DE3220635A1 - Messvorrichtung - Google Patents

Description

• Meßvorrichtung Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen von Höhenänderungen, Schwankungen oder Schwingungen eines elektrisch leitfähigen oder dielektrischen fluidischen Mittels, insbesondere zur Temperatur-, Druck- oder Füllstands-Messung oder zur Messung davon abgeleiteter Größen.
• Trotz der sehr raschen Entwicklung von elektronischen Methoden zum Messen und Aufzeichnen von Temperaturen, Drucken und Füllstandshöhen oder davon abgeleiteter Größen, wie Druckdifferenzen zur Messung von Geschwindigkeiten strömender Mittel oder dergleichen wird heute nach wie vor das Quecksilber-Thermometer oder -manometer eingesetzt. Insbesondere die Quecksilbergeräte zur Druck- und Temperaturmessung dienen nach wie vor als Eichgeräte, wobei jedoch oftmals Ablesefehler durch Parallaxen auftreten. Ein weiterer Nachteil dieser Geräte besteht darin, daß diese dort aufgestellt werden müssen, wo die zu messenden Größen vorliegen und daß diese Positionen nur schwer zugänglich sind oder daß an diesen Stellen besondere Gefahrenmomente vorherrschen. So können die Meßplätze sich in verseuchten Räumen befinden, beispielsweise durch giftige Gase oder radioaktive Mittel, wobei auf eine weitere Ablesung der Meßgrößen nicht verzichtet werden kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und eine kapazitive Messung vorzusehen, mit deren Hilfe es möglich ist, Ablesefehler durch Parallaxen zu vermeiden und mittels einer Fernübertragung die Ablesung dort durchführen zu können, wo keine Gefahrenmomente vorherrschen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, auch kleinste Änderungen der Meßwerte über äußerst kurze oder auch lange Zeiträume exakt aufzuzeichnen.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich hierfür besonders Kapazitätsmessungen eignen, da die Kapazität eines Kondensators von der Oberflächengröße der Beläge, von deren gegenseitigem Abstand und vom Dielektrikum abhängt. Zur Kapazitätsmessung eignet sich jede bekannte Methode, z. B.
• die Messung des Stromes, der zwischen den Elektroden fließt, wenn eine Hochfrequenz-Wechselstrom-Hochspannung angeschlossen ist.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß bei der eingangs aufgeführten Vorrichtung ein das fluidische Mittel aufnehmendes Gefäß vorgesehen ist, welches entlang der veränderbaren Höhe des fluidischen Mittels mit einem elektrisch leitfähigen, fest angeordneten und mit einem elektrischen Meßkreis verbundenen flächenförmigen Kontakt versehen ist und - bei Verwendung eines elektrisch leitfähigen fluidischen Mittels - der Mantel des Gefäßes eine hohe Dielektrizitäts-Konstante aufweist und das elektrisch leitfähige fluidische Mittel über einen vom flächenförmigen Kontakt elektrisch isolierten elektrischen Kontakt ebenfalls mit dem elektrischen Meßkreis verbunden ist oder - bei Verwendung eines dielektrischen fluidischen Mittels -im Innern des Gefäßes vorzugsweise entlang seiner Mittelachse und seiner veränderbaren Füllhöhe ein elekrisch leitfähiger Körper angeordnet ist, der mit dem Meßkreis elektrisch verbunden ist. Durch die Anwendung einer Kapazitätsmessung besteht daher die Möglichkeit, sowohl die Veränderung eines elektrisch leitfähigen fluidischen Mittels oder die Höhenveränderung eines dielektrischen fluidischen Mittels zur Messung zu verwenden. Somit ergibt sich die Möglichkeit, nicht nur Temperaturen oder Drucke zu messen, sondern auch Füllstandshöhen der unterschiedlichsten Mittel, sofern diese meßbare dielektrische Eigenschaften aufweisen.
• Die voneinander isoliert angeordneten Kontakte sind gemäß der Erfindung als Pole eines elektrische Kondensators ausgebildet, welche mit dem elektrischen Meßkreis zur Messung der veränderbaren Kapazität des Kondensators verbunden sind.
• Das das fluidische Mittel aufnehmende Gefäß ist in vorteilhafter Weise mit einem Behälter strömungsmäßig verbunden, welcher mit dem gleichen fluidischen Mittel gefüllt ist. Somit lassen sich relativ große Höhendifferenzen messen, da ein ausreichender Vorrat an fluidischem Mittel zur Verfügung steht.
