DE2456384A1 - SENSING ELEMENT FOR ELECTRIC MEASUREMENT OF INCLINATIONS - Google Patents

SENSING ELEMENT FOR ELECTRIC MEASUREMENT OF INCLINATIONS

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DE2456384A1 DE19742456384 DE2456384A DE2456384A1 DE 2456384 A1 DE2456384 A1 DE 2456384A1 DE 19742456384 DE19742456384 DE 19742456384 DE 2456384 A DE2456384 A DE 2456384A DE 2456384 A1 DE2456384 A1 DE 2456384A1
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Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH Ο —8 MÜNCHENDipl.-Ing. H. MITSCHERLICH Ο —8 MUNICH

DipL-ing. K. GUNSCHMANN S*in-.dorfstraBe DipL-ing. K. GUNSCHMANN S * in-.dorfstrasse

Dr. rer. not. W. KÖRBER ^ r« ·»«»Dr. rer. not. W. KÖRBER ^ r «·» «» Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERSDipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE ' · NOV.. 197.4.PATENTANWÄLTE ' · NOV .. 197.4.

Dr.Kö/NeDr.Kö / Ne

CONTRAVES AG.
Zürich/Schweiz
CONTRAVES AG.
Zurich, Switzerland

Schaffhauserstr. 58oSchaffhauserstr. 58o

PatentanmeldungPatent application

.Fühlelement zur elektrischen Messung von Neigungen. Sensing element for electrical measurement of inclinations

Die Erfindung betrifft eine Libelle oder Fühlelement zur elektrischen Messung von Neigungen bzw. zum Bestimmen des wahren Lots bei ruhenden Körpern und des Scheinlots bei bewegten Körpern. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Fühlelement zur Lotbestimmung durch Messen einer in Abhängigkeit der Verkantung ändernden elektrischen Impedanz zwischen flächigen Elektroden, die mit einer in einem Behälter enthaltenen Flüssigkeit in Kontakt und mit je einem von aussen kontaktierbaren Elektrodenanschluß verbunden sind.The invention relates to a level or sensing element for electrical measurement of inclinations or for determining the true perpendicular for bodies at rest and the apparent perpendicular for moving bodies. In particular concerns the Invention a sensing element for determining the perpendicular by measuring an electrical that changes as a function of the tilt Impedance between flat electrodes that are connected to a liquid contained in a container are in contact and each connected to an externally contactable electrode connection.

Es sind solche Fühlelemente bekannt, die in der Form von Röhrenlibellen zum Anzeigen der Neigung in nur eine Richtung und in der Form von Dosenlibellen zum Anzeigen der Neigung in allen Richtungen ausgebildet sind. Es ist bekannt, zur Herstellung solcher Fühlelemente in Kombination mit Elektroden aus gut leitendem Material eine Elektrolytlösung von guter Leitfähigkeit zu verwen-There are such sensing elements are known in the form of tubular vials for displaying the inclination in only one Direction and in the form of circular vials for indicating the inclination in all directions. It is known for the production of such sensing elements in combination with electrodes made of highly conductive material to use an electrolyte solution of good conductivity

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■Sfl98?77 nan■ Sfl98? 77 nan

den, beispielsweise eine Lösung eines Alkalihalogenide in einem Alkohol, und den Behälter mit dieser Lösung teilweise zu füllen, wobei eine Gasblase übrigbleibt, deren Position die Stromlinien zwischen den Elektroden und somit die gemessene Impedanz bestimmt; die Änderung der Impedanz zwischen zwei Elektroden wird in Abhängigkeit der Verkantung des Fühlelements durch die Änderung der Gleichgewichtsposition der Flüssigkeit bzw. der Gasblase im Behälter erzeugt. Es ist auch bekannt, Elektroden in eine elektrisch isolierende Wandung des Behälters einzulassen und die der Flüssigkeit zugewandte Seite dieses Gebildes als Ausschnitt einer hohlen kugel- oder ringförmigen Oberfläche zu formen. Auf eine gegenüberliegende Wandung wird oft eine sogenannte Basiselektrode angebracht, wobei die mit Elektroden versehenen Wandungen mindestens eine gemeinsame, in Normalstellung vertikale Symmetrieebene aufweisen. Die einzelnen Elektrodenanschlüsse werden mit den entsprechenden Elektroden durch Leitungen verbunden, die durch die Wandungen durchgeführt werden, sofern nicht Elektrode, Leitung und Elektrodenanschluß aus einem einzigen Teil bestehen, der in der Wandung verkittet liegt und sie durchquert.the, for example a solution of an alkali halide in an alcohol, and the container with this solution partially to fill, leaving a gas bubble, the position of which defines the streamlines between the electrodes and thus determines the measured impedance; the change in impedance between two electrodes will depend on the Tilting of the sensing element due to the change in the equilibrium position of the liquid or gas bubble generated in the container. It is also known to let electrodes in an electrically insulating wall of the container and the side of this structure facing the liquid as a section of a hollow spherical or ring-shaped surface to shape. A so-called base electrode is often attached to an opposite wall, with the walls provided with electrodes have at least one common plane of symmetry that is vertical in the normal position exhibit. The individual electrode connections are connected to the corresponding electrodes by cables, which are passed through the walls, unless the electrode, line and electrode connection consist of a single part that lies cemented in the wall and traverses it.

Die Anforderungen bezüglich der geometrischen Form und Position der Elektroden"und der Wandungen stehen in direktem Zusammenhang mit der erwünschten Präzision der Neigungsmessung und werden besonders durch den Trend zur· Miniaturisierung der Fühlelemente verschärft. Als Fühlelement-Kennlinie, d. h. als Variation der gemessenen Impedanz in Abhängigkeit der Verkantung, wird eine vorgegebene, meist lineare Funktion angestrebt, wobei es schwierig ist, die Abweichung der Kennlinie von der Linearität sowie den Einfluss der Temperatur, welche über die Ausdehnung der Flüssigkeit die Dimension derThe requirements regarding the geometric shape and position of the electrodes "and the walls are in directly related to the desired precision of the inclination measurement and are particularly due to the trend tightened for the miniaturization of the sensing elements. as Sensing element characteristic, d. H. as a variation of the measured impedance depending on the tilt, a predetermined, mostly linear function is sought, whereby it is difficult to determine the deviation of the characteristic from the Linearity as well as the influence of temperature, which over the expansion of the liquid the dimension of the

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Gasblase beeinflusst, möglichst klein zu halten.Dazu ■ kommen Anforderungen an Dichtigkeit, an Korrosionsbeständigkeit, an mechanischer Beständigkeit usw. Angesichts all dieser Anforderungen sind das Einsetzen und Verkitten der Elektroden in die Wandungen und das Schleifen dieser Gebilde auf die erwünschte präzise Form ziemlich schwierige und kostspielige Pertigungsvorgänge, bei denen trotz aller Maßnahmen eine hohe Ausschußquote und eine ungenügende Zuverlässigkeitsrate' des Erzeugnisses in Kauf zu nehmen sind.Keeping the gas bubble as small as possible. In addition ■ Requirements for tightness, corrosion resistance, mechanical resistance, etc. come in view of all these requirements are the insertion and cementing of the electrodes in the walls and that Grinding these structures to the required precise shape rather difficult and costly manufacturing operations, in which, despite all the measures, a high reject rate and an inadequate reliability rate of the product are to be accepted.

