DE2904427A1

DE2904427A1 - Messvorrichtung zur messung eines sauerstoff-partialdruckes

Info

Publication number: DE2904427A1
Application number: DE19792904427
Authority: DE
Inventors: Daniel L Delong; Iii Edward L Rich
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1978-02-06
Filing date: 1979-02-06
Publication date: 1979-09-06
Also published as: JPS54114297A; CA1105085A; GB2013893A; FR2416470A1; US4173975A

Description

Meßvorrichtung zur Messung eines Sauerstoffpartialdruckes

Die Erfindung betrifft Sauerstoffmeßfühler und insbesondere Meßvorrichtungen zur Messung eines Sauerstoffpartialdruckes.

Auf dem Gebiet der Gasanalyse und in verschiedenen Systemen, welche Sauerstoff verwenden, ist es oft wünschenswert, die vorhandene Sauerstoffmenge festzustellen. Für einige Systeme ist die Sauerstoffmenge ein Maß der Systemwirksamkeit und für andere Systeme wie beispielsweise Atemgeräte für Taucher ist die Menge von Sauerstoff in dem Gasgemisch und insbesondere der Sauerstoffpartialdruck lebenswichtig.

Eine Art von Meßfühler, die bei Tauchgeräten sehr viel verwendet wird, ist die polarographische Zelle. Sie besteht aus einer chemischen Zelle, die sowohl klein als auch relativ robust ist. Solche Zellen haben jedoch eine begrenzte Lagerungs- und Betriebszeit.

Eine

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Seile: 4 Unser Zeichen:

Eine andere Art von Sauerstoffühler verwendet die Tatsache, daß Sauerstoff weitgehend paramagnetisch ist, d.h., daß die magnetische Suszeptibilität von Sauerstoff wesentlich größer ist als die der meisten anderen Gase. Dieses Merkmal wird dazu verwendet, um mit hoher Genauigkeit die Konzentration von Sauerstoff in einem Gasgemisch festzustellen.

Eine Vielzahl von Typen paramagnetischer Gasanalysatoren arbeiten nach dem Prinzip, daß zunächst ein gewisser Magnetfluß in einem Magnetkreis hergestellt wird, der eine Mehrzahl von Luftspalten aufweist, Der magnetische Widerstand in dem Luftspalt wird periodisch variiert, indem zunächst eine Testprobe und dann eine Referenzprobe in den Luftspalt eingeführt werden, wodurch eine Magnetflußänderung erzeugt wird, die einem speziellen Bestandteil des zu messenden Gases, beispielsweise dem Sauerstoffgehalt proportional ist.

Bei einer Art von Fühler wird ein Rad, welches in alternierender Reihenfolge Referenz- und Testzellen trägt, mittels eines Motors so gedreht, daß die Zellen zwischen die Luftspalte des Magnetkreises eintreten. Bei einer anderen Art von Vorrichtung wird ein an seinem Umfang mit Zähnen versehener Rotor verwendet, wobei jeder Zahl bei seinem Durchlauf durch den Magnetspalt eine Art Referenzzelle bildet, während die Lücke zwischen

den Zähnen der Probenzelle entspricht. In einem weiteren Gewird eine Pumpe verwendet,

rät, das einen einzigen Luftspalt verwendet-; um in alternierender Reihenfolge ein Testgas und ein Referenzgas in die den Magnetspalt umgebende Kammer einzupumpen.

Diese Geräte, die mehrfache Luftspalte und motorgetriebene Räder erfordern, können nicht auf einfache Weise an die rauhen ümweltbedingungen angepaßt werden, die beispielsweise auf dem Gebiet der Tauchgeräte herrschen, wo geringe Größe, Tragbarkeit und Robustheit sowie hohe Genauigkeit gefragt sind. Auch wenn eine Anordnung mit einem einzigen Luftspalt die Größe der

Gesamtanordnung

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Seite: C Unser Zeichen:

Gesamtanordnung verringern würde, so kompliziert das Erfordernis eines Pumpsystems die Sache jedoch erheblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßfühler anzugeben, der relativ klein und robust ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Meßvorrichtung zur Messung eines Sauerstoffpartialdruckes vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine magnetische Struktur mit einer magnetomotorischen Quelle zur Erzeugung eines MagnetSpaltes, einen Magnetfluß in dem Magnetspalt, ein Referenzelement zum Einführen in den Magnetspalt, eine mit dem Referenzelement verbundene Struktur, um das Referenzelement oszillatorisch in den Magnetspalt hinein und aus diesem hinaus zu bewegen, wobei der Magnetspalt zur Aufnahme eines Gases ausgebildet ist, in dem der Sauerstoffpartialdruck gemessen werden soll, und eine Schaltung zur Messung der Änderungen des Magnetflusses in dem Magnetspalt, wobei die Struktur zur oszillatorischen Bewegung des Referenzelementes einen piezoelektrischen Biegebalken umfaßt.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der Beschreibung mehrerer Ausführunasbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen und den Ansprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine isometrische Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Biegestange,

