann ein Voltmeter, ein Spannungsschrei-Widerstands nachgebildeten Verstärkungsfaktor züge- bcr oder eine andere Spannungsmeßvorrichtung sein führt wird, daß die Ausgangsspannung des Verstär- Es könne;-, zwei getrennte Meßvorrichtungen odei kers zusammen mit einer vorbestimmten, der am eine kombinierte Meßvorrichtung verwendet werden Widerstand abfallenden Spannung entsprechenden ^fi° Ein als Differenzverstärker arbeitender Operations Spannung auf einen Multiplizierer geführt ist und verstärker Il ist mit seinem Ausgang 12 an dei daß die Ausgangspannung des Multiplizicrcrs und Spannungsmesser 47 angeschaltet. Der Verstärker 1! die am Widerstand abfallende Spannung auf die Ein- hat einen ersten Eingang 14. der mit dem Anschlul gänge eines Differcnzverstärkers geführt sind, der 24 des Prüflings 3 verbunden ist, und einen zweitei eine den Wärmeübertragungskoeffizienten angebende 65 Eingang 13, der mit dem Ausgang 58 eines Multi Ausgangsspannung liefert. " plizicrers 42 verbunden ist.

Diese Einrichtung arbeitet mit einer Konstant- Das Thermoelement 29 ist mit seiner Meßzelle :

stromquelle und ist geeignet, die für den Wärmeübcr- nahe dem Prüfling 3 bzw. der Sonde angeordnet

Vorzugsweise wird ein Thermoelement verwendet, es kann jedoch auch ein Thermistor mit einer Spannungsqucllc vorgesehen sein. Ein Operationsverstärker 15 hat Eingänge 16 und 17, die mit dem Thermoelement 29 verbunden sind. Zwischen dem Eingang 16 und dem Thermoelement 29 ist eine Kompcnsationsspanniingsqiielle 30 angeordnet. Der Verstärker 15 ist mit seinem Ausgang 18 an den ersten Eingang 40 des Multiplizierers 42 angeschaltet. Die Kompensationsspannung 30 dient zur Einstellung des Thermoelements 29 auf eine Bezugstemperatur. An Stelle einer Kompensationsspannung kann auch allein ein Thermoelement mit einem Verstärker verwendet werden, der intern mit einem entsprechenden Referenzwert verschen ist.

Eine variable Bezugsspannungsquelle 21 ist mit dem zweiten Eingang SO des Multiplizieren 42 verbunden. Ein weiterer Anschluß 51 des Multiplizierers 42 ist mit dem Bezugspunkt der Schaltung verbunden.

Ein neuartiges Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung eines eine Spannung liefernden Elementes, dessen temperaturempfindlicher Teil nahe der Sonde bzw. dem Prüfling 3 angeordnet ist und das das dem Spannungsmesser 47 zugefülirte Signal so einstellt, daß Temperaturänderungen in der Umgebung der Sonde 3 kompensiert werden.

Eine Spannung V₇- erscheint an der Sonde 3, wenn durch diese ein Strom / fließt. Der Widerstand der Sonde 3 steigt normalerweise mit zunehmender Temperatur an, so daß das Spannungssignal so eingestellt werden muß, daß sein Wert sich bei Temperaturänderungen der Umgebung nicht ändert.

Die verschiedenen Bestandteile der beschriebenen Schaltung sind bekannt. Das Thermoelement 29 ist eine Spannungsquelle, die Kompensationsspannung 30 ist auf eine bestimmte Bezugsspannung V_Tl. für das Thermoelement eingestellt. Der Verstärker 15 multipliziert die Eingangsspannung V_n, = _Λ, A T mit einem Verstärkungsfaktor λ₂Λλ,, wobei λ, der Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands der Sonde 3 bei einer Bezugstemperatur des Thermoelements und <λ, der Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands des Thermoelements bei derselben Temperatur ist. Der Multiplizierer 42 multipliziert die Eingangssignal an den Eingängen 40 und 50 und erzeugt ein Korrektursignal am Ausgang 58, durch das die Temperaturänderungen kompensiert werden. Der Anschluß 52 des Multipiizierers 42 ist mit dem Bezugspunkt der Schaltung verbunden, während der Anschluß 58 mit dem Eingang 13 des Operationsverstärkers U verbunden ist.

Der als Differenzverstärker arbeitende Operationsverstärker 11 verstärkt die Differenz der an seinen Eingängen auftretenden Spannungen.