Es ist bekannt, die durch das Einsetzen und Verkitten der Elektroden in die Wandungen und das Schleifen dieser Gebilde entstehenden Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, daß die Elektroden aus als Paste oder Lack aufgetragenen Schichten ausgebildet sind, z. B. aus entsprechend aufgetragenen Platin- oder SiIberschichten. Dies ermöglicht zwar, aus je einer und der gleichen Schicht je eine Elektrode, einen zugehörigen Elektrodenanschluß und eine diese verbindende Leiterbahn auszubilden, wobei die Leiterbahnen vom Innern des Behälters nach außen an Verklebungsstellen hindurchgeführt werden, an welchen die zu einem Behälter zusammengefügten Bestandteile des Fühlelements in Berührung stehen. Bei dieser Lösung· ist aber nachteilig, dass bei gewissen Anwendungen z. B. im Militärbereich zum Horizontieren eines Geschützes die erforderliche geometrische Präzision des !Fühlelements wegen der Schichtdicke und Rauhigkeit der als Paste oder Lack aufgetragenen Elektroden bei weitem nicht erreichbar ist; dies betrifft sowohl die Präzision der 3?orm der inneren Wandung des Behälters im Bereich der Elektroden wie die Präzision des Zusammenfügen des Behälters an den Verklebungsstellen im Bereich der Leiterbahnen. Anderer-It is known to be made by inserting and cementing of the electrodes in the walls and the grinding of these structures to avoid the difficulties that arise, that the electrodes are formed from layers applied as paste or lacquer, e.g. B. from plotted accordingly Platinum or silver layers. this makes possible indeed, from one and the same layer each one electrode, one associated electrode connection and to form a connecting conductor track, the conductor tracks from the inside of the container to the outside Adhesive points are passed through, at which the components of the joined together to form a container The sensing element are in contact. In this solution · is but disadvantageous that in certain applications, for. B. in the military to level a gun the Required geometric precision of the sensing element because of the layer thickness and roughness of the paste or Electrodes applied to varnish are far from attainable; this applies to both the precision of the 3? orm of the inner Wall of the container in the area of the electrodes such as the precision of joining the container to the Bonding points in the area of the conductor tracks. Another-

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seits ist auch nachteilig, daß die Haftfestigkeit der aufgetragenen Schichten u.a. bei der erwähnten Anwendung den Anforderungen nicht genügt.on the other hand is also disadvantageous that the adhesive strength of the The applied layers, among other things, do not meet the requirements for the application mentioned.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Konstruktion eines Fühlelements zu schaffen, welche ein wesentlich preisgünstigeres Fertigungsverfahren ermöglicht und nicht nur bestehende Anforderungen zufriedenstellender erfüllt, sondern auch noch die Anpassung der Fühlelement-Kennlinie an den Anwendungszweck durch eine freiere Wahl der Elektrodenform verbessert.The object of the invention is to provide a novel construction of a sensing element which is an essential allows cheaper manufacturing processes and not only meets existing requirements more satisfactorily, but also the adaptation of the sensing element characteristic to the application by a free choice of the electrode shape improved.

Es wurde gefunden, daß die Lösung dieser Aufgabe durch Verwendung der sogenannten Dünnschichttechnik erleichtert wird. Unter Dünnschichten, wie sie beispielsweise in der Herstellung von elektronischen Bauelementen verwendet werden, versteht man solche Schichten, die auf einer" Unterlage gebildet werden, wobei die Schichtdicke üblicherweise unterhalb 5 μ und meist im Bereich von 0,01 bis 1 a. bleibt. Die zum Bilden von Dünnschichten in Betracht kommende Verfahren sind beispielsweise das Aufdampfen, das Zerstäuben, das Galvanisieren, das chemische Abscheiden, das Auftragen von Paste, wobei andere, dem Stand der Technik entsprechende Verfahren keineswegs ausgeschlossen sind, wie beispielsweise das Anodisieren zum Bilden von isolierenden Dünnschichten auf gewissen Metallen. Hingegen sind hiervon die sogenannten Dickschichten ausgeschlossen, die u.a. durch Auftragen von Paste oder Lack z. B. im Siebdruckverfahren gebildet werden, und deren Dicke typisch im Bereich von 20 u liegt.It has been found that the solution to this problem is made easier by using what is known as thin-film technology will. Under thin layers, such as those in the Manufacture of electronic components are used, one understands those layers that are on a " Underlay are formed, the layer thickness usually below 5 μ and usually in the range of 0.01 up to 1 a. remain. Those used to form thin layers in Processes to be considered are, for example, vapor deposition, sputtering, electroplating and chemical Deposition, the application of paste, whereas other, state-of-the-art processes are by no means excluded, such as anodizing to form insulating thin layers on certain Metals. On the other hand, the so-called thick layers are excluded from this, which are caused, among other things, by the application of Paste or varnish e.g. B. formed by screen printing, and their thickness typically in the range of 20 u lies.

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Erfindungsgemäß wird ein Fühlelement dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einer der Flüssigkeit zugewandten, elektrisch isolierenden Oberfläche einer Wandung des Behälters eine Elektrode als auf. dieser oberflächliche aufgetragene Dünnschicht ausgebildet ist.According to the invention, a sensing element is characterized in that at least one of the liquid facing, electrically insulating surface of a wall of the container as an electrode. this superficial applied thin layer is formed.

Solche als Dünnschicht aufgetragene Elektroden sind nicht wesentlich über die Oberfläche der Wandung erhaben; die um die Dicke der Elektrodenschicht stattfindende Überhöhung der Elektrodenoberfläche hat im wesentlichen keine Auswirkungen auf die Gleichgewichtsposition der Flüssigkeit bzw. der Gasblase.Such electrodes applied as a thin layer are not substantially raised above the surface of the wall; the elevation occurring around the thickness of the electrode layer the electrode surface has essentially no effect on the equilibrium position of the liquid or the gas bubble.

In einer bevorzugten Ausbildung der als Dünnschicht aufgetragenen Elektroden sind diese mehrschichtig beschaffen. Auf der äusseren, der Wandung abgekehrten Seite des mehrschichtigen Elektrodengebildes befindet sich eine aufgedampfte, elektrochemisch aktive schwarze Schicht, welche nach dem Aufdampfen vorteilhafterweise galvanisch behandelt ist.In a preferred embodiment of the electrodes applied as a thin layer, these are made of multiple layers. On the outer side of the multilayer, facing away from the wall The electrode structure is a vapor-deposited, electrochemically active black layer, which is advantageously electroplated after the vapor deposition.

Mit solchen elektrochemisch aktiven schwarzen Schichten lassen sich eine bessere Benetzung durch die Libellenflüssigkeit sowie,eine Verringerung des Übergangswiderstandes zwischen den Elektroden und der Flüssigkeit erreichen. With such electrochemically active black layers, better wetting by the dragonfly liquid can be achieved and to achieve a reduction in the contact resistance between the electrodes and the liquid.