Fig. 3 eine isometrische Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Anordnung,

Fig. 4 eine teilweise abgebrochene Ansicht einer Biegestange in Verbindung mit einer Referenzzelle, die mit einer Vorrichtung zum Druckausgleich versehen sein kann,

Fig. 5 909836/0541

Patentanwälte Seite: g Unser Zeichen:

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Druckausgleich in der Referenzzelle,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Zufuhr unterschiedlicher Referenzgase zu der Referenzzelle,

Fig. 7 eine Rückansicht eines Tauchers mit einem von dem Taucher getragenen Atemgerät,

Fig. 8 eine Ansicht, in teilweise aufgebrochener Darstellung, der erfindungsgemäßgen Sauerstoffmeßeinrichtung, eingebaut in einen Atemsack des in Fig. 7 dargestellten Atemgerätes,

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Meßanzeige,

Fig. 10 ein Signal, das von einem in Fig. 1 dargestellten Gerät geliefert wird,

Fig. 11A, 11B und 11C eine Seitenansicht, eine Frontansicht und eine Ansicht längs Linie II-II in Fig. 11B eines typischen Magnetkreises, wie er bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung verwendet wird,

Fig. 12 eine Ansicht einer Ausführungsform einer Gasreferenzzelle, wie sie bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung verwendet wird,

Fig. 13 eine isometrische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 14 ein elektrisches. Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Anzeige der von dem Gerät in Fig. 13 gemessenen Werte.

In

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Seite: "7 Unser Zeichen:

In Fig. 1 ist ein Magnetkreis dargestellt, der eine Quelle zur Erzeugung eines Magnetflusses wie beispielsweise einen Permanentmagnet 10 und ein erstes und ein zweites Polstück 12 bzw. 13 umfaßt, die einen Luftspalt 15 zwischen sich begrenzen. Um die Flußdichte pro Flächeneinheit zu erhöhen, besitzen die Polstücke 12 und 13 verminderte Querschnittsflächen 17 und 18 am Luftspalt 15. Sofern dies gewünscht ist, kann das Polstück 13 an einem Basisteil 20 aus vorzugsweise nicht magnetischem Material befestigt sein.

Im Betrieb wird der Magnetkreis in ein Umgebungsgasgemisch eingetaucht, das den zu messenden Sauerstoff und ein im wesentlichen nicht paramagnetisches Hintergrundgas enthält. Dieses Umgebungsgas füllt den Bereich des Luftspaltes und führt zu einem gewissen Magnetfluß in dem Magnetkreis. Eine Referenzzelle 22 mit einer magnetischen Suszeptibilität ähnlich jener des Hintergrundgases wird so angeordnet, daß sie eine oszillatorische Bewegung in den Luftspalt 15 hinein und aus diesem hinaus ausführen kann. Durch diese oszillatorische Bewegung variiert der Magnetfluß, wobei die Variation ein Maß für das Vorhandensein von Sauerstoff in dem Umgebungsgas und genauer gesagt ein Maß für den Partialdruck des Sauerstoffes ist. Wenn die Referenzzelle sich innerhalb des Luftspaltes 15 befindet, verdrängt sie das Umgebungsgas im Luftspalt und die magnetische Feldstärke entspricht jener des Hintergrundgases, da die Referenzzelle 22 dieselbe magnetische Suszeptibilität wie das Hintergrundgas besitzt. Wenn sich die Referenzzelle aus dem Luftspalt heraus bewegt, wird die magnetische Feldstärke durch den Sauerstoff in dem Gasgemisch bestimmt, welches des Luftspalt 15 füllt.

