DE4116468C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine induktive Leitfähigkeits-Meß­ zelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige induktive Leitfähigkeits-Meßzellen, wie sie beispielsweise aus US 30 30 573 bekannt sind, werden zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Medien verwendet, insbesondere zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten.

Der Kurzschlußpfad bildet hierbei eine ringförmig ge­ schlossene elektrisch leitende Strecke, deren Leitwert durch die Leitfähigkeit des zu untersuchenden Mediums bestimmt ist. Um die Leitfähigkeit zu messen, wird die Leitfähigkeits-Meßzelle daher soweit in das Medium einge­ führt, daß sich ein Kurzschlußpfad um die Sendespule und die Empfangsspule herum ausbilden kann. Wenn die Sendespule mit dem Wechselspannungssignal beaufschlagt wird, erzeugt sie ein Magnetfeld, das in dem Kurzschluß­ pfad einen Strom induziert, dessen Größe von der elektri­ schen Leitfähigkeit des Mediums abhängig ist. Dieser Strom, der ebenfalls ein Wechselstrom ist, wird induktiv mit der Empfangsspule gemessen. Daher ist der von der Empfangsspule gelieferte Wechselstrom proportional zur elektrischen Leitfähigkeit des zu untersuchenden Mediums.

Bei der aus der US 30 30 573 bekannten Meßzelle ist eine Leiterschleife vorgesehen, die die Sendespule und die Empfangsspule durchsetzt und die einen vorbestimmten Leitwert aufweist. Dieser wird bei der Messung so abgeglichen, daß die Ausgangsspannung der Empfangsspule zu Null wird. Dann entspricht der Leitwert der Leiterschleife dem der zu messenden Flüssigkeit.

Induktive Leitfähigkeits-Meßzellen dieser Art dienen unter anderem auch zur Langzeitüberwachung der Leitfähig­ keit von Flüssigkeiten und anderen Medien. Hierbei ist es notwendig, daß die Funktionsfähigkeit der Meßzelle von Zeit zu Zeit überprüft wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leitfähig­ keits-Meßzelle anzugeben, die auf Funktionsfähigkeit überprüft werden kann, ohne ausgebaut werden zu müssen.

Diese Aufgabe wird bei einer induktiven Leitfähigkeits- Meßzelle der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Leiterschleife liegt parallel zum Kurzschlußpfad. Wenn ein Strom in dem Kurzschlußpfad induziert wird, wird automatisch auch ein Strom in der Leiterschleife induziert. Der in der Leiterschleife induzierte Strom wird, genau wie der im Kurzschlußpfad induzierte Strom, von der Empfangsspule gemessen. In Kenntnis des durch die Leiterschleife fließenden Stromes läßt sich dann ermitteln, ob einerseits die Sendespule den Strom korrekt induziert hat, andererseits aber auch die Empfangsspule den durch den Kurzschlußpfad fließenden Strom richtig ermittelt. Da die Leiterschleife parallel zur durch das Meßmedium gebildeten virtuellen Kurzschlußwindung, d. h. dem Kurzschlußpfad, liegt, addiert sich der Leitwert der Leiterschleife zu dem Leitwert des zu messenden Mediums.

Es ist vorgesehen, daß der Leitwert der Leiterschleife veränderbar ist. In diesem Fall muß der Strom durch die Leiterschleife nicht mehr ermittelt werden. Zur Überwachung der Funktion der Meßzelle reicht es aus, den Leitwert der Leiter­ schleife zu verändern. Am Ausgang der Empfangseinrichtung muß sich dann eine entsprechende Änderung des Meßsignals ergeben.

In einer besonders einfachen Ausführungsform ist dazu ein die Leiterschleife öffnender Schalter vorgesehen. Wenn der Schalter die Leiterschleife öffnet, kann in der Leiterschleife kein Strom mehr induziert werden. Das Ausgangssignal der Meßzelle ist bei ansonsten unver­ änderten Betriebsgrößen dann nur noch abhängig von der Leitfähigkeit des zu untersuchenden Mediums. Wird der Schalter hingegen geschlossen, muß sich das Ausgangssig­ nal der Meßzelle um einen Betrag verändern, der dem Leitwert der Leiterschleife entspricht.

