DE2538225C3 - Tauspiegelhygrometer - Google Patents
TauspiegelhygrometerInfo
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/56—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
- G01N25/66—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content by investigating dew-point
- G01N25/68—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content by investigating dew-point by varying the temperature of a condensing surface
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Description
Die Erfindung betrifft ein Tauspiegelhygrometer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Tauspiegeihygromeler ist aus dem
Aufsatz in Philips Technische Rundschau 21 (1959/60) Nr. 7, Seite 211—215 bekannt. Dieses Gerät ist jedoch
relativ aufwendig, weil eine Einrichtung zur Bündelung einer von einer Glühlampe kommenden Strahlung und
ein Photowiders'.and benötig· und eine Regeleinrichtung für die Leistung des Peltierelementes erforderlich
ist.
Aus W. Lück »Feuchtigkeit«, München/Wien 1960, Seite 141-144 und 187-189 ist bekannt, Infrarotstrahlen
im Wellenlängenbereich 4,5 < λ < 7,5 μΐη zum
Nachweis von Wasser zu verwenden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Tauspiegelhygrometer zu schaffen, das im Vergleich zu den bekannten
Geräten wesentlich einfacher aufgebaut und einfacher zu bedienen ist, sowie weniger Wartung erfordert.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen
gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.
Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß kein eigener Detektor
(Photowiderstand) für die Taufilmbildung mit nachgeschaltetem Regler für das Kühlelement mehr erforderlich
ist. Weiterhin kann der Strahler sehr einfach aufgebaut sein. Die Herstellung des Tauspiegelhygrometers
nach der Erfindung ist deshalb einfacher als bei vergleichbaren bekannten Geräten dieser Art. Weiterhin
ist die Bedienung einfacher. Da kein Detektor für die Taufilmbildung erforderlich ist, werden durch diesen
bedingte Meßfehler vermieden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung des Schaltungsaufbaus eines selbstregelnden Tauspiegelhygrometers,
F i g. 2 die Reflektion von Wärmestrahlen bei Gold und Silber als Spiegelmaterial im WärmesirahlenbereichA
> 0,2 μπι,
Fig.3 die Durchlässigkeit bzw. Absorption von Wasser im Wärmestrahlenbereich λ
> 1 μΐη,
F i g. 4 den Schreibdiagrammauszug einer Vergleichsmessung.
Nach F i g. 1 sind als Bauelemente erforderlich:
Ein Tauspiegel 2 mit Temperaturmeßeinrichtung 6, ίο ein Kühlelement 1, z. B. eine Peltierbatterie mit
Stromversorgung 5, eine Strahlenquelle für Wärmestrahlen 3, Umlenkspiegel 4. Durch die Art und
Anordnung der benutzten Bauelemente stellt sich die Taupunkttemperatur selbstregelnd an der Spiegeloberfläche
ein.
Der von dem Kühlelement 1 gekühlte Spiegel 2 wird von der Wärmestrahlung des Strahlers 3 beaufschlagt
Im Strahlengang befindet sich mindestens ein Umlenkspiegel 4 zur Absorption von Strahlung unerwünschter
Wellenlänge.
Zur Messung der Spiegeloberflächentemperatur ist
entweder der Tauspiegel selbst als Thermoelement oder als Widerstandsthermometer ausgebildet, oder es ist
dicht unter der Oberfläche ein solcher Meßfühler eingebaut
Zum Verständnis des Regelmechanismus ist erforderlich zu wissen, daß
a) Gold, Silber und andere Metalle Strahlung von Wellenlängen λ >
I μΐη nahezu vollständig reflektieren (F i g. 2).
b) Wasser Strahlung z. B. von der Wellenlänge 5 <
λ < 7 μΐη fast vollständig absorbiert (F i g. 3).
Das Einlaufen der Taupunkttemperatur erfolgt folgendermaßen: Der blanke Tauspiegel 1 reflektiert die
Wärmestrahlung und wird von dem Kühlelement 2 gekühlt. Ist die momentane Taupunkttemperatur erreicht,
schlägt Wasser aus dem Umgebungsmedium auf dem Spiegel nieder. Der so entstandene Wasserfilm
absorbiert die Wärmestrahlung. Das Wasser und mit
w ihm der Spiegel werden aufgeheizt. Da die absorbierte
Energie von der Schichtdicke des Wasserfilms abhängt, stellt sich nun diejenige Schichtdicke bei Taupunkttemperatur
ein, die gerade soviel Energie von der Strahlung absorbiert, wie das Kühlelement abpumpen kann.