Für einen allgemeinen Fall, in dem sich die Temperatur der Sondenumgebung ändert, ergibt sich an den Eingängen 16 und 17 des Verstärkers 15 eine Spannung V„, = λ, A T. Das Signal wird mit einem Faktor a₂\, multipliziert, so daß a₂AT am Eingang 40 des Multipiizierers 42 erscheint. Die Spannung λ.,ΑΤ wird mi) einer Bezugsspannung V_rcl der Spannungsquelle 21 im Multiplizierer 42 multipliziert, so daß ein Spannungssignal V_rpla₂A T am Ausgang 58 erscheint.

Eine Bezugstemperatur T₁. wird festgelegt, und die Spannungsquelle 30 wird so eingestellt, daß die Spannung am Eingang 40 des Multiplizierers 42 den Wert Null hat. Dann wird die Konstantslromquelle 1 so eingestellt, daß eine vorgegebene Spannung V₁, al der Sonde 3 erscheint. Die Bezugsspannung 21 win dann auf dieselbe Spannung V₁. eingestellt. Jcgliclv Tcmpcraluränderung, ausgehend von der Tempcratu 7',., ergibt dann ein Korrektursignal V₁. λ., (T-T₁) ai dem Ausgang 58 des Multipiizierers 42 und dami ein entsprechendes Eingangssignal am Eingang Y. des Verstärkers 11.

Jegliche Änderung der Umgebungstemperatur, di< die Spannung an den Eingängen 16 und 17 des Verstärkers 15 ändert, ändert auch die Spannung an den Eingang 14 des Verstärkers 11. Diese Spannung is

Vτ = V_e + ft₂ V₁. (T - Te) + A VK ,

wobei A VK jede Änderung der Spannung V_T bei einer Änderung des Wärmeübertragungskoeffizienten K angibt. Die Spannung an dem Ausgang 12 dei Verstärkers 11 ergibt sich durch den Verstärkungsfaktor G des Verstärkers 11, der den Wert 1 haben kann, multipliziert mit der Spannungsdifferenz an den Eingängen 13 und 14. Die Spannung am Spannungsmesser 47 ist dann V — G(V₁. + AVK). Wenn also eine Spannungsdifferenz am Eingang 14 auftritt, so gibt sie eine Spannungsänderung infolge einei Änderung des Wärnieübcrtragungskoeffizienten K an. Wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, ändert sich der Widerstand des Prüflings bzw. der Sonde 3 gegenüber einem Wert R₁. bei der Bezugstemperatur auf einen Wert R_c + \.₂R,,(T-Te) oder auf einen Wert R_c(\ -f /\„\T-Te]). Die entsprechende Spannung V₇- an der Sonde 3 ist dann

l-R_e(l +Oc₂[T-Te]) + AVK

V_e(\ +^₂[T-Te]) +AVK,
gleich V_c ist. Dieses Gesamt;

V₇ = V₀+ x₂ V_e(T - Te) + A VK

da I R₁, gleich V_e ist. Dieses Gesamtspannungssignal

wird dem Eingang 14 des Verstärkers 11 zugeführt, während das Temperaturkorrektursignal «₂ V_e (T-Te) des Multiplizierers 42 dem Eingang 13 des Verstärkers 11 zugeführt wird. Das erhaltene Spannungssignal ist temperaturkompensiert, so daß eine Änderung dieses Signals eine entsprechende Änderung des Wärmeübertragungskoeffizienten K angibt.

Der Wärmeübertragungskoeffizient K kann durch Auswertung der Spannung an der Sonde 3 genau bestimmt werden. Die allgemeine Formel zur Bestimmung ist:

~ (V-I-R_c)~F'

Dabei ist V = V_c + A VK und / der Konstantstrom durch die Sonde 3.

In F i g. 2 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, die nach der Erfindung unter Verwendung einer Konstantspannungsquelle arbeitet. Ein Thermoelement 129 ist mit seinem wärmeempfindlichen Teil

102 nahe einer Sonde 103 angeordnet. Das Signal für einen Strommesser 122 wird so eingestellt, daß Temperaturänderungen in der Umegbung der Sonde

103 kompensiert werden.

Eine Konstantspannungsquelle 101 hat einen ersten

Ausgang 131 und einen /weilen Ausgang 105. Hin Spannungsmesser 147 und der Strommesser 122 kiinnen Meßinstrumente. Schreiber ode ι andere MeK-vorriehtungen sein.