Mit Vorteil ist in der Leiterschleife ein Widerstands­ element vorgesehen. Das Widerstandselement ist dann praktisch allein ausschlaggebend für den Leitwert der Leiterschleife. Der Widerstandswert für ein derartiges Widerstandselement, also für einen ohmschen Widerstand, läßt sich mit hoher Genauigkeit bestimmen. Da man das Ausgangssignal der Meßzelle mit der gleichen hohen Ge­ nauigkeit auswerten kann, läßt sich die Funktions­ fähigkeit der Meßzelle sehr einfach dadurch überprüfen, daß man die leicht zu errechnende Solländerung des Aus­ gangssignals der Meßzelle mit der tatsächlich stattfin­ denden Änderung dieses Ausgangssignals vergleicht. Stim­ men der Sollwert und der Istwert nach Zuschalten des Widerstandselements nicht überein, ist dies ein Zeichen dafür, daß irgendein Element der Meßzelle nicht zufrie­ denstellend funktioniert.

Hierbei ist bevorzugt, daß mehrere Widerstandselemente vorgesehen sind, die jeweils mit einer Schalteinrichtung versehen sind, wobei die Schalteinrichtung das zugeord­ nete Widerstandselement in die Leiterschleife schaltet. Die Leiterschleife kann damit verschiedene Leitwerte annehmen. Hierdurch läßt sich eine Anpassung des Leit­ werts an den Leitwert des zu untersuchenden Mediums erreichen. Wenn der Leitwert des zu untersuchenden Me­ diums sehr groß ist, ist es wenig sinnvoll, den Leitwert der Leiterschleife sehr niedrig zu wählen. Die durch den Leitwert der Leiterschleife bedingte Leitwertänderung ist dann kaum merkbar und nur schwer zu erfassen. Am günstigsten sind die Ergebnisse, wenn die Leitwerte von Leiterschleife und Kurzschlußpfad im wesentlichen gleich groß sind. Eine zuverlässige Auswertung läßt sich jedenfalls immer dann vornehmen, wenn der Leitwert der Leiterschleife größer als der Leitwert des Kurz­ schlußpfades ist.

Bevorzugterweise weist die Empfangseinrichtung eine Meßbereichsumschalteinrichtung für eine vorbestimmte Anzahl von Meßbereichen auf und eine Leitwertumschaltein­ richtung ist vorgesehen, die eine entsprechende Anzahl von unterschiedlichen Leitwerten für die Leiterschleife bereitstellt. Der Meßbereich wird an die unterschied­ lichen Leitfähigkeiten der zu untersuchenden Medien angepaßt. Zur Funktionsüberprüfung kann man dann einen dem Meßbereich entsprechenden Leitwert einstellen. In diesem Fall erhält man ohne längeres Suchen sofort eine dem Leitwert des zu untersuchenden Mediums angepaßte Leitwertveränderung, aus der auf die Funktionsfähigkeit der Meßzelle geschlossen werden kann.

Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Meßbereichsumschalt­ einrichtung und die Leitwertumschalteinrichtung mitein­ ander gekoppelt sind. Mit dem Einstellen des Meßbereichs wird automatisch auch der richtige Leitwert der Leiter­ schleife vorgewählt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leiter­ schleife im Bereich der Sendespule eine Lage gegensinnig zur Lage im Bereich der Empfangsspule auf. In der Em­ pfangsspule wird also mit Hilfe der Leiterschleife ein Strom induziert, der dem von dem Kurzschlußpfad indu­ zierten Strom entgegengerichtet ist. Am Ausgang der Empfangseinrichtung ergibt sich dann die Differenz zwi­ schen dem Leitwert des zu untersuchenden Mediums und dem Leitwert der Leiterschleife.