In einer Libelle mit nach dieser Ausbildung beschaffenen Elektroden bestehen diese beispielsweise aus a) einer bis zu etwa 0,2 η. dicken Haftschicht aus 50 : 50 Hi-Cr-Legierung; b) einer bis zu etwa 0,06 u." dicken Schutz-In a vial with electrodes made according to this training, these consist, for example, of a) one to to about 0.2 η. thick adhesive layer of 50:50 Hi-Cr alloy; b) one up to about 0.06 u. "thick protective

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schicht aus Gold; und c) einer bis zu etwa 1,1 u dicken Schicht aus Goldschwarz. Die Haftschicht und die Schutzschicht werden unter üblichen Vakuumbedingungen aufgedampft. Das Aufdampfen der Goldschwarzschicht erfolgt bei Anwesenheit von Stickstoff- oder Helium-Restgas im Druckbereich von 0,1 bis 2 Torr mit hoher Aufdampfgeschwindigkeit. Als Gas ist auch z. B. Argon verwendbar, und die schwarzen Beläge können statt aus Gold auch aus anderen Edelmetallen wie z. B. Platin, Iridium, Rhodium, Osmium usw. oder auch aus gewissen Übergangselementen wie z. B. Antimon, Wismut usw. sowie aus deren Legierungen bestehen.layer of gold; and c) one up to about 1.1µ thick Layer of gold black. The adhesive layer and the protective layer are vapor-deposited under conventional vacuum conditions. The vapor deposition of the gold black layer takes place in the presence of nitrogen or helium residual gas in the Pressure range from 0.1 to 2 Torr with high evaporation rate. The gas is also z. B. Argon can be used, and the black coverings can be made of other precious metals such as gold instead of gold. B. platinum, iridium, rhodium, Osmium etc. or from certain transition elements such as z. B. antimony, bismuth, etc. and their alloys.

In einer anderen Ausbildung bestehen die Elektroden aus a) einer Haftschicht und b) einer Schutzschicht wie im vorangehenden Beispiel, ferner aus c) einer aufgedampften oder durch Zerstäuben gebildeten metallischen Plastinschicht, und d) aus einer galvanisch abgeschiedenen, bis zu etwa 1 u dicken Platinschwarz-Schicht. Die metallische Platinschicht unter c) kann auch galvanisch mit einer Dicke bis zu etwa 1 u gebildet werden.In another embodiment, the electrodes consist of a) an adhesive layer and b) a protective layer as in FIG previous example, also from c) a vapor-deposited or formed by sputtering metallic Plastin layer, and d) an electrodeposited platinum black layer up to about 1 u thick. The metallic platinum layer under c) can also be formed galvanically with a thickness of up to about 1 u.

Bei all diesen Beispielen bleibt die Gesamtdicke der Dünnschicht elektroden im wesentlichen unterhalb 5 V-- In all of these examples, the total thickness of the thin-film electrodes remains essentially below 5 V--

Mit den als Dünnschicht aufgetragenen Elektroden wird der Vorteil erreicht, daß die vom Wandungsmaterial und vom Elektrodenmaterial zu fordernden Eigenschaften voneinander unabhängig sind, so daß die Wahl der Materialien durch keine Forderung nach Kompatibilität eingeschränkt wird.With the electrodes applied as a thin layer, the The advantage achieved is that the properties to be demanded of the wall material and of the electrode material are mutually exclusive are independent, so that the choice of materials is not restricted by any requirement for compatibility will.

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Das Material einer "Wandung wird mit Vorteil vor dem Auftragen der Elektroden auf die gewünschte geometrische Form gebracht, es ist also nur homogenes Material zu ■bearbeiten und nicht, wie bei bekannten Ausführungen, ein inhomogenes Gebilde aus Isolier-, Elektroden- und Kittmaterial. Die mechanische Bearbeitung wird entsprechend erleichtert und verbilligt. Es ist bekannt, für das Material einer Wandung einen elektrisch isolierenden Stoff zu verwenden, auf welchem die erfindungsgemässen Elektroden aufgetragen sind: es wird meist Hartglas angewendet, das im Handel als Pyrex oder Duran wohlbekannt ist. Durch das erfindungsgemässe Auftragen . einer Elektrode als Dünnschicht wird aber auch die Variante ermöglicht, wonach eine Wandung aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist, beispielsweise aus einem korrosionsbeständigem Metall wie Tantal oder Edelstahl, oder noch aus Silizium.The material of a "wall is advantageously used before application of the electrodes brought to the desired geometric shape, so it is only homogeneous material too ■ edit and not, as with known designs, an inhomogeneous structure made of insulating, electrode and cement material. The mechanical processing will be accordingly easier and cheaper. It is known to use an electrically insulating material for the material of a wall To use substance on which the electrodes according to the invention are applied: it will mostly Tempered glass applied that is commercially available as Pyrex or Duran is well known. By applying according to the invention. an electrode as a thin layer is also the variant allows, after which a wall is formed from electrically conductive material, for example from a corrosion-resistant metal such as tantalum or stainless steel, or made of silicon.

In dieser Herstellungsweise ist erfindungsgemäß eine aus elektrisch leitendem Material bestehende Wandung des Fühlelements mindestens auf ihrer der Flüssigkeit" zugewandten Oberfläche von einem als Dünnschicht aufgetragenen, elektrisch isolierenden Material überzogen, wodurch eine Wandung mit elektrisch isolierender Oberfläche geschaffen ist.In this production method, according to the invention, one is off electrically conductive material existing wall of the sensing element at least on its "facing the liquid" Surface covered by an electrically insulating material applied as a thin layer, whereby a wall with an electrically insulating surface is created.

Das Auftragen solcher Isolierstoffe ist in der Dünnschichttechnik wohlbekannt. Angewendet werden z. B. das Zerstäuben von Oxiden im Hochfrequenzfeld oder das oxidative Zerstäuben von geeigneten oxidbildenden Metallen. Im Fall der Verwendung von Tantal und Silizium kann eine extrem dünne aber hochisolierende Oxidschicht durch Anodisieren gebildet werden. Auch Schichten aus Kunststoff können aufgetragen werden.The application of such insulating materials is well known in thin-film technology. Are used z. B. that Sputtering oxides in a high-frequency field or oxidative sputtering of suitable oxide-forming metals. If tantalum and silicon are used, an extremely thin but highly insulating oxide layer can be anodized are formed. Layers of plastic can also be applied.

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Der Vorteil dieser erfindungsgemässen Variante ist, daß für das Material der Wandung ein Stoff auf Grund dessen Beständigkeit, leichterer oder präziserer Bearbeitung und ähnlicher Eigenschaften ohne Einschränkung auf Grund des elektrischen Verhaltens gewählt werden kann. Dem Material der Wandung wird mit Vorteil zunächst die gewünschte geometrische Form gegeben, und erst danach wird die der Flüssigkeit zugewandte Oberfläche mit einer Isolierschicht versehen, auf welche die gegebenenfalls benötigte Anzahl Elektroden aufgetragen wird.The advantage of this inventive variant is that for the material of the wall a substance due to its durability, easier or more precise processing and similar properties can be selected without restriction on the basis of electrical behavior. To the The material of the wall is advantageously given the desired geometric shape first, and only then the surface facing the liquid is provided with an insulating layer on which the optionally required number of electrodes is applied.