Um die Änderung des Magnetflusses in dem Magnetkreis zu messen, die von der oszillatorischen Bewegung der Referenzzelle 22 in den Luftspalt 15 hinein und aus diesem hinaus herrührt, ist eine Meßvorrichtung zur Messung der Flußänderung vorgesehen^

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hen. In einer Ausführungsform besteht sie aus einer Spule 23, die um einen oder mehrere der Polstücke gewickelt ist. Der Mechanismus für die oszillatorische Bewegung der Referenzzelle 22 in den Luftspalt 15 hinein und aus diesem hinaus ist in Form einer piezoelektrischen BiegeStangenanordnung 24 ausgebildet, deren eines Ende 25 gegenüber dem Luftspalt 15 unbeweglich ist und beispielsweise an dem Permanentmagnet 10 angeklebt ist. In einer vereinfachten Ausführungsform kann die Referenzzelle 22 einfach an dem freien Ende 26 der Biegestange 24 angeordnet sein, so daß bei Zuführung eines Antriebssignals zur Biegestange 24 diese bewirkt, daß die Referenzzelle 22 in den Luftspalt 15 hinein und aus diesem hinaus schwingt, wie dies durch den Pfeil 26 angedeutet ist.

Biegestangen oder Biegebalken wie etwa die Biegestange 24 sind für Fachleute wohl bekannt und im Handel erhältlich. Sie bestehen im allgemeinen in der einen oder der anderen Gestalt aus einer ein piezoelektrisches Material und ein Metall umfassenden mehrschichtigen Struktur. Fig. 2 zeigt beispielsweise eine dreischichtige Struktur, die aus zwei piezoelektrischen Schichten 30 und 31 aus beispielsweise Blei-Zirkonat-Titanat besteht, zwischen denen eine Metallschicht 32, beispielsweise Messing, sandwichartig eingeschlossen ist.

Elektrische Zuleitungen sind an die Metallschicht und an die Elektrodenoberflächen der piezoelektrischen Schichten 30 und 31 angeschlossen. Die beiden äußeren Zuleitungen sind elektrisch miteinander verbunden und über sie werden zusammen mit der Zuleitung zu der mittleren Metallschicht 32 Antriebssignale von einer Antriebsquelle oder einer Antriebsschaltung 40 geschickt. Die Antriebsschaltung 40 kann entweder ein sinusoidales oder ein impulsförmiges Signal erzeugen, wobei die piezoelektrischen Schichten derart polarisiert werden, daß bei einer Ausdehnung der einen Schicht und/oder der Kontraktion der anderen Schicht bei Anlegen eines Signales die erwünschte

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wünschte Biegung auftritt. Wenn die Frequenz des von der Antriebsquelle ausgesendeten Signales gleich der Schwingungseigenfrequenz der Biegestange mit der an ihr befestigten Referenzzelle ist, wird die erforderliche Antriebsenergie minimal.

Fig. 3 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 eine abgewandelte Ausführungsform, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Während in Fig. 1 die Biegestange an dem Permanentmagnet befestigt ist, zeigt die Anordnung gemäß Fig. 3, daß die Biegestange 42 mit einem ihrer Enden an einem Ansatz 44 befestigt ist, der seinerseits an dem Basisteil 20 befestigt ist. Außerdem ist die Biegestange 42 sehr viel kürzer als die in Fig. 1 dargestellte Biegestange und bildet einfach einen kurzen Fortsatz des Ansatzes 44. Mit der Biegestange 42 ist ein Verlängerungsarm 46 verbunden, der an seinem freien Ende die Referenzzelle 22 trägt, so daß bei Anlegen geeigneter Antriebssignale an die Biegestange 42 die Referenzzelle 22 in den Luftspalt 15 hinein und aus diesem hinaus oszilliert, wie dies in Fig. 1 schon der Fall war.

Verschiedene Feststoffe oder Mischungen solcher Feststoffe haben eine resultierende Suszeptibilität, die jener des Hintergrundgases in dem zu untersuchenden Gasgemisch gleicht und folglich kann die Referenzzelle aus einem solchen festen Material sein. Alternativ hierzu kann die Referenzzelle als hohle dünnxi?andige Kammer ausgeführt sein, in der ein Gasgemisch untergebracht ist, wobei die Kombination aus Zelle und Gasgemisch dieselbe Suszeptibilität wie das Hintergrundgas hat.