Bevorzugterweise weist die Sendeeinrichtung einen Kurz­ schlußschalter auf, der die Sendespule kurzschließt, wobei ein Wechselstromgenerator vorgesehen ist, der bei kurzgeschlossener Sendespule ein Testwechselstromsig­ nal in die Leiterschleife einspeist. Mit einer derartigen Anordnung läßt sich die Empfängerseite der Meßzelle unabhängig vom Leitfähigkeitswert des zu untersuchenden Mediums untersuchen. Der Wechselstrom in der Leiter­ schleife wird hierbei nicht mehr von der Sendespule erzeugt, sondern vom Wechselstromgenerator. Hierbei ist eine Untersuchung dahingehend möglich, ob die Emp­ fangsanordnung, d. h. die Empfangsspule und die Empfangs­ einrichtung den empfangenen Strom mit ausreichender Genauigkeit detektieren. Da die Sendespule kurzge­ schlossen ist, kann während dieser Testphase in das zu untersuchende Medium auch kein Strom induziert wer­ den.

Mit Vorteil ist am Ausgang der Empfangseinrichtung ein Synchrongleichrichter angeordnet, der mit dem Wechsel­ stromsignal oder dem Testwechselstromsignal synchroni­ siert ist. Wenn die Leitwerte sehr klein sind, also im Bereich Nano- oder Mikro-Siemens, sind die in der Empfangsspule induzierten Ströme ebenfalls außerordent­ lich klein. Es besteht hierbei die Gefahr, daß die durch diese Ströme in der Empfangsspule induzierten Signale im Rauschen, das praktisch in jeder elektrischen Anord­ nung vorhanden ist, nicht mehr sauber detektiert werden können. Wenn man aber die Frequenz und die Phasenlage der Signale kennt, kann man dieses Signal gezielt er­ fassen, nämlich mit Hilfe des Synchrongleichrichters. Auf diese Art und Weise lassen sich auch noch dann Sig­ nale erfassen, die ansonsten im Rauschen untergehen würden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 den schematischen mechanischen Aufbau einer in­ duktiven Leitfähigkeits-Meßzelle,

Fig. 2 eine andere Anordnung einer Leiterschleife,

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild der Anordnung und

Fig. 4 ein schematisches elektrisches Schaltbild einer geänderten Anordnung.

Eine induktive Leitfähigkeits-Meßzelle 1 weist eine Sendespule 2 und eine Empfangsspule 3 auf, die einen Abschnitt 4 eines Kurzschlußpfades für ein zu unter­ suchendes Medium umgeben, der schematisch durch eine Kurzschlußwindung 5 dargestellt ist. Der Abschnitt ist hierbei durch ein Rohr 6 gebildet, das an einem Ende, in der Figur rechts, offen ist, während es am anderen Ende in einer Radialbohrung 7 in der Meßzelle mündet. Die Meßzelle 1 wird zur Messung mit dem in der Zeichnung rechten Ende soweit in das zu untersuchende Medium einge­ taucht, daß die Radialbohrung 7 vollständig mit Medium, beispielsweise einer Flüssigkeit, gefüllt ist. Der Kurz­ schlußpfad durchsetzt also die Sendespule 2 und die Empfangsspule 3 und schließt sich dann außen um die beiden Spulen 2, 3 herum.

Die Sendespule ist über Anschlußleitungen 8 mit einer Sendeeinrichtung 9 (Fig. 3) verbunden. Die Empfangsspule 3 ist über eine abgeschirmte Leitung 10 mit einer Emp­ fangseinrichtung 11 (Fig. 3) verbunden. Zwischen der Sendespule 2 und der Empfangsspule 3 ist ein Abstands­ stück 12 vorgesehen. Sendespule, Empfangsspule und Rohr sind in einem Gehäuse 13 aufgenommen.

Im Gehäuse 13 ist eine Leiterschleife 14 vorgesehen, die die Sendespule 2 und die Empfangsspule 3 umgibt. Die Leiterschleife 14 ist über Anschlüsse 15 mit einer Leitwerteinrichtung 16 (Fig. 3) verbunden.