Dank dem erfindungsgemässen Auftragen der Elektroden auf die elektrisch isolierende Oberfläche der Wandungen des Behälters kann die Form der Elektroden zum Erreichen der gewünschten Kennlinie optimiert werden.Thanks to the inventive application of the electrodes to the electrically insulating surface of the walls of the Container, the shape of the electrodes can be optimized to achieve the desired characteristic.

Es ist bekannt, daß die großstmögliche Steilheit einer linearen Kennlinie mit einem Elektrodensatz erreicht wird, das aus einer Basiselektrode und, für jede direkt zu erfassende Verkantungsebene, aus einem Paar annährend als Kreisflächen ausgebildeter Elektroden besteht, wobei einerseits das Elektrodenpaar und andererseits die Basiselektrode um eine gemeinsame Symmetrieebene symmetrisch sind. Bei dieser annährend kreisflächigen Form der Elektroden ist nachteilig, daß eine temperaturbedingte Änderung der Gasblasendimension sich stark auf die Steilheit der Kennlinie auswirkt.It is known that the steepest possible steepness is a linear characteristic is achieved with an electrode set, which consists of a base electrode and, for each, directly canting plane to be detected, consists of a pair of electrodes designed approximately as circular areas, wherein on the one hand the pair of electrodes and on the other hand the base electrode symmetrically about a common plane of symmetry are. With this approximately circular shape of the electrodes, it is disadvantageous that a temperature-related change the gas bubble dimension has a strong effect on the steepness of the characteristic curve.

Es ist auch bekannt, den Elektroden einen rechteckigen Umriß zu geben, wobei je ein Seitenpaar eines Rechtecks parallel zu einer Symmetrieebene des Fühlelementes verläuft. Insofern dieser Umriß einem schmalen StreifenIt is also known to give the electrodes a rectangular outline, each with a pair of sides of a rectangle runs parallel to a plane of symmetry of the sensing element. In so far this outline is a narrow strip

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gleichkommt, dessen Längsrichtung in der zu erfassenden Verkantungsebene liegt und dessen Enden relativ weit entfernt sind von der Abgrenzungslinie zwischen der Gasblase, der Elektrolytlösung und dem Behälter, ist die Kennlinie des. Fühlelements ziemlich unabhängig vom geometrischen Umriß des Streifens im Bereich dieser Enden; dadurch kann auf bekannte Weise diesen Enden eine beliebige, z. B. abgerundete Form gegeben werden. Nachteilig ist bei dieser Lösung, daß sie an die Dimension des Fühlelements Anforderungen stellt, die zu den Anforderungen der Miniaturisierung im Gegensatz stehen: der Einfluß der Gasblasendimension und die Abweichung von der Linearität'der Kennlinie werden nur dann kleingehalten, wenn die Breite der Elektrodenstreifen klein ist gegenüber deren Länge und.gegenüber der Gasblasendimension. equals, its longitudinal direction in the to be detected The canting plane lies and its ends are relatively wide away from the demarcation line between the gas bubble, the electrolyte solution and the container, is the Characteristic of the. Sensing element pretty much independent of the geometric outline of the strip in the area of these ends; thereby these ends can in a known manner any, e.g. B. rounded shape can be given. The disadvantage of this solution is that it affects the dimension of the sensing element has requirements that are in contrast to the requirements of miniaturization: the Influence of the gas bubble dimension and the deviation from the linearity of the characteristic curve are only kept small if when the width of the electrode strips is small compared to their length and compared to the gas bubble dimension.

Es wurde gefunden, daß eine lineare Kennlinie bei einer anderen, besonderen Form der Elektrodenflächen erreicht werden kann, wobei mit dieser besonderen Form der Einfluß der Gasblasendimension auf dre Steilheit der Kennlinie sehr vermindert wird.It has been found that a linear characteristic is achieved with a different, special shape of the electrode surfaces can be, with this particular shape the influence of the gas bubble dimension on the three steepness of the Characteristic is very reduced.

Erfindungsgemäß sind in einem Fühlelement mindestens zwei flächige Elektroden in an sich bekannter Weise als um eine in Normalstellung vertikale Ebene symmetrisches Paar einander zugeordnet, und der Umriß einer Elektrodenfläche ist der auf die Oberfläche, der Wandung senkrecht projizierte Umriß eines ebenen Vierecks, das aus einem zur Symmetrieebene parallele Seiten aufweisenden Rechteck durch Einsetzen von Kreisbogen mit zur Symmetrieebene zugewandter Konkavität anstelle der besagten Seiten abgeleitet ist.According to the invention, at least two flat electrodes are in a sensing element in a manner known per se as symmetrical about a normal vertical plane Pair associated with each other, and the outline of an electrode surface is the outline of a flat quadrangle projected vertically onto the surface, the wall from a rectangle having sides parallel to the plane of symmetry by inserting circular arcs with the Plane of symmetry facing concavity instead of said one Pages is derived.

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Vorzugsweise bestellen in einem Elektrodenpaar die Umrisse der Elektroden aus der Projektion zweier symmetrischer Vierecke, deren kreisbogenförmige Seiten als gleiche Bogen zweier gleichen, sich auf der Symmetrieebene schneidenden Kreise ausgebildet sind.. Preferably order the outlines in a pair of electrodes of the electrodes from the projection of two symmetrical quadrilaterals, the arcuate sides of which as equal arcs of two equal circles intersecting on the plane of symmetry are formed ..

Bei einer solchen Ausführung.des erfindungsgemässen Fühlelements werden die Impedanzen zweckmassigerweise zwischen der Basiselektrode, und je einer Elektrode des Elektrodenpaars als Glied einer in Normalstellung abgeglichener Brücke erfaßt, und der von der Verkantung verursachte Abgleichfehler entspricht' der Kennlinie des Fühlelements. Eine möglichst lineare Kennlinie und eine möglichst geringe Abhängigkeit der Kennlinie von der Gasblasendimension wird erreicht, wenn die Gasblase in Normalstellung etwa die Hälfte jeder Elektrode abdeckt. Das Fühlelement kann sowohl röhrenförmig mit einem einzigen Elektrodenpaar und einer Basiselektrode als auch dosenförmig mit zwei Elektrodenpaaren und einer Basiselektrode ausgebildet sein, wobei das Fühlelement im ersteren Fall eine, im letzteren Fall zwei zueinander senkrechte Symmetrieebenen aufweist; Varianten mit drei oder mehr Elektrodenpaaren und Symmetrieebenen sind zwar nicht besonders zweckmässig, jedoch nicht ausgeschlossen.In such an embodiment of the sensing element according to the invention the impedances are expediently between the base electrode and one electrode of the Electrode pair detected as a member of a bridge balanced in the normal position, and the one caused by the tilt Adjustment error corresponds to 'the characteristic curve of the sensing element. A characteristic that is as linear as possible and a The lowest possible dependence of the characteristic on the gas bubble dimension is achieved when the gas bubble is in Normal position covers about half of each electrode. The sensing element can be tubular with a single pair of electrodes and a base electrode as well Can-shaped with two pairs of electrodes and a base electrode be formed, the sensing element in the former case one, in the latter case two perpendicular to each other Has planes of symmetry; Variants with three or more electrode pairs and planes of symmetry are not particularly useful, but not excluded.