Fig. 4 zeigt eine derartige Ausführungsform und umfaßt eine Biegestange 50, an deren einem Ende eine hohle dünnwandige Referenzzelle 52 befestigt ISt₁, die mit einem Gas gefüllt istο Das Gas kann in die Zelle während des Herstellungsverfah

rens

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rens eingeführt werden oder kann entsprechend der Darstellung in Fig. 4 vermittels eines flexiblen Rohres 54 in die Referenzzelle eingeführt werden, das längs der Biegestange 50 angeordnet ist und mit seinem einen Ende die Biegestange 50 durchsetzt und in die Referenzzelle 52 eindringt, während das andere Ende mit einer Gasarmatur 56 verbunden ist. Diese Anordnung ist insbesondere zweckmäßig, wenn die Vorrichtung in Verbindung mit einer bei hohen Drücken verwendeten Taucheinrichtung benützt werden soll, da dann der Druck in dem Innenraum der Referenzzelle 52 an die Arbeitstiefe angeglichen werden kann.

So kann entsprechend der Darstellung in Fig. 5 die Gasarmatur 56 mit einer Balgenanordnung 60 verbunden sein, die dem Umgebungsdruck ausgesetzt ist und bei steigendem Druck komprimiert wird, so daß sie den Gasdruck innerhalb des gesamten Gaskreises einschließlich der Referenzzelle 52 erhöht.

Die in Fig. 6 dargestellte Leitungs- und Gasarmaturenanordnung umfaßt eine Mehrzahl von Gasquellen 62 bis 64, die mit geeigneten Ventilanordnungen 67 bis 69 versehen sein können, um die Füllung der Referenzzelle 52 mit einem der Gase oder einem Gemisch dieser Gase zu ermöglichen. Ein vorher benutztes Gas kann mittels eines Rohres 54', einer Gasarmatur 56' und eines Ventiles 70 abgeführt werden.

In verschiedenen Typen von Unterwasseratmungsgeräten wird der Sauerstoff im Atmungskreis ständig mittels eines Fühlers überwacht, so daß entsprechend dem Bedarf eine geeignete Menge an Sauerstoff von einer von dem Taucher getragenen oder entfernt gelegenen Quelle zugeführt werden kann. Die vorliegende Erfindung ist für eine solche überwachungsfunktion sehr nützlich. Fig. 7 zeigt beispielsweise ein von einem Taucher getragenes Atmungsgerät, das beispielsweise Helium als Hintergrundgas verwendet und Atmungssäcke 72 und 73 umfaßt» Eine Überwachungseinheit

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einheit 80 entsprechend der vorliegenden Erfindung ist in der Darstellung mit einem der Atmungssäcke, beispielsweise dem Atmungssack 73 verbunden« Ein Teil dieses Atmungssackes zusammen mit der Überwachungseinheit 80 unter Wegbrechen einiger Teile derselben ist in etwas detaillierterer Darstellung in Fig. 8 dargestellt, die nun erläutert werden soll.

Das überwachungsgerät befindet sich in einem zylindrischen Gehäuse 82, das in einen Behälter 84 eingesetzt ist. Dieser ist über einen Flansch 86 wasserdicht mit dem Atmungssack verbunden. Das zylindrische Gehäuse 82 besitzt ein normalerweise offenes, von einem Gitter 90 bedecktes Ende in dem Inneren des Atmungssackes, so daß das Umgebungsgas in dem Atmungsgaskreislauf in das Gehäuse 82 eintreten kann. Innerhalb des Gehäuses 82 sind ein Magnetkreis und eine Biegestangenanordnung 92 angeordnet, wie äie anhand der Fig. 1 beschrieben wurden. Ein Balgen 94 bewirkt einen Druckausgleich wie bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung. Der Balgen kann an einer Tafel 96 angeordnet sein, die eine Vielzahl von elektronischen Schaltbausteinen 98 trägt.

Fig. 9 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Messung der Änderung des Magnetflusses in dem Magnetkreis, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das ein Maß für den Sauerstoffgehalt in dem zu messenden Gas ist. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. kann in jedem beliebigen System verwendet werden, in dem Sauerstoff gemessen werden soll. Wenn Schaltungsbausteine in Form integrierter Schaltkreise verwendet werden, kann die Schaltungsanordnung in eine kleine, vom Taucher getragene Einheit eingebaut werden, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist.

Der Magnetkreis 100 ist ähnlich jenem in Fig, I dargestellten ausgebildet mit der Ausnahme, daß zwei Reihen von Meßwicklungen 102 und 103 angeordnet sind, xtfelche um die jeweiligen Polstücke gewickelt sind, um die Flußänderung zu messen. Es versteht

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steht sich, daß je nach Wunsch auch mehr Meßwicklungen vorgesehen sein könnten.

Die Biegestange 106 ist derart angeordnet, daß sie die Referenzkammer 107 in den Luftspalt des Magnetkreises hinein und aus diesem hinaus unter der Steuerung der Antriebseinheit 40 bewegt, die oben anhand der Fig. 2 beschrieben wurde.