Die Meßzelle 1 funktioniert wie folgt: Die Sendeeinrich­ tung 9 speist ein Wechselstromsignal, etwa in Form eines Rechteck-Wechselstromes, in die Sendespule 2 ein. Die Sendespule 2 erzeugt daraufhin ein Magnetfeld, das in der virtuellen Kurzschlußwindung 5 im zu untersuchenden Medium einen Strom erzeugt, dessen Größe von der elek­ trischen Leitfähigkeit des Mediums abhängig ist. Dieser Strom, der auch durch die Empfangsspule 3 fließt, indu­ ziert in der Empfangsspule 3 ebenfalls einen Strom, der mit Hilfe der Empfangseinrichtung 11 gemessen und ausgewertet werden kann. Die Empfangseinrichtung ist dabei so aufgebaut, daß die Empfangsspule 3 praktisch im Kurzschluß betrieben wird. Am Ausgang der Empfangs­ einrichtung 11 ergibt sich eine Spannung U_A, die pro­ portional zur elektrischen Leitfähigkeit des zu unter­ suchenden Mediums ist.

Um die Funktionsfähigkeit der Leitfähigkeits-Meßzelle 1 zu überprüfen, ist die Leiterschleife 14 vorgesehen. Ihre Wirkung soll nun anhand von Fig. 3 erläutert werden.

Fig. 3 zeigt schematisch den elektrischen Aufbau der induktiven Leitfähigkeits-Meßzelle.

Die Sendeeinrichtung 9 weist einen als Impedanzwandler geschalteten Operationsverstärker 17 auf, über den ein Eingangswechselstromsignal U_E in die Sendeeinrichtung 9 eingespeist wird. Der Ausgang des Operationsverstärkers 17 ist mit der Sendespule 2 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 17 ist auf seinen invertierenden Eingang zurückgekoppelt. Die Einspeisung des Wechsel­ stromsignals U_E erfolgt in den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 17.

Die Empfangseinrichtung 11 weist einen zweiten Opera­ tionsverstärker 18 auf, an dessen beiden Eingängen die beiden Enden der Empfangsspule 3 angeschlossen sind. Der Ausgang des Operationsverstärkers 18 ist über einen Rückkopplungswiderstand 19 auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 18 zurückgekoppelt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 18 ist mit einem Synchron­ gleichrichter 20 verbunden, der über eine Synchronleitung 21 mit dem Wechselstromsignal U_E synchronisiert ist. Am Ausgang des Synchrongleichrichters 20 erscheint das Ausgangssignal U_A. Der Operationsverstärker 18 betreibt die Empfangsspule 3 praktisch im Kurzschluß, so daß auch relativ kleine in der Empfangsspule 3 induzierte Signale erfaßt werden können. Da der Synchrongleichrich­ ter 20 nur diejenigen Anteile des Ausgangssignals des Operationsverstärkers 18 ausfiltert, die in Frequenz und Phase mit dem Wechselstromsignal U_E übereinstimmen, lassen sich auch relativ kleine in der Empfangsspule 3 induzierte Ströme detektieren, also auch solche, die ansonsten im Rauschen der Anordnung untergehen würden. Mit der gezeigten induktiven Leitfähigkeits-Meßzelle lassen sich daher auch sehr kleine Leitfähigkeiten mes­ sen. Theoretisch sind Werte bis hinunter zu 50 nS, bei­ spielsweise bei reinem Wasser, möglich. Wesentlich ein­ facher werden die Gegebenheiten natürlich bei stark leitenden Medien, beispielsweise stark salzhaltigen Flüssigkeiten, bei denen der Leitwert bei der gezeigten Anordnung durchaus den Bereich von 1 S annehmen kann.

Der Rückkopplungswiderstand 19, der im übrigen auch ganz allgemein als Impedanz, d. h. mit kapazitiven oder induktiven Gliedern, ausgebildet sein kann, ist veränder­ lich. Mit seiner Hilfe lassen sich verschiedene Meßbe­ reiche einstellen. Mit Hilfe des Rückkopplungswiderstan­ des 19 wird die Verstärkung des Operationsverstärkers 18 eingestellt.