Mit dem erfindungsgemässen Auftragen der Elektroden als Dünnschichten auf die elektrisch isolierende Oberfläche der Wandungen des Behälters wird es auch möglich, durch Anwendung anderer Elektrodenumrisse diverse nicht-lineare Kennlinien zu erzielen, beispielsweise und je nach Anwendungszweck quadratische, logarithmische und sonstige Kennlinien. Dank der mit der Dünnschichttechnik erreichbaren Präzision der Elektrodenumrisse werden nicht nurWith the application according to the invention of the electrodes as thin layers on the electrically insulating surface of the walls of the container, it is also possible to use different electrode outlines to create various non-linear To achieve characteristics, for example and depending on the application, square, logarithmic and other Characteristics. Thanks to the precision of the electrode outlines that can be achieved with thin-film technology, not only

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die erwähnten neuen Möglichkeiten eröffnet, auch die Reproduzierbarkeit der Erzeugnisse wird gegenüber den bekannten Ausführungen wesentlich erleichtert und verbessert. ·opens up the new possibilities mentioned, including the The reproducibility of the products is considerably facilitated and improved compared to the known designs. ·

Ein weiterer Torteil des erfindungsgemässen Auftragens der· Elektroden als Dünnschichten ist, daß zur Verbesserung deren Haftfestigkeit und der Korrosionsbestän-rdigkeit die Elektroden auf in der Dünnschichttechnik bekannte Weise mehrschichtig sein können. Es sind praktisch alle bekannten Kombinationen einer haftverbessernden unteren Schicht und einer elektrisch und chemisch vorteilhaften oberen Schicht anwendbar; beispielsweise wird auf einer Wandung aus Hartglas eine Dünnschicht, aufgetragen, die aus einer unteren Schicht aus Nickel-Chrom-Legierung und einer oberön Schicht aus Gold oder Platin besteht. Es sind viele isolierende Kunststoffe bekannt, die durch das Auftragen gewisser Dünnschichten beispielsweise-aus Aluminium oder· Gold nicht verletzt werden, so daß u.a. diese Metalle als untere Schicht verwendet werden können, um das Auftragen von Elektroden auf kunststoffbeschichtete Wandungen zu verbessern und die Anwendung solcher oberflächenisolierter-Wandungen zu erleichtern. " .Another gate part of the application according to the invention the · electrodes as thin layers are used to improve their adhesive strength and corrosion resistance the electrodes can be multilayered in a manner known in thin-film technology. It's practical all known combinations of an adhesion-improving agent lower layer and an electrically and chemically advantageous upper layer applicable; for example a thin layer is applied to a hard glass wall, those made of a lower layer of nickel-chromium alloy and a top layer of gold or platinum. There are many insulating plastics known that are not injured by the application of certain thin layers, for example made of aluminum or gold so that, among other things, these metals can be used as a lower layer for the application of electrodes to improve plastic-coated walls and the application of such surface-insulated walls to facilitate. ".

Wie bereits erwähnt, werden in den bekannten Ausführungen eines Fühlelements die einzelnen Elektrodenanschlüsse · mit den entsprechenden Elektroden durch Leitungen verbunden, die durch die Wandungen oder an Verklebungsstellen durchgeführt werden, was Schwierigkeiten in bezug auf die Herstellungskosten, die Präzision und die Zuverlässigkeit der Fühlelemente verursacht und in manchen Fällen die Anwendung von elektrisch leitendem MaterialAs already mentioned, in the known designs a sensing element the individual electrode connections connected to the corresponding electrodes by cables, which are carried out through the walls or at points of adhesion, which relates to difficulties on the manufacturing cost, precision and reliability of the sensing elements and in some Cases the application of electrically conductive material

9827/0804 - 129827/0804 - 12

für die Wandungen des Behälters praktisch ausschließt. Es wurde gefunden, daß die Lösung auch dieser Probleme durch Verwendung der Dünnschichttechnik erleichtert wird.for the walls of the container practically excludes. It has been found that the solution to these problems is also facilitated by using thin-film technology.

Erfindungsgemäß ist eine Elektrode mit einem zugehörigen .Elektrodenanschluß auf an sich bekannte Weise durch eine Leiterbahn elektrisch verbunden, die als Dünnschicht in an sich bekannter Weise auf elektrisch isolierende Oberflächenteile von zu einem Behälter zusammenfügbaren Bestandteilen des Fühlelements aufgetragen ist.According to the invention is an electrode with an associated .Elektrodenanschluss in a known manner by a Conductor track electrically connected as a thin film in a known manner on electrically insulating Surface parts of assemblable to a container components of the sensing element is applied.

Damit wird der Vorteil erreicht, daß die Leiterbahnen dank deren geringer Schichtdicke vom Innern des Behälters nach außen an Verklebungsstellen hindurchgeführt werden, an welchen die zu einem Behälter· zusammengefügten Bestandteile des Fühlelements in Berührung stehen, ohne die Präzision des Fühlelements zu beeinträchtigen.This has the advantage that the conductor tracks thanks to their low layer thickness, can be passed from the inside of the container to the outside at gluing points, at which the components of the sensing element assembled to form a container are in contact without affect the precision of the sensing element.

Es ist vorteilhaft, obschon nicht zwingend erforderlich, daß die Leiterbahnen und die Elektroden aus denselben Dünn schichten bestehen. Auch können die Leiterbahnen entweder freiliegend oder auf bekannte Weise durch eine darauf aufgetragene, elektrisch isolierende Dünnschicht abgedeckt sein. Im letzteren Fall kommen die Leiterbahnen nicht mit der Flüssigkeit in Kontakt, und sie tragen zur Elektrodenfläche nicht bei. Im ,ersteren Fall ist, wenn die in Kontakt mit der Flüssigkeit liegende Teilfläche der Leiterbahnen im Verhältnis zur Fläche der entsprechenden Elektroden klein ist, ein Abdecken nicht erforderlich; diese besonders günstige Ausführungsweise wird mit kurzen und schmalen Leiterbahnen erreicht.It is advantageous, although not absolutely necessary, that the conductor tracks and the electrodes are made of the same thin layers exist. Also, the conductor tracks can either be exposed or in a known manner through one thereon applied, electrically insulating thin layer be covered. In the latter case, the conductor tracks come not in contact with the liquid, and they do not add to the electrode area. In the former case, when the partial area of the conductor tracks in contact with the liquid in relation to the area of the corresponding electrodes is small, covering is not necessary; this particularly favorable embodiment is achieved with short and narrow conductor tracks.

— i 3 — $09827/0804- i 3 - $ 09827/0804

Durch, die Anwendung der Dünnschichttechnik ist noch, ein anderer, neuartiger Aufbau eines Fühlelements möglich. Es ist in der Dünnschichttechnik "bekannt, durch. Auftragen von gewissen Legierungen wie z. B. Nickel-Chrom-Legierungen Schichten zu schaffen, auf deren Oberfläche zwischen zwei beliebigen Stellen ein wesentlich grösserer elektrischer Widerstand gemessen werden kann als zwischen zwei gleich gelegenen Stellen auf der Oberfläche eines guten Leiters, z. B. einer dicken Kupferschicht. Das gleiche Resultat kann durch Auftragen einer extrem dünnen Schicht eines auch guten elektrischen Leiters erreicht werden. Bei der Herstellung von Widerständen in der Dünnschichttechnik werden meist beide Parameter, die Schichtzusammensetzung und die Schichtdicke, nutzbringend eingesetzt.By, the application of thin film technology is still, a different, new construction of a sensing element possible. It is known in thin-film technology "by. Application of certain alloys such as B. nickel-chromium alloys to create layers on the surface between any two places a significantly greater electrical resistance can be measured than between two equally located points on the surface of a good conductor, e.g. B. a thick copper layer. That The same result can be achieved by applying an extremely thin layer of a good electrical conductor will. When manufacturing resistors using thin-film technology, both parameters, the Layer composition and layer thickness, used usefully.