• In einer Ausführungsform der Erfindung besteht das Gefäß aus Glas mit einem Kapillarrohr und das fluidische Mittel aus Quecksilber, angesäuertem Wasser oder angesäuertem Alkohol. Das Gefäß ist daher ähnlich einem Thermometer aufgebaut und dient vorzugsweise zur Messung von Temperaturen. Bei Vergrößerung eines ähnlich ausgebildeten Gefäßes kann dieses zur Messung von Drucken unter Verwendung entsprechender fluidischer Mittel benutzt werden.
• Der flächenförmige Kontakt besteht nach der Erfindung aus einem elektrisch leitfähigen Mantel, der das Kapillarrohr oder Meßrohr umschlient, wobei der von dem flächenförmigen Kontakt elektrisch isolerte elektrische Kontakt mit dem fluidischen Mittel elektrisch verbunden ist.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das Gefäß bei Verwendung eines dielektrischen fluidischen Mittels aus einem elektrisch leitfähigen Material und das fluidische Mittel aus Öl, Benzin oder aus einem ähnlichen fluidischen Mittel mit meßbaren dielektrischen Eigenschaften. Eine solche Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich als Füllstands- oder Verbrauchs-Messer mit geeigneter Fernbedicnung einsetzen. Der elektrische Meßkreis ist als Kapazitätsmeßkreis ausgebildet, welcher eine Hochfrequenzerzeuger, eine sich anschiessenden Gleichrichter eine Verstärker aufweist. In vorteilhafter Weise ist dem Verstärker ein Meß- und Registriergerät nachgeschaltet, so daß die gemessenen Werte über kurze und lange Zeitperioden fortlaufend registriert und weiterverwertet werden können. Die Erfindung wird anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Das Gefäß 1 besteht hierbei aus einem Kapillarrohr aus Glas, das mit einem Kupfermantel 2 bis auf einen Schlitz umgeben ist, der zur visuellen Ablesung freibleibt. Der Kupfermantel 2 ist über einen elektrischen Anschluß 3 mit einem Hochfrequenzerzeuger 5 elektrisch verbunden, dem sich ein Gleichrichter 6 anschließt.
• Das Gefäß 1 bzw. das Kapillarrohr ist strömungsmäßig mit einem Behälter 10 verbunden. Mit dem im Behälter 10 befindlichen fluidischen Mittel ist vorzugsweise ein Platindrahtanschluß elektrisch verbunden, der zum Gleichrichter 6 führt. Der Hochfrequenzerzeuger 5 und der Gleichrichter 6 schließen daher den elektrischen Kreis. Dem Gleichrichter 6 schließt sich ein Verstärker 7 an, dessen Ausgangsseite mit einem Meß- oder Registriergerät 8 verbunden ist.
• Bei Veränderung der Meßsäule des fluidischen Mittels, beispielsweise einer Quecksilbersäule, ergibt sich eine meßbare Kapazitätsänderung des Kondensators, der aus der elektrisch leitfähigen Quecksilbersäule, dem dielektrischen Gefäß 1 und dem Kupfermantel 2 besteht.
• Damit lassen sich Temperaturen und Temperaturänderungen in elektrische Werte umsetzen, so daß eine Fernablesung und Registrierung auch der geringsten Änderungen möglich ist. Ein Ablesefehler durch eine Parallaxe wird vermieden, und die abzulesenden Geräte können an solchen Orten aufgestellt werden, die bequem und sicher zugänglich sind.
• Die vorliegende Erfindung wurde anhand der beschriebenen Figur nur als Prinzip dargestellt, wobei sich hieraus durch geometrische Abänderungen weitere Einsatzmöglichkeiten ergeben. Wird beispielsweise an Stelle eines Kapillarrohres ein Rohr mit einem größeren Durchmesser verwendet, so eignet sich das Meßgerät zur Messung von Drucken. Wird an Stelle eines Meßrohres ein U-Rohr verwendet, dessen Enden mit einem Strömungskanal verbunden sind und welches mit Quecksilber oder einem anderen fluidischen leitfähigen Mittel gefüllt ist, so lassen sich Strömungsgeschwindigkeiten ebenfalls an unzulänglichen Orten messen und registrieren.
• Wird beispielsweise an Stelle des dielektrischen Gefäßes ein dielektrisches fluidisches Mittel verwendet, so ist es erforderlich, als zweiten Belag zur Darstellung eines Kondensators in der Mittelachse des Meßrohres oder -gefäßes einen elektrisch leitfähigen Körper vorzusehen. Die Kapazität dieses so gebildeten Kondensators wird durch Veränderung des dielektrischen Mittels proportional verändert, so daß sich hieraus Meßgrößen ableiten lassen, beispielsweise zur Bestimmung von Füllstandshöhen oder Verbrauchswerten. Diesbezügliche dielektrische Mittel sind Öle, Benzin oder dergleichen.
• Leerseite