Vorzugsweise wird ein Thermoelement 129 verwendel, es kann jedoch auch ein Thermistor zusammen mil einer Spunnungsi|iielle vorgesehen sein. I-in Verstarker 115 hai Hingänge 116 und 117, die mit dem Thermoelement 129 verbunden sind. Hine Kompensalionsspannung 130 ist zwischen dem "Ihermoelement 129 und dem Hingang 116 voigtsehen. Der Verstärker 115 hat ferner einen Ausgang 118, der mit dem ersten Hingang 132 eines Multiplizierers 133 verbunden ist. Die Kompcnsationsspanniing 130 bestimmt eine Bezugsteniperalur I₁ l'ür das Ihermoelement 129. Hin Verstärker mit einem intern vorgesehenen Bezugswert für das Theimoelement kann gleichfalls vorgesehen sein.

Hine Bezugsspannungsciuelle 121 isi mn dem zweiten Hingang 134 ties Multiplizieiers 133 und mit dem ersten Eingang 170 eines Dilleren/\eistiiikeis 171 verbunden. Der Ausgang 174 des Verstärkers 171 ist mit dem ersten Hingang 150 eines Multiplizierers 142 verbunden. Der Hingang 151 des Multiplizierers 142 ist mit dem Bezugspunkt der Schaltung verbunden. Der Anschluß 123 eier Sonde 103 ist mit dem dritten Hingang 140 des Multipliz.icrcrs 142 verbunden. Der Multiplizierer 142 hat einen Ausgang 158. der mit dem /f-Eingang 161 eines Teilers 160 verbunden ist. Der Ausgang 152 des Mulliplizierers 142 isi mil dem Bezugspunkt der Schaltung verbunden. Hine Spannungsquelle 12Γ ist mil dem /i-Hingang 163 des Teilers 160 verbunden. Der Hingang 162 und der Ausgang 164 des Teilers 160 sind mit dem Bezugspunkt der Schaltung verbunden. Hin /1/ß-Ausgang 165 des "Teilers 160 ist mit einem Spannungsmesser 122 verbunden.

Hine konstante Spannung erscheint an der Sonde 103 und erzeugt durch diese einen Stromiluß. Da der Widerstand der Sonde 103 normalerweise mit zunehmender Temperatur ansteigt, muß das mit dem Meßinstrument 122 ausgewertete Stromsignal so geändert werden, daß keine Stromänderung infolge Temperaturänderungen der Umgebung der Sonde 103 auftritt.

Die verschiedenen Einzelelemente der Schallung sind bekannt. Der Verstärker 115 multipliziert die Eingangsspannung V₁,, mit einem Faktor W wobei v, der Temperaturkoeffizient des Widerstandes der Sonde 103 bei einer Bezugstemperatur und λ, der Temperaturkoeffizient des Thermoelements 129 bei derselben Temperatur ist. Der Multiplizierer 133 multipliziert die Signale des Verstärkers 115 und der Spannungsquellc 121. Der Multiplizierer 142 multipliziert die Signale des Anschlusses 161 mit Signalen des Anschlusses 163 und erzeugt ein Temperaturkompensationssigna].

Der Differenzverstärker 171 multipliziert die Differenz der an seinen Hingängen auftretenden Spannungen.

Wenn sich in einem allgemeinen Fall die Temperatur der Sondenumgebung ändert, tritt an den Eingängen 116 und 117 des Verstärkers 115 eine Spannung V_n, a,J7" auf. Dieses Signal wird mit dem Faktor ν,'ι, multipliziert, und das Produkt erscheint mit dem Wert \., 17' am Eingang 132 des Multiplizieren 133. Das Spannungssignal K₁ der Spannungsquelle 121 erscheint an den Eingängen 134 und 170 lies Mulliplizierers 133 und des Verstärkers 171. Die Spannung v, I/ am Eingang 132 wird mit der Spannung K₁ am Eingang 134 des Multiplizicrers 133 multipliziert.

Die Spannung am inverlierenden Ausgang 135 des Mulliplizierers 133 hat dann den Wert \, 1'/T₁. Dieses Signal erscheint am Eingang 172 des Verstärkers 171. Es wird von der Spannung V_x am Eingang 170 subtrahiert, die Dillerenz wird mit dem Verstärkungsfaktor 1 multipliziert, so daß sich ein Signal am Ausgang 174 mit folgendem Wert ergibt:

G(V_x ■ ν,Κ, ΓΓ)
GK₁(I -I ν 17).

Dieses Signal wird dem Eingang 150 des Multiplizicrers 142 zugeführt.