Es wurde nun gefunden, daß in einem Fühlelement vorteilhafterweise ein ansehnlicher elektrischer Widerstand in den Elektroden lokalisiert ist und diese Elektroden von einer relativ gut leitenden Flüssigkeit auf einem variablen Anteil ihrer Fläche kontaktiert werden, wobei dieser Anteil dadurch praktisch kurzgeschlossen wird.It has now been found that in a sensing element, advantageously, a considerable electrical resistance in the electrodes is localized and these electrodes of a relatively good conductive liquid on a variable Proportion of their area are contacted, this proportion being practically short-circuited.

In dieser Herstellungsweise ist-ein Fühlelement srfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in Abwesenheit der Flüssigkeit der elektrische Widerstand zwischen zwei Stellen einer Elektrodenoberfläche wesentlich größer ist als bei Kontaktierung dieser Stellen durch die Flüssige keit.In this production method, a sensing element is according to the invention characterized in that in the absence of the liquid the electrical resistance between two Place an electrode surface is much larger than when contacting these points through the liquid speed.

Als Flüssigkeit kann Quecksilber verwendet werden, wodurch aber gewisse Hetalle wie Gold und Silber für die Aus-Mercury can be used as the liquid, but certain metals such as gold and silver are used for the

- 14- 509827/0804 - 14- 509827/0804

bildung der Elektroden ausgeschlossen sind- Bei genügend großem spezifischem Flächenwiderstand der Elektroden kann als Flüssigkeit auch eine an sich bekannte Fühlelement-Flüssigkeit, z. B. eine Alkalihalogenid-Lösung in einem Alkohol verwendet werden. Je nach Anwendungszweck des Fühlelements führen die zwischen organischen Lösungen und Quecksilber bestehenden Unterschiede in spezifischem Gewicht, Viskosität, Benetzungsvermogen usw. zur Wahl der einen oder der anderen Flüssigkeit, wodurch eine neue Möglichkeit für eine optimale Anpassung des Fühlelements an den Anwendungszweck gegeben ist.Formation of the electrodes are excluded - If the specific sheet resistance of the electrodes is high enough can also be a known sensing element liquid as a liquid, z. B. an alkali halide solution used in an alcohol. Depending on the intended use of the sensing element, the organic Solutions and mercury have differences in specific gravity, viscosity, and wetting power etc. to choose one or the other liquid, creating a new possibility for optimal customization of the sensing element is given to the application.

Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht und im nachstehenden beispielsweise erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated in the drawing and explained below, for example. Show it:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Fühlelements, im Schnitt, mit aus Dünnschichten bestehenden Elektroden, Leiterbahnen und Elektrodenanschlüssen versehen;Fig. 1 shows a first embodiment of a sensing element, in section, with consisting of thin layers Provide electrodes, conductor tracks and electrode connections;

Fig. 2 die Küvette des Fühlelements nach Fig, 1, im Schnitt, mit zur besseren Veranschaulichung sehr vergrößert eingezeichneten Schichtdicke der Dünn s chi cht en;FIG. 2 shows the cuvette of the sensing element according to FIG. 1, in section, with very much for better illustration enlarged layer thickness of the thin layers;

Fig. 3 die Abdeckung des Fühlelements nach Fig. 1., im Schnitt, mit zur besseren Veranschaulichung sehr vergrößert eingezeichneten Schichtdicke der Dünn s chi cht en;Fig. 3 shows the cover of the sensing element according to Fig. 1., in Section, with the layer thickness of the drawn in very enlarged for better illustration Thin layers;

Fig. 4- die Abdeckung des Fühlelements nach Fig. 1, in Draufsicht, eine erste Ausführungsform der Elektroden zeigend;Fig. 4- The cover of the sensing element according to Fig. 1, in Top view showing a first embodiment of the electrodes;

Fig. 5 die Abdeckung des Fühlelements nach Fig. 1, in Draufsicht, eine zweite Ausführungsform der Elektroden zeigend;Fig. 5 shows the cover of the sensing element according to Fig. 1, in Top view showing a second embodiment of the electrodes;

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform eines Fühlelements,6 shows a second embodiment of a sensing element,

509827/0804509827/0804

— "15 —- "15 -

im Schnitt, mit aus Dünnschichten bestehenden Elektroden, Leiterbahnen und Elektrodenanschlüssen versehen.in section, with electrodes, conductor tracks and electrode connections consisting of thin layers Mistake.

Im nachfolgenden bezieht sich Beispiel I auf Pig. 1, 2, 3 und 4; Beispiel II bezieht sich insbesondere auf Pig.. 4; Beispiel III bezieht sich insbesondere auf Fig. 5» auch Beispiel IV und Beispiel V entsprechen der Fig. 5; und Beispiel IT bezieht sich insbesondere auf Fig. 6. In allen Zeichnungen wird auf gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gedeutet.In the following, Example I refers to Pig. 1, 2, 3 and 4; Example II specifically relates to Pig .. 4; Example III relates in particular to FIG. 5. Examples IV and V also correspond to FIG Fig. 5; and example IT specifically relates to FIG. 6. In all drawings, the same elements are interpreted with the same reference numerals.

Beispiel IExample I.

Gemäß Fig. 1,2, 3 und 4- besteht ein Fühlelement in der Form einer Dosenlibelle aus einer Küvette 1 und einer Abdeckung 2, die zusammengefügt und verkittet den Behälter des Fühlelements bilden, wobei in Normalstellung die Abdeckung oberhalb der Küvette und im wesentlichen waagerecht zu liegen kommt. Beide Teile sind aus Hartglas (Kunststoffglas). Die Küvette ist annährend ein zylindrischer Hohlkörper mit Boden, dessen Durchmesser innen 24- mm und außen 28 mm beträgt. An einer Stelle der Verbindung zwischen Zylinder 11 und Boden 12 ist. ein abschmelzbarer Abfüilstutzen 3 vorgesehen. Der Boden 12 ist etwa 2 mm dick. Der obere Rand 13 des Zylinders 11 ist eben geschliffen. Die Abdeckung 2 ist annähernd ein flacher Zylinder, dessen obere Seite 21 eben und dessen untere Seite 22 als Kugelabschnitt von 360 mm Radius geschliffen und poliert ist. Am zylindrischen Rand 23 gemessen beträgt die Höhe 3 mm· Der Durchmesser beträgt 28 mm, so daß sich Küvette 1 und Abdeckung 2 im äußeren Durchmesser exakt aneinanderfügen.According to Fig. 1, 2, 3 and 4-, there is a sensing element in the Form of a circular level from a cuvette 1 and a cover 2, which are joined together and cemented the container of the sensing element, in the normal position the cover is above the cuvette and essentially comes to lie horizontally. Both parts are made of hard glass (plastic glass). The cuvette is almost a Cylindrical hollow body with a bottom, the diameter of which is 24 mm on the inside and 28 mm on the outside. At one point the Connection between cylinder 11 and base 12 is. a fusible filler neck 3 is provided. The floor 12 is about 2mm thick. The upper edge 13 of the cylinder 11 is just sanded. The cover 2 is approximately a flat cylinder, the upper side 21 of which is flat and its lower side 22 as a spherical section of 360 mm Radius is ground and polished. Measured at the cylindrical edge 23, the height is 3 mm · the diameter is 28 mm, so that cuvette 1 and cover 2 fit together exactly in terms of their outer diameter.