Die Leiterschleife 14 ist mit der Leitwerteinrichtung 16 verbunden. Die Leitwerteinrichtung weist eine Reihe von ohmschen Widerständen R1, R2, R3, etc., auf. Jedem Widerstand R1, R2, R3 ist eine Schalteinrichtung 22, 23, 24 zugeordnet. Normalerweise, d. h. im Meßbetrieb, sind die Schalteinrichtungen 22, 23, 24, geöffnet. Um die Funktionsfähigkeit der Leitfähigkeits-Meßzelle zu über­ prüfen, wird mit Hilfe einer Steuereinrichtung 25 eine der Schalteinrichtungen 22, 23, 24 geschlossen. Wenn beispielsweise die Schalteinrichtung 22 geschlossen wird, wird der Widerstand der Leiterschleife 14 praktisch ausschließlich vom Widerstand R1 bestimmt. In diesem Widerstandselement ist praktisch der gesamte Widerstands­ wert der Leiterschleife 14 konzentriert. Dem Widerstand R1 entspricht dann ein Schleifen-Leitwert G_S, der dem reziproken Wert des Widerstandselements R1, d. h. 1/R1, entspricht. Da die Leiterschleife 14 dem Kurzschlußpfad, der durch die virtuelle Kurzschlußwindung 5 dargestellt ist, parallelgeschaltet ist, addieren sich deren beiden Leitwerte, d. h. der Leitwert G_M des zu untersuchenden Mediums und der Leitwert G_S der Leiterschleife zu einem Gesamtleitwert G, der mit Hilfe des Ausgangssignals U_A der Empfangseinrichtung 11 bestimmt werden kann. Ent­ spricht die Veränderung des Leitwerts nach dem Schließen der Schalteinrichtung 22 nicht einer vorausberechneten Änderung, d. h. erhöht sich der Leitwert G nach dem Schließen der Schalteinrichtung 22 nicht um den Leit­ wert G_S, ist dies ein Zeichen dafür, daß die Leitfähig­ keits-Meßzelle 1 defekt ist.

Der in der Leiterschleife 14 zugeschaltete Leitwert sollte in einer bestimmten Relation zum Leitwert des zu untersuchenden Mediums stehen. Ist der Leitwert des zu untersuchenden Mediums sehr groß, wird sich eine Leitwertänderung in der Leiterschleife 14, die nur sehr klein ist, praktisch kaum bemerkbar machen. Man wird daher mit Hilfe der Steuereinrichtung 25 solche Leit­ werte, d. h. entsprechende Widerstandselemente R1, R2, R3, auswählen, die in der gleichen Größenordnung wie der Leitwert des zu untersuchenden Mediums liegt. Im Zweifel ergeben sich immer dann auswertbare Ergebnisse, wenn der Leitwert der Leiterschleife 14 größer ist als der Leitwert des zu untersuchenden Mediums.

Wenn ein entsprechender Meßbereich über den Rückkopp­ lungswiderstand 19 eingestellt ist, läßt sich aus der Wahl des Meßbereichs auf die Wahl des richtigen Wider­ standselements R1, R2, R3 für die Leiterschleife 14 schließen. Eine Bedienungsperson kann dann beispielsweise das richtige Widerstandselement R1, R2, R3 auswählen und die entsprechende Schalteinrichtung 22, 23, 24 be­ tätigen. In einer besonders komfortablen Ausführungsform ist allerdings vorgesehen, daß die Verstelleinrichtung für den Rückkopplungswiderstand 19 mit der Steuereinrich­ tung 25 gekoppelt ist, so daß sich bei einer Verstellung des Rückkopplungswiderstandes 19 auch eine entsprechende Verstellung in der Steuereinrichtung 25 ergibt. Zum Meßbereich wird dann automatisch das entsprechende Wider­ standselement R1, R2, R3 ausgewählt. Dies ist insbeson­ dere dann von Vorteil, wenn die Meßbereichsumschaltung in der Empfangseinrichtung 11 automatisch erfolgt. Im vorstehenden Ausführungsbeispiel sind die Widerstandsele­ mente R1, R2, R3 in der Leiterschleife 14 in Reihe ge­ schaltet. Sie können jedoch genauso gut parallelgeschal­ tet sein.