Das Spannungssignal am Eingang 140 des Mulliplizierers 142 ist der Spannungsabfall am Widerstand 104. Wenn der Strom /_; der Ciesamlslrom von dem Anschluß 105 zum Anschluß 131 ist, so hai das Signal an dem Eingang 140 des Mulliplizierers 142 den Wert I₁-R. Für die Konstantspannimg I an der Sonde 103 kann dann die folgende Beziehung gelten:

K /,«,.(1 ■ λ, 17),

wobei R₁. der Widerstund tier Sonde 103 bei der Bez.ugslcmperatur, I₁ der (iesamlsirom durch die Schleife und \., der bereits beschriebene Wert ist. R₁. V/I, wobei / /,. ·ι II_K und /,. der Strom bei den Bezugsbedingungen sowie /_A· die Stromändcrung durch Änderungen des Wärmeiibertragungskoeffizienten K ist. Dann ist V --/,K//(l \-\.,AT), so daß sich durch Auflösung nach I_r ergibt

' 1 -I v, .17 '

Das Signal am Eingang 140 des Multiplizicrers 142 ist dann

,. 1Γ

Der Multiplizierer 142 multipliziert die Signale ar den Eingängen 140 und 150 folgendermaßen:

4- ».,ir)·

IR

. IT

= GlV_xR.

6o Das Ergebnis an dem Ausgang 158 wird den /!-Eingang 161 des Dividierers 160 zugeführt. Da Signal der Spannungsquelle 12Γ wird dem B-FJm gang 163 des Dividierers 160 zugeführt. Dieses Signa wird auf GV_x eingestellt. Wenn G den Wert 1 hai so können die Spannungsquellen 121 und 121' eim Spannungsquelle sein. Das Signal an dem /i/ß-Aus gang 165 des Dividierers 160 ist dann:

GV,

Dies ist ein Spannungssignal, das direkt mit einer Voltmeter 122 abgelesen werden kann. Da R ein

^r)0? 686/30

Konstante ist, ist die Spannungsablesung dem Slroni proportional.

Der ausgewertete Strom / i->t gleich /,. /^. Eine Änderung des ausgewerteten Stroms / zeigt nur Änderungen des Würmcübcrtragungskoeffizienien K der Sonde 103 an.

Eine Ue/u»siemperalur T₁ wird festgelegt, und die Spannungst|uelle 130 wird so eingestellt, daß die Spannung am Eingang 132 des Multipli/icrers 133 den Wert Null erhält. Eine Änderung gegenüber dem Wert 7',. ergibt ein SIgIIaI(L₁K₁(T^--Te) an dem Ausgang 135 des Multiplizieren 133 und damit am Eingang 172 des Verstärkers 171. An dem Eingang 150 des Multiplizicrers 142 erscheint dann das Signal G(/,(l -I- \.\T-Te}).

Jegliche Änderung der Sondenumgebungstemperatur, die eine Änderung der Spannung an den Eingängen 116 und 117 des Verstärkers 115 zur Folge hat, erzeugt auch eine entsprechende Spannungsänderung am Eingang 140 des Multiplizierers 142 mit dem Wert

IrR -

IR

1 !

- Te)

Die Spannung am Ausgang 158 des Multiplizierers 142 ist das Produkt beider Ausdrücke und hat den Wert ClVR, so daß das Voltmeter 122 den Strom / anzeigt.

Wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, so ändert sich der Widerstand der Sonde gegenüber dem Wert R₁, für die Bezugstemperatur T₁, auf den Wert R₁. -Ί- \.₂R_e(T-Te), wodurch der Strom /·/■

durch den Widerstand 104 geändert wird. Die entsprechende Spannung am Widerstand 104 ist

I₁ R -

IR

1 + λ₂ (T - Te)

und erscheint am Eingang 140 des Multiplizierers 142. Der Strom / ist gleich /,. I MK. Die Spannung am Eingang 150 des Multiplizicrers 142 hat den

ίο Wert 0"K₁(I -i- \.,[T-Te]). Das Signal am Ausgang 165 des Dividierers 160 hat den Wert IR, wobei R eine Konstante ist, die durch entsprechende Eichung des Voltmeters 122 leicht beseitigt werden kann. Wenn K konstant ist, so ist / =/,,, der Bezugsslrom durch die Sonde. Wenn sich K geändert hat, so ist I'-1, + AI₁₁.

Der Wärmeübertragungskoeffizient K kann folgendermaßen genau bestimmt werden:

_K^ Vl*, R,

(V-IRjF'

wobei V die Konstantspannung an der Sonde und / der kompensierte und ausgewertete Strom ist.