. - 16 509827/0804 . - 16 509827/0804

Alle Elektroden 40, 44 bestehen aus zwei durch Aufdampfen übereinander aufgetragenen Schichten, einer unteren etwa 0,15 V· dicken Schicht 41 aus 50 : 50 M-Cr-Legierung und einer oberen etwa 0,02 u dicken Goldschicht 42. Die Leiterbahnen 43, 45 bestehen aus dem gleichen Dünnschicht-Material und sind nicht abgedeckt. Die Basiselektrode 44 erstreckt sich über den ganzen Boden 12 ' im Innern der Küvette 1 und.eine 1 mm breite Leiterbahn führt von der Basiselektrode längs einer inneren Mantellinie des Zylinders 11 über den Rand 13 und längs einer äußeren Mantellinie bis zu einem etwa in halber Höhe gelegenen Fleck 46 von 5 mm Durchmesser, der als Elektrodenanschluß dient. Vier kreisförmige Elektroden 40 von 7 mm Durchmesser sind auf der unteren Seite 22 der Abdeckung 2 aufgetragen, und zwar im Viereck mit jeweils 7 mm Abstand vom Zentrum einer Elektrode bis zum Zentrum der Abdeckung. Von Jeder Elektrode 40 läuft radial nach außen eine 1 mm breite Leiterbahn 43, die sich über die entsprechende Mantellinie des Rands 23 und über die " obere Seite 21 der Abdeckung 2 bis zu einem Fleck 47 von 5 nun Durchmesser erstreckt, der als Elektrodenanschluß dient.All electrodes 40, 44 consist of two layers applied one above the other by vapor deposition, a lower one about 0.15 V * thick layer 41 of 50:50 M-Cr alloy and an upper approximately 0.02 .mu.m thick gold layer 42. The conductor tracks 43, 45 consist of the same thin-film material and are not covered. The base electrode 44 extends over the entire floor 12 ' inside the cuvette 1 and a 1 mm wide conductor track leads from the base electrode along an inner surface line of the cylinder 11 over the edge 13 and along one outer surface line up to a spot 46 of 5 mm diameter located about halfway up, which serves as the electrode connection serves. Four circular electrodes 40 of 7 mm in diameter are on the lower side 22 of the cover 2, in a square with a distance of 7 mm from the center of an electrode to the center the cover. From each electrode 40 a 1 mm wide strip conductor 43 runs radially outward and extends over the corresponding surface line of the edge 23 and over the "upper side 21 of the cover 2 up to a spot 47 of 5 now extends diameter, which is used as the electrode connection serves.

Die Küvette 1 und die Abdeckung 2 sind aufeinander durch übliches Epoxyharz 5 (Araldit) verkittet. Der daraus gebildete Behälter ist mit einer 1,5 %igen Lösung von LiCl in Äthanol 6 gefüllt, wobei eine Gasblase 7 übrigbleibt, die bei Raumtemperatur einen Durchmesser von etwa 14 mm Durchmesser aufweist. In einer optimalen Brückenschaltung wird bei Raumtemperatur und bei einer Speisespannung von 1 Volt (400 Hz) typisch eine lineare Kennlinie von 50 mV/mrad + 10 % erreicht.The cuvette 1 and the cover 2 are cemented to one another by conventional epoxy resin 5 (araldite). The one from it formed container is with a 1.5% solution of LiCl in ethanol 6 filled, leaving a gas bubble 7, which at room temperature has a diameter of about 14 mm in diameter. In an optimal bridge circuit, at room temperature and at a Supply voltage of 1 volt (400 Hz) typically achieves a linear characteristic of 50 mV / mrad + 10%.

- 17 509827/0804 - 17 509827/0804

Beispiel IIExample II

Gemäß Pig. 4- ist ein Fühlelement von dem im Beispiel Γ beschriebenen Fühlelement darin abweichend, daß der Durchmesser der auf der Abdeckung aufgetragenen vier Elektroden 5 ma beträgt und der Durchmesser der Gasblase etwa 16 mm beträgt. Es wird typisch eine lineare Kennlinie von 140 mV/mrad + 10 % erreicht.According to Pig. 4- is a sensing element of the one in example Γ described sensing element differing in that the diameter of the four applied to the cover Electrodes is 5 ma and the diameter of the gas bubble is about 16 mm. A linear characteristic curve of 140 mV / mrad + 10% is typically achieved.

Beispiel IIIExample III

Gemäss Fig. 5 ist ein Fühlelement von dem im Beispiel I beschriebenen «Fühlelement darin abweichend, daß eine andere Elektrodenform für die vier auf die Abdeckung aufgetragenen Elektroden angewendet wird. Diese Elektroden werden aus der senkrechten Projektion eines ebenen Vierecks abgeleitet, das zwei gerade und parallele Seiten von 6 mm Länge in 4 mm Abstand voneinander und zwei kreisbogenförmige Seiten von 7 mm Radius aufweist. Der größte Abstand zweier gegenüberliegenden Elektroden beträgt 8 mm, so daß die vordere kreisbogenförmige Seite einer Elektrode auf demselben Kreis liegt wie die hintere kreisbogenförmige Seite der gegenüberliegenden Elektrode. Der Durchmesser der Gasblase beträgt bei Raumtemperatur etwa 14- mm. Es wird typisch eine lineare Kennlinie von 60 mV/mrad + 10 % erreicht.According to FIG. 5, a sensing element differs from the sensing element described in Example I in that a different electrode shape is used for the four electrodes applied to the cover. These electrodes are derived from the vertical projection of a flat square which has two straight and parallel sides 6 mm long and 4 mm apart and two circular arc-shaped sides 7 mm in radius. The greatest distance between two opposing electrodes is 8 mm, so that the front circular arc-shaped side of one electrode lies on the same circle as the rear circular arc-shaped side of the opposite electrode. The diameter of the gas bubble is about 14 mm at room temperature. A linear characteristic curve of 60 mV / mrad + 10 % is typically achieved.

Beispiel IV · Example IV

Ein Fühlelement ist von dem im Beispiel III beschriebenen Fühlelement darin abweichend, daß andere Abmessungen der Elektroden verwendet werden. Die Länge der geraden Seiten beträgt 4-,1 mm, so daß die kreisbogenformigen SeitenOne sensing element is from that described in Example III Sensing element differing in that other dimensions of the electrodes are used. The length of the straight sides is 4, 1 mm, so that the circular arc-shaped sides

. - 18 BO98 2 7/080U . - 18 BO98 2 7/080 U

der Elektroden nicht auf denselben Kreisen zu liegen kommen. Es wird typisch eine lineare Kennlinie von 160 mV/mrad + 10 % erreicht.the electrodes do not come to rest on the same circles. It will typically have a linear characteristic of 160 mV / mrad + 10% achieved.