Fig. 2 zeigt eine geänderte Ausführungsform der Leiter­ schleife, bei der Elemente, die denen der Fig. 1 entspre­ chen mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Die Leiterschleife 114 ist hier in Form einer Acht um die Sendespule 102 und die Empfangsspule 103 verlegt. Die Leiterschleife 114 hat also im Bereich der Sendespule 102 eine gegensinnige Lage oder Orientierung zur Lage oder Orientierung in der Empfangsspule 103. Der von der Sendespule 102 in der Leiterschleife 114 induzierte Strom durchsetzt die Empfangsspule 103 nicht mehr gleich­ sinnig, sondern gegensinnig, also mit umgekehrter Fluß­ richtung wie der in dem zu untersuchenden Medium indu­ zierte Strom. Dies bedeutet praktisch eine Phasendrehung um 180°. Die Leitwerte des zu untersuchenden Mediums und der Leiterschleife addieren sich nun nicht mehr. Vielmehr wird der Leitwert G_S der Leiterschleife von dem Leitwert G_M des zu untersuchenden Mediums subtra­ hiert. Auch durch diese Subtraktion ergibt sich aber nach dem Zuschalten von Widerstandselementen R1, R2, R3 mit Hilfe der Schalteinrichtungen 22, 23, 24 eine Änderung des Gesamtleitwerts, der mit Hilfe der Empfangs­ einrichtung 11 erfaßt werden kann. Ist diese festgestell­ te Änderung des Leitwertes nicht in Übereinstimmung mit der vorausberechneten, liegt ein Fehler in der induk­ tiven Leitfähigkeits-Meßzelle vor.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, mit der im wesent­ lichen nur die Empfangsseite der Meßzelle überwacht werden kann. Diese Überwachung reicht aber in vielen Fällen aus. Elemente, die denen der Fig. 3 entsprechen, sind mit um 200 erhöhten Bezugszeichen versehen.

Die Sendeeinrichtung 209 weist zusätzlich einen Kurz­ schlußschalter 26 auf, der die Sendespule 202 kurz­ schließt. Die Leitwerteinrichtung 216 weist einen Genera­ tor 27 auf, der ein Testwechselstromsignal U_T erzeugt und in die Leiterschleife 214 über ein Widerstandselement R einspeist. Das Widerstandselement R kann einen verän­ derlichen Widerstandswert aufweisen, der zusammen mit dem Wert des Rückkopplungswiderstandes 219 geändert wird. Es kann jedoch auch ausreichen, das Widerstandsele­ ment R mit einem festen Widerstandswert zu versehen, wenn nicht einzelne Meßbereiche, sondern nur die Funk­ tionsfähigkeit der Empfangseinrichtung 211 und der Emp­ fangsspule 203 überhaupt überprüft werden sollen.

Zur Überprüfung wird der Kurzschlußschalter 26 geschlos­ sen, d. h. die Sendespule 202 kurzgeschlossen, und ein Testwechselstromsignal U_T in die Leiterschleife 214 eingespeist. Der Synchrongleichrichter 220 ist mit diesem Testwechselstromsignal U_T synchronisiert. Mit Hilfe der Ausgangsspannung U_A läßt sich nun der Leitwert der Leiterschleife 214 ermitteln. Stimmt dieser Leitwert mit dem Kehrwert des Widerstandselements R überein, ist die Empfängerseite der induktiven Leitfähigkeits-Meß­ zelle in Ordnung. Ergeben sich Abweichungen, liegt ein Fehler vor.

In Fig. 4 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit die Synchronleitung weggelassen, mit deren Hilfe der Syn­ chrongleichrichter 220 im normalen Leitfähigkeits-Meß­ betrieb für das zu untersuchende Medium mit dem Wechsel­ stromsignal U_E synchronisiert ist.

Von den dargestellten Ausführungsformen kann in vielerlei Hinsicht abgewichen werden. So kann lediglich ein einzel­ nes Widerstandselement vorhanden sein, das einen Leitwert erzeugt, der größer ist als oder gleichgroß wie der größte zu erwartende Leitwert des zu untersuchenden Mediums. In diesem Fall werden zwar nicht die einzelnen Meßbereiche der Meßzelle untersucht, es wird aber festge­ stellt, ob die Meßzelle insgesamt funktionsfähig ist oder nicht. Die Betätigung der Schalteinrichtungen 22, 23, 24 kann automatisch in vorbestimmten Perioden er­ folgen.