Jeder der dargestellten Verstärker hat seine eigene Speisestromquelle mit zugehörigen Gegenkopplungen und kann in üblicher Weise aufgebaut sein. Es können auch andere übliche temperaturempfindliche Vorrichtungen vorgesehen sein. Die Erfindung ist auch dann anwendbar, wenn die ausgewerteten Signale so eingestellt werden, daß Widerstandsänderungen der Sonden 3 oder 103 bei Temperaturänderungen kompensiert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur laufenden Bestimmung des Verschmutzungsgrades der Oberfläche einer Sonde, dadurch gekennzeichnet, daß als Sonde ein mit einem Konstantstroin bzw. mit einer Konstantstrornspannung gespeister elektrischer Widerstand verwendet wird, an dem ein einer Spannungs- bzw. Stromänderung proportionales Signal abgegriffen wird, dessen Temperaturabhängigkeii mit einem in unmittelbarer Umgebung des Widerstandes mit dessen Temperaturcharakteristik erzeugten temperaturproportionalen Signal kompensiert wird und daß das kompensierte Signal zur Bestimmung des den Verschmutzungsgrad angebenden Wärmeübertragungskoeffizienten des Widerstands herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem mit einem Konstantstrom gespeisten Widerstand eine Spannung abgeleitet wird, die zusammen mit einer temperaturproportionalen Spannung, die die Temperaturcharakteristik des Widerstands aufweist, einer Differenzbildung unterzogen und deren Ergebnis tür Bestimmung des Wärmeübertragungskoeffirienten herangezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des mit einer Konstantspannung gespeisten Widerstands ein Spannungsabfall erzeugt wird, der zusammen mit einer temperaturproportionalcn Spannung, die die Temperaturcharakteristik des Widerstands aufweist, einer Multiplikation unterzogen und deren Ergebnis zur Bestimmung des Wärmeübertragungskoefflzienten herangezogen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturproportionale Spannung durch ein Thermoelement oder einen Thermowiderstand erzeugt wird, dessen Ausgangsspannung mit einem Faktor a,/», verstärkt wird, wobei ^₁ der Temperaturkoeffizient des Thermoelements bzw. Thermowiderstands und <v, der Temperaturkoeffizient des Widerstands ist.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem an eine Konstantstromquelle (1) angeschalteten Widerstand (3) ein Thermoelement (2) unmittelbar zugeordnet ist, dessen Thermospannung einem Verstärker (15) mit einem die Temperaturcharakteristik des Thermoelements (2) kompensierenden und die lemperaturcharakteristik des Widerstands (3) nachbildenden Verstärkungsfaktor zugeführt wird, daß die Ausgangsspannung des Verstärkers (15) zusammen mit einer vorbestimmten, der am Widerstand (3) abfallenden Spannung entsprechenden Spannung auf einen Multiplizierer (42) geführt ist und daß die Ausgangsspannung des Multiplizierers (42) und die am Widerstand (3) abfallende Spannung auf die Eingänge eines DifTerenzverstärkers (11) geführt sind, der eine den Wärmeübertragungskoeffizienlen angebende Ausgangsspannung (47) liefert.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einem an eine Konstantspannungsquelle (101) angeschalteten Widerstand (103) ein Thermoelement (102) unmittelbar zugeordnet ist, dessen Thermospannung einem Verstärker (115) mit einem die Temperaturcharakteristik des Thermoelements (102) kompensierenden und die Temperaturcharakteristik des Widerstands (103) nachbildenden Verstärkungsfaktor zugeführt wird, daß die Ausgangsspannung des Verstärkers (115) zusammen mit einer Gleichspannung (121) auf einen ersten Multiplizierer (133) geführt ist, daß die Gleichspannung (121) zusammen mit der invertierten Ausgangsspannung des ersten Multiplizierers (133) auf die Eingänge eines DifTerenzverstärkers (171) geführt ist, dessen Ausgangsspannung zusammen mit einer an einem Vorwidtrstand (104) im Stromkreis des Widerstands (103) abfallenden Spannung auf einen zweiten Multiplizierer (142) geführt ist und daß das Ausgangssignal dieses Multiplizierers (142) einem mit der genannten Gleichspannung (12Γ) angesteuerten Teiler (160) zugeführt ist, der eine den Wärmeübertragungskoeffizienten angebende Ausgangsspannung (122) Meiert.

7 Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des Thermoelements (2, 102) eine Kompensationsspannungsquelle (30, 130) angeordnet ist, die für eine vorgegebene Temperatur in der Umgebung des Widerslands (3, 103) eine Kompensationsspannung liefert, so daß am Ausgang eines Verstärkers (15, 115) eine Ausgangsspannung mit dem Wert Null entsteht.