Würde mehr Energie abgepumpt al» absorbiert, kühlt der Wasserfilm unter den Taupunkt ab, es wird mehr
Wasser aus dem Umgebungsmedium auf dem Spiegel niederschlagen als vom Spiegel in die Umgebung
verdampft wird. Folglich wird der Wasserfilm dicker und damit die absorbierte Energie größer. Würde
weniger Energie abgepumpt als absorbiert, steigt die Temperatur, es wird mehr Wasser verdampft als
niederschlägt, die Schicht wird dünner, das Gleichgewicht stellt sich wieder ein. Durch die auf den Tauspiegel
2 gerichtete Quelle 3 für Wärmestrahlen im Wellenlängenbereich 4,5 < Λ <
7,5 μΐη, deren Intensität mit der Kühlleistung des Kühlelementes 1 abgestimmt ist,
nimmt die Dicke des sich auf dem Tauspiegel 2 bildenden Taufilms einen endlichen stationären Wert
ein. Auf diese Weise regelt sich der Taupunkt in kurzer Zeit ein, ohne daß eine aufwendige Regeleinrichtung für
das Kühlelement 2 erforderlich ist. Beim Anmeldungsgegenstand erfolgt daher die Temperatureinstellung des
Kühlelementes 2 durch Selbstregelung.
Das Energieverhältnis zwischen dem Kühlelement und der auf den Spiegel auftreffenden Strahlung sollte
so eingestellt sein, daß in völlig trockener Luft die Spiegeltemperatur des gekühlten Spiegels nach Ein-
schalten des Strahlers gerade nicht oder nur unwesentlich ansteigt Für die Stromversorgung ist eine nicht
stabilisierte Gleichspannungsquelle von einigen 10 VA Leistung erforderlich.
Als Tauspiege] 2 können handelsüblich·: Tauspiegel
verwendet werden. Der Strahler 3 kann beispielsweise als Kupferstab ausgebildet sein, dc-r mittels einer
Heizspirale aufgeheizt wird. Bei Versuchen ergab sich, daß selbst bei Änderung des Leistungsverhältnisses
zwischen Strahler 3 und Kühlelement 1 um 50% die Selbstregelung noch erfolgt Es ändert sich dabei
lediglich die Dicke des Wasserfilms auf dem Tauspiegel 2. Sie kann theoretisch um 6 10-er-Potenzen, zwischen
50-10-8cm (Moldurchmesser von Wasser) und
1 · 10-2 cm variieren.
Das selbstregelnde Tauspiegelhygrometer ermöglicht die dem Tauspiegel eigene hohe Meßgenauigkeit bei
einem technisch einfachen Aufbau mit geringer Wartung und hoher Lebendauer. Eine Vergleichsmessung
in Form eines Schreiberdiagrammauszuges wurde mittels eines bekannten LiCl-Meßgerätes und eines
erfindungsgemäßen selbstregelnden Tsaspiegelhygro-Tneters
bei verschiedenen Raumtemperaturen im Klimaraum durchgeführt Die Meßkurven sind in Fi g. 4
aufgezeichnet
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Tauspiegelhygrometer mit einem Tauspiegel aus Metall, einem Kühlelement, das diesen kühlt und
einer Temperaturmeßeinrichtung zur Messung der Temperatur des Tauspiegels, gekennzeichnet
durch eine auf den Tauspiegel (2) gerichtete Quelle (3) für Wärmestrahlen im Wellenlängenbereich
44 < λ < 7,5 μπι, deren Intensität mit der
Kühlleistung des Kühlelements (1) derart abgestimmt ist, daß die Dicke des sich auf dem Tauspiegel
(2) bildenden Taufilms einen endlichen stationäreil Wert annimmt
2. Tauspiegelhygrometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen Umlenkspiegel
(4) für die Wärmestrahlung aus demselben Metall wie der Tauspiegel (2).
3. Tauspiegelhygrometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauspiegel (2) und
die Umlenkspiegel (4) aus Gold bestehen.
4. Tauspiegefhygrometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauspiegel (2) und
die Umlenkspiegel (4) aus Silber bestehen.
5. Tauspiegelhygrometer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmestrahler aus
einem mittels einer Heizspirale aufheizbaren Kupferstab besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752538225 DE2538225C3 (de) | 1975-08-28 | 1975-08-28 | Tauspiegelhygrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752538225 DE2538225C3 (de) | 1975-08-28 | 1975-08-28 | Tauspiegelhygrometer |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2538225A1 DE2538225A1 (de) | 1977-03-10 |
DE2538225B2 DE2538225B2 (de) | 1980-04-17 |
DE2538225C3 true DE2538225C3 (de) | 1980-12-04 |
Family
ID=5954999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752538225 Expired DE2538225C3 (de) | 1975-08-28 | 1975-08-28 | Tauspiegelhygrometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2538225C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3431624A1 (de) * | 1984-08-29 | 1985-01-17 | Heinz Walz Meß- und Regeltechnik, 8521 Effeltrich | Taupunktspiegel-hygrometer |
DE4005744C1 (de) * | 1990-02-23 | 1991-11-21 | Hans-Christian Prof. Dr.-Ing. 4513 Belm De Gudehus |
-
1975
- 1975-08-28 DE DE19752538225 patent/DE2538225C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2538225B2 (de) | 1980-04-17 |
DE2538225A1 (de) | 1977-03-10 |
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Legal Events
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