Das Ausgangssignal der Meßwicklungen variiert entsprechend der Sauerstoffkonzentration in dem gemessenen Gasgemisch. Fig. 10 zeigt beispielsweise das Ausgangssignal einer Meßwicklung für drei verschiedene Sauerstoffzustände. Im Zustand I ist kein Sauerstoff vorhanden und daher tritt kein Ausgangssignal auf. Im Zustand II erzeugt ein Sauerstoffpartialdruck mit dem Wert X das dargestellte Signal, und im Zustand III führt ein Sauerstoffpartialdruck mit dem Wert 3X zu einem Signal, dessen Amplitude dreimal so groß wie die Amplitude des Signals im Zustand II ist.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 9 wird das Ausgangssignal der Meßwicklung einem Vorverstärker 110 über einen abgeschirmten Kopplungstransformator 111 zugeführt. In einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann der Transformator eine symmetrische Primärwicklung besitzen. Es sind auch andere Arten von Kopplung möglich, wobei jedoch die Kopplung über einen Transformator den zusätzlichen Vorteil der Impedanzanpassung der relativ niedrigen Impedanz der Meßwicklung an die relativ hohe Impedanz des Vorverstärkers mit sich bringt sowie eine gewisse Verstärkung des Signals liefert ohne Rauschen von der Eingangsstufe des Vorverstärkers.

Eine weitere Verstärkung des Signals erfolgt durch einen Verstärker 112, dessen Ausgangssignal einem Synchrondetektor zugeführt wird, der ferner ein Antriebssignal von der Antriebsschaltung 40 erhält, was zu einem Gleichstromausgangs-

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signal führt. Das Niveau dieses AusgangssignaIes ist dem Sauerstoffpartialdruck in dem untersuchten Gas proportional. Das Gleichstromsignal kann für Steuerzwecke oder Wiedergabezwecke verwendet werden und wird entsprechend der Darstellung einer Ausgangsschaltung 116 zugeführt, die in einer Ausführungsform einfach von einem Meßgerät gebildet ist, das in Einheiten des Sauerstoffpartialdruckes geeicht ist.

Bei einer Verwendung eines Permanentmagneten entsprechend der Darstellung in Fig. 9 variiert der Magnetfluß in dem Magnetkreis bei einer Änderung der Temperatur. Wenn große Temperaturänderungen in der Umgebungsatmospähre auftreten, in der das Gerät verwendet wird, kann ein Ausgangssignal auftreten, das allein auf die Temperaturänderungen und nicht auf einen Sauerstoffgehalt zurückzuführen ist. Um daher die Genauigkeit des Gerätes zu erhöhen, sind Mittel zur Temperaturkorrektur vorgesehen. Die Temperaturkorrekturanordnung umfaßt einen Thermistor 120, der nahe dem Permanentmagnet oder einem der Polstücke angeordnet ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das ein Maß für die Temperatur dieser Teile ist. Wenn das Ausgangssignal des Thermistors 120 nicht linear ist,, kann eine Kompensationsschaltung 122 vorgesehen sein, um die Spannungs-Temperaturkennlinie so zu modifizieren, daß eine nicht lineare Änderung des Widerstandes mit der Temperatur in eine lineare Änderung der Vorspannung mit der Temperatur umgewandelt wird. Das Signal wird durch einen Verstärker 124 verstärkt, dessen Ausgangssignal ein Steuersignal ist, das beispielsweise zur Änderung der Verstärkung des Flußsignales verwendet werden kann, das in dem Detektor 114 verarbeitet wird.

Das erfindungsgemäße Gerät ist nicht auf Tauchsysteme beschränkt, sondern kann in einer Vielzahl von Umgebungen verwendet werden, wo immer man den Sauerstoffgehalt ermitteln muß. Das Gerät kann an verschiedenen überwachungsstellen angeordnet und ohne Wartung gelassen werden und für viele Einrichtungen

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tungen kann die Ausgangsschaltung 116 die Form einer TeIemetrieeinrichtung zur Übertragung der Sauerstoffmeßwerte an eine zentrale Stelle annehmen.