Die Frequenzen für das Wechselstromsignal und für das Testwechselstromsignal liegen im Bereich von etwa 100 Hz bis etwa 10 kHz. Sie können im Hinblick auf die Leit­ fähigkeit des zu untersuchenden Mediums ausgewählt werden.

Der gemessene Leitwert des zu untersuchenden Mediums ist natürlich auch von der Länge und der Querschnittsform des Kurzschlußpfades abhängig. Die Leitfähigkeit kann jedoch mit bekannten Methoden aus dem gemessenen Leitwert bestimmt werden. Für die Untersuchung der Funktionsfähig­ keit der Meßzelle spielen diese Fragen jedoch nur eine untergeordnete Rolle. Wichtig ist lediglich, daß sich bei einer Veränderung des Leitwertes der Leiterschleife eine entsprechende Veränderung am Ausgangssignal U_A ergibt.

Wenn die Leiterschleife nur einen fest eingestellten Leitwert hat, läßt sich die Sendeeinrichtung dadurch überprüfen, daß der von der Sendeeinrichtung in der Leiterschleife 14 induzierte Strom gemessen wird.

Claims (10)

1. Induktive Leitfähigkeits-Meßzelle mit einer Sendespule (2, 102, 202) und einer Empfangsspule (3, 103, 203), einem Kurzschlußpfad mit dem zu messenden Medium, der die Sendespule (2, 102, 202) und die Empfangsspule (3, 103, 203) durchsetzt, einer mit der Sendespule (2, 102, 202) elektrisch verbundenen Sendeeinrichtung (9), die ein Wechselstromsignal erzeugt, und einer mit der Empfangsspule (3, 103, 203) elektrisch verbundenen Empfangseinrichtung (11), wobei eine Leiterschleife (14, 114, 214) vorgesehen ist, die die Sendespule (2, 102, 202) sowie die Empfangsspule (3, 103, 203) durchsetzt und die einen vorbestimmten Leitwert (G_S) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitwert (G_S) der Leiterschleife (14, 114, 214) zwischen einem ersten, insbesondere Null betragenden Wert im Meßbetrieb der Meßzelle und einem zweiten, davon abweichenden Wert zur Überwachung der Funktionsfähigkeit der Meßzelle (Überwachungsbetrieb) veränderbar ist, so daß sich aufgrund der Leitwertänderung eine signifikante Änderung des Meßsignals der Empfangseinrichtung (11) ergibt.

2. Meßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitwert der Leiterschleife (14, 114, 214) im Überwachungsbetrieb veränderbar ist.

3. Meßzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein die Leiterschleife (14) öffnender Schal­ ter (22, 23, 24) vorgesehen ist.

4. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leiterschleife (14, 214) ein Widerstandselement (R1, R2, R3; R) vorgesehen ist.

5. Meßzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Widerstandselemente (R1, R2, R3) vorge­ sehen sind, die jeweils mit einer Schalteinrichtung (22, 23, 24) versehen sind, wobei die Schalteinrich­ tung (22, 23, 24) das zugeordnete Widerstandselement (R1, R2, R3) in die Leiterschleife (14) schaltet.

6. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (11) eine Meßbereichsumschalteinrichtung (19) für eine vorbestimmte Anzahl von Meßbereichen aufweist und eine Leitwertumschalteinrichtung (25) vorgesehen ist, die eine entsprechende Anzahl von unterschied­ lichen Leitwerten für die Leiterschleife (14) be­ reitstellt.

7. Meßzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbereichsumschalteinrichtung (19) und die Leitwertumschalteinrichtung (25) gekoppelt sind.

8. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleife (114) in der Sendespule (102) eine Lage gegensinnig zur Lage der Empfangsspule (103) aufweist.

9. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (209) einen Kurzschlußschalter (26) aufweist, der die Sendespule (202) kurzschließt, und daß ein Wechselstromgenerator (27) vorgesehen ist, der bei kurzgeschlossener Sende­ spule (202) ein Testwechselstromsignal (U_T) in die Leiterschleife (214) einspeist.

10. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Empfangseinrich­ tung (11, 211) ein Synchrongleichrichter (20, 220) angeordnet ist, der mit dem Wechselstromsignal (U_E) oder dem Testwechselstromsignal (U_T) synchronisiert ist.