Beispiel VExample V

Ein !fühlelement ist von dem im Beispiel IV beschriebenen Fühlelement darin abweichend, daß die Abdeckung aus Silizium besteht, das mit einer 0,2 u dicken, thermisch erzeugten, elektrisch isolierenden Oxidschicht überzogen ist. Es werden die gleichen Resultate wie im Beispiel IV erreicht.A sensing element is of that described in Example IV Sensing element differing in that the cover is made of silicon, which is 0.2 u thick, thermally generated, electrically insulating oxide layer is coated. The results are the same as in the Achieved Example IV.

Beispiel VIExample VI

Gemäss Fig. 6 ist ein Fühlelement von dem in Beispiel III beschriebenen Fühlelement darin abweichend, daß die Basiselektrode und die Leiterbahnen aus reinem Nickel, die vier auf der Abdeckung aufgetragenen Elektroden hingegen aus einer 0,01 u dicken Schicht einer 80 : 20 Ni-Cr-Legierung bestehen, und als Flüssigkeit Quecksilber verwendet wird. In Normalstellung kommt die Abdeckung 2 unterhalb der Küvette 1 zu liegen. Das Quecksilber bildet auf der Abdeckung einen Flüssigkeitstropfen 8 von etwa 14 mm Durchmesser. Es wird eine annähernd lineare Kennlinie von 50 mV/mrad erreicht.Referring to Fig. 6, a sensing element is different from that in the example III described sensing element differing in that the base electrode and the conductor tracks are made of pure Nickel, while the four electrodes applied to the cover are made from a 0.01 µm thick layer of one 80:20 Ni-Cr alloy, and the liquid used is mercury. Comes in normal position the cover 2 to lie below the cuvette 1. The mercury forms a liquid drop 8 about 14 mm in diameter on the cover. It will be a approximately linear characteristic curve of 50 mV / mrad is achieved.

Patentansprüche:Patent claims:

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509827/0804509827/0804

Claims (1)

PatentansprücheClaims Λ.) Fühlelement zur Lotbestimmung durch Messen einer in Abhängigkeit der Verkantung ändernden elektrischen Impedanz zwischen flächigen Elektroden, die mit einer in einem Behälter enthaltenen Flüssigkeit in Kontakt und mit je einem von außen kontaktierbaren Elektrodenanschluß verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einer der Flüssigkeit zugewandten, elektrisch isolierenden Oberfläche einer Wandung des Behälters (1) eine Elektrode (40, A4) als auf diese Oberfläche aufgetragene Dünnschicht ausgebildet ist. Λ.) Sensing element for determining the plumb bob by measuring an electrical impedance, which changes depending on the tilt, between flat electrodes which are in contact with a liquid contained in a container and are each connected to an externally contactable electrode connection, characterized in that at least one of the liquid facing, electrically insulating surface of a wall of the container (1) an electrode (40, A4) is formed as a thin layer applied to this surface. 2. Fühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus elektrisch leitendem Material bestehende Wandung des Fühlelements mindestens auf ihrer der Flüssigkeit zugewandten Oberfläche von einem als Dünnschicht aufgetragenen, elektrisch isolierenden Material überzogen ist, wodurch eine Wandung mit elektrisch isolierender Oberfläche geschaffen ist.2. Sensing element according to claim 1, characterized in that that a wall of the sensing element made of electrically conductive material at least on its the surface facing the liquid of an electrically insulating layer applied as a thin layer Material is coated, creating a wall with an electrically insulating surface is. Fühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei flächige Elektroden (40) dm an sich bekannter Weise als um eine in Normalstellung vertikale Ebene symmetrisches Paar einander zugeordnet sind, und der Umriß einer Elektrodenfläche der auf .die Oberfläche der Wandung senkrecht projizierte Umriß eines ebenen Vierecks ist, welches aus einem zur Symmetrieebene parallele Seiten aufweisenden Rechteck durch Einsetzen von KreisbogenSensing element according to Claim 1, characterized in that that at least two flat electrodes (40) dm is known to be assigned to one another as a pair which is symmetrical about a normal vertical plane are, and the outline of an electrode surface on .die surface of the wall projected perpendicular The outline of a flat quadrilateral is made up of one having sides parallel to the plane of symmetry Rectangle by inserting circular arcs 5 09827/0804 -20-5 09827/0804 -20- mit zur Symmetrieebene zugewandter Konkavität anstelle der besagten Seiten abgeleitet ist.is derived with the plane of symmetry facing concavity instead of said sides. 4. Fühlelement nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß in einem Elektrodenpaar die Umriße der Elektroden (4-0) aus der Projektion zweier symmetrischer Vierecke bestehen, deren kreisbogenförmige Seiten als gleiche Bogen zweier gleiche', sich auf der Symmetrieebene schneidenden Kreise ausgebildet sind.4. sensing element according to claim 3i, characterized in that that in a pair of electrodes the outlines of the electrodes (4-0) from the projection of two symmetrical squares exist whose circular arc-shaped sides as the same arc of two equal ', are on the plane of symmetry intersecting circles are formed. Fühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (40) mit einem zugehörigen Elektrodenanschluß durch eine Leiterbahn (43) elektrisch verbunden ist, welche als Dünnschicht auf elektrisch isolierende Oberflächenteile von zu einem Behälter zusammenfügbaren Bestandteilen des Fühlelements aufgetragen ist.Sensing element according to Claim 1, characterized in that that an electrode (40) with an associated electrode connection through a conductor track (43) electrically is connected, which as a thin layer on electrically insulating surface parts of to a container assemblable components of the sensing element is applied. 6. Fühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abwesenheit der Flüssigkeit der elektrische Widerstand zwischen zwei Stellen einer Elektrodenoberfläche wesentlich größer ist als bei Kontaktierung dieser Stellen durch die Flüssigkeit.6. Sensing element according to claim 1, characterized in that in the absence of the liquid the electrical Resistance between two points of an electrode surface is significantly greater than when making contact these spots through the liquid. 7. Fühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Dünnschichtelektrode (40, 44) mehrschichtig ausgebildet ist und daß sich auf der äußeren, der Wandung abgekehrten Seite des mehrschichtigen Elektrodengebildes eine aufgedampfte, elektrochemisch aktive schwarze Schicht befindet.7. sensing element according to claim 1, characterized in that that at least one thin-film electrode (40, 44) is multilayered and that on the outer side of the multilayer electrode structure facing away from the wall has a vapor-deposited, electrochemically active black layer is located. 509827/0804 - 21 -509827/0804 - 21 - 8. Fühlelement nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemisch aktive schwarze Schicht nach dem Aufdampfen galvanisch behandelt ist.8. Sensing element according to claim 7> characterized in that that the electrochemically active black layer is galvanically treated after the vapor deposition. Der PatentanwaltThe patent attorney 5098 27/08045098 27/0804
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