Der Magnetkreis, die Biegestange und die Referenzzelle können in einer Vielzahl von Gestalten hergestellt und zusammengesetzt werden. Fig. 11A, 11B und 11C zeigen lediglich als Ausführungsbeispiel eine praktische Ausfuhrungsform eines Magnetkreises. Die Magnetflußquelle 130 besteht aus einem Permanentmagnet, vorzugsweise einem Magnet aus Sammariumkobalt mit zylindrischer Gestalt, der zwischen den flußleitenden Polstücken 132 und 133 angeordnet ist.

Die Abmessungen einer typischen Ausführungsform sind in der folgenden Tabelle angegeben:

A = (0,737 cm)

B = (0,559 cm)

C = (0,737 cm)

D= (1,143 cm)

E = (0,635 cm)

F = (0,381 cm)

G= (0,102 cm)

H = (2,032 cm)

I = (0,229 cm)

L = (2,159 cm)

W = (1,270 cm)

Die Referenzzelle 136 in der Darstellung in Fig. 12 besteht aus einem leichten C-förmigen Trägerglied 138, über das ein Film 140 aus einem Material wie beispielsweise Kapton gespannt und an dem Trägerglied 138 befestigt ist. Der Innenraum zwischen dem Film 140 und dem Trägerglied 138 ist mit einem Gas gefüllt, das so gewählt ist, daß die Referenzzellenwände und das zwischen ihnen eingeschlossene Gas innerhalb

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FLEUCH AUS Si WEHSER

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des Luftspaltes eine kombinierte volumetrische Suszeptibilität besitzen, die jener des Hintergrundgases entspricht. Ein Armfortsatz 142 erstreckt sich zwischen dem Trägerglied 138 für die Referenzzelle 136 und der Biegestange 144 und ist an dieser befestigt. Der Armfortsatz ist aus einem relativ steifen Material wie beispielsweise einer Glaskapillare hergestellt.

Der Meßfühler zur Messung einer Magnetflußänderung wurde unter Bezug-.nahme auf eine Spule oder Spulen geschrieben, die um die Polstücke des Magnetkreises gewickelt sind. Fig. 13 zeigt in einer der Darstellung in Fig. 1 entsprechenden Darstellung einen anderen Fühler, der in Form einer Hall-Effektanordnung 150 in dem Luftspalt des Magnetkreises angeordnet ist. Die Hall-Effektanordnung ist wohlbekannt. In der in Fig. 14 dargestellten Schaltung liefert ein auf konstante Stromstärke geregelter Generator 152 einen konstanten Strom über Zuführungsleitungen 154 und 155 an die Hall-Effektvorrichtung, An Ausgangsleitungen 156 und 157 wird dann eine Spannung abgegriffen, die proportional dem Produkt aus Strom und Magnetfeld an der Hall-Effektanordnung ist. Das Ausgangssignal der Hall-Effektanordnung kann dann mittels eines Kondensators an die Signalverarbeitungseinrichtung gekoppelt werden, wie sie oben anhand der Fig. 9 beschrieben wurde.

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Claims

Patentansprüche

1.) Meßvorrichtung zur Messung eines Sauerstoffpartialdruckes, gekennzeichnet durch eine magnetische Struktur (13, 17, 18, 12, 10, 23) mit einer magnetomotorischen Quelle (23) zur Erzeugung eines Magnetspaltes (15), einen Magnetfluß in dem Magnetspalt (15), ein Referenzelement (22) zum Einführen in den Magnetspalt (15), eine mit dem Referenzelement (22) verbundene Struktur (42, 44, 46), um das Referenzelement (22) oszillatorisch in den Magnetspalt (15) hinein und aus diesem hinaus zu bewegen, wobei der Magnetspalt (15) zur Aufnahme eines Gases ausgebildet ist, in dem der Sauerstoffpartialdruck gemessen werden soll, und eine Schaltung (23) zur Messung der Änderungen des Magnetflusses in dem Magnetspalt (15), wobei die Struktur zur oszillatorischen Bewegung des Referenzelementes C22J einen piezoelektrischen - Biegebalken C421 umfaßt»

2„ Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß Referenzelement (22) eine Kammer zur Aufnahme eines Referenzgases und eine Einrichtung zur Abstimmung des Druckes des Referenzgases auf den Druck des Umgebungsgases umfaßt.

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FLEUCHAUS & WEHSER 2304427

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3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetomotorxsche Quelle ein Permanentmagnet aus einer Sammarium-KobaIt-Verbindung ist.

4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung eine in dem Magnetspalt (15) angeordnete Hall-Vorrichtung aufweist.

5. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung eine um einen Teil des Magnetkreises gewickelte Spule (23) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung ein temperaturempfindliches Element aufweist.

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