Claims (8)

1. Patentansprüche 1Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen von Höhenveränderungen, Schwankungen oder Schwingungen eines elektrisch leitfähigen oder dielektrischen fluidischen Mittels, insbesondere zur Temperatur-, Druck-oder Füllstands-Messung oder zur Messung davon abgeleiteter Größen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein das fluidische Mittel (9) aufnehmendes Gefäß (1) entlang der veränderbaren Höhe des fluidischen Mittels mit einem elektrisch leitfähigen, fest angeordneten und mit einem elektrischen Meßkreis (5, 6) verbundenen flächenförmigen Kontakt (2) versehen ist und a)- bei Verwendung eines elektrisch leitfähigen fluidischen Mittels - der Mantel des Gefäßes (1) eine hohe Dielektrizitäts-Konstante aufweist und das elektrisch leitfähige fluidische Mittel (9) über einen vom flächenförmigen Kontakt (2) elektrisch isolierten elektrischen Kontakt (4) ebenfalls mit dem elektrischen Meßkreis (5, 6) verbunden ist oder b)- bei Verwendung eines dielektrischen fluidischen Mittels im Innern des Gefäßes (1) vorzugsweise entlang seiner Mittelachse und seiner veränderbaren Füllhöhe ein elektrisch leitfähiger Körper angeordnet ist, der mit dem Meßkreis (5, 6) elektrisch verbunden ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die voneinander isoliert angeordneten Kontakte (2, 4) als Pole eines elektrischen Kondensators ausgebildet sind, welche mit dem elektrischen Meßkreis (5, 6) zur Messung der veränderbaren Kapazität des Kondensators verbunden sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gefäß (1) mit einem Behälter (10) strömungsmäßig verbunden ist, welcher mit dem gleichen fluidischen Mittel gefüllt ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gefäß (1) aus Glas mit einem Kapillar-Rohr und das fluidische Mittel aus Quecksilber, angesäuertem Wasser oder angesäuertem Alkohol besteht.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der flächenförmige Kontakt (2) aus einem elektrisch leitfähigen Mantel besteht,der das Kapillarrohr umschließt und daß der von dem flächenförmigen Kontakt (2) elektrisch isolierte elektrische Kontakt (4) mit dem fluidischen Mittel elektrisch verbunden ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gefäß (1) aus einem elektrisch leitfähigen Material und das fluidische Mittel aus 01, Benzin oder einem ähnlichen fluidischen Mittel mit meßbaren dielektrischen Eigenschaften besteht.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß der elektrische Meßkreis (5, 6) als Kapazitätsmeßkreis ausgebildet ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Kapazitätsmeß kreis ein Hochfrequenzerzeuger (5), einen sich anschließenden Gleichrichter (6) und einen Verstärker (7) aufweist.

   9, Vorrichtung nach Anspruch 8, d a :d u r c -h g e -k e n n z e i c h n e t, daß dem Verstärker (7) ein Meß- und Registriergerät (8) nachgeschaltet ist