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Physikalisches Meßinstrument, insbesondere Drehwaage Die Erfindung
bezieht sich auf Drehwaagen und andere physikalische Meßinstrumente, bei denen als
Meßorgan ein Torsionsfaden dient dessen ' Torsionskraft die zu messenden Kräfte
kompensiert, so daß aus den Schwingungen des an dem Torsionsfaden aufgehängten Organes
- bei Drehwaagen des Waagebalkens - die Größe der zu messenden Kräfte ermittelt
werden kann. Da die Torsionskraft des Fadens sich mit der Temperatur ändert und
infolgedessen bei Messungen von längerer Dauer durch Änderungen der "Temperatur
erhebliche Fehler in die Meßergebnisse hineinkommen können. pflegt man, insbesondere
bei Drehwaagen, den Torsionsfaden samt dem Gehänge in ein Schutzgehäuse einzuschließen.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß trotz der Anordnung eines solchen Schutzgehäuses
noch merkbare Änderungen in der Temperatur eintreten, so daß man sich genötigt sieht,
die Temperatur des Torsionsfadens während der gesamten Beobachtungszeit ständig
zu überwachen. Um die Beobachtung der Temperatur des Torsionsfadens zu ermöglichen,
hat man schon vorgeschlagen, in dem Schutzgehäuse für den Torsionsfaden Thermometer
anzuordnen, welche die Innentemperatur des Gehäuses anzeigen. Bei der für diesen
Zweck bisher bekannten Verwendung von an der GPhäuseinnenwand befestigten Metallthermometern
zeigt sich jedoch der Übelstand, daß die von den Thermometern angezeigte Temperatur
häufig nicht unerheblich von der Temperatur das Fadens abweicht, da die Thermometer
verhältnismäßig weit von dem Faden .entfernt liegen. Dieser Übelstand tritt insbesondere
in Erscheinung, wenn im Innern des Schutzgehäuses eine Temperaturschichtung auftritt,
da" in solchen Fällen die von den Thermometern angezeigte Temperatur erheblich von
der ermittelten Temperatur des Torsionsfadens abweicht und infolgedessen die Temperaturänderungen
des Fadens nicht mit hinreichender Genauigkeit berücksichtigt werden können. Überdies
haben die bisher verwendeten Metallthermometer den Nachteil, daß sie infolge der
verhältnismäßig großen Masse der Metallteile .zu träge sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sollen nun die erwähnten Übelstände
dadurch beseitigt, werden. daß das temperaturempfindliche Organ für das in dem Schutzgehäuse
angeordnete Thermometer aus einem neben dem Torsionsfäden parallel oder nahezu parallel
ausgespannten Draht oder Faden besteht, der die gleiche oder annähernd gleiche Länge
wie der Torsionsfaden aufweist. Der temperaturempfindliche. Draht oder Faden wird
zweckmäßig in der gleichen Höhe wie der Torsionsfaden eingespannt, und zwar mittels
des gleichen Metalles oder Stoffes, mittels welchem der Torsiönsfaden eingespannt
ist. Bei dieser Anordnung nimmt der temperaturempfindliche
Draht
oder Faden an Stellen gleicher Höhe fast genau die gleiche Temperatur ein wie der
Torsionsfaden, so daß das Thermometer in jedem Augenblick die wahre mittlere Temperatur
des Torsionsfadens anzeigt und infolgedessen Temperaturfehler mit erheblich größerer
Genauigkeit berücksichtigt werden können als bisher.
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Das Thermometer kann entweder als Widerstandsthermometer ausgebildet
sein, bei welchem die Änderungen, die der elektrische Widerstand des Drahtes erfährt,
in bekannter Weise, z. B. mittels einer Wheatstoneschen Brückenschaltung, zur Temperaturmessung
dienen. Man kann jedoch mit dem gleichen Ergebnis die Temperaturmessung auch auf
Grund der Längenausdehnung vornehmen, die ein Draht oder Faden aus einem Stoff von
hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten erfährt.' Erwünscht ist in jedem Falle, daß
der Draht oder Faden möglichst dünn gehalten wird, damit seine Wärmekapazität möglichst
mit derjenigen des Torsionsfadens übereinstimmt, so daß er stets dessen mittlere
Temperatur annimmt.
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Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes in einem Schnitt durch den für die Erfindung in Betracht
kommenden Teil einer Drehwaage.
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In der Zeichnung ist i das Schutzgehäuse der Drehwaage, dessen senkrechter
Rohrteil i°, der durch einen Deckel ib abgeschlossen ist, den an seinem oberen Ende
mittels eines Klemmstückes 2 befestigten Torsionsfaden 3 umschließt. An dem unteren
Ende des Torsionsfadens 3 ist in bekannter Weise eine einen Spiegel 4 tragende Stange
5 befestigt, welche den Waagebalken 6 trägt. Neben dem Torsionsfaden 3 und parallel
zu diesem ist nun erfindungsgemäß als temperaturempfindliches Organ ein Draht 7
vorgesehen, der an seinem oberen Ende mittels eines an dem Deckel ib angeordneten
Klemmstückes 8 festgespannt ist, welches zweckmäßig aus dem gleichen Metall oder
Stoff besteht wie (las den Torsionsfaden 3 tragende Klemmstück 2. An seinem unteren
Ende ist der Draht 7 mit dem einen Arm eines an dem unteren Ende einer senkrechten
Stange 9 schwenkbar gelagerten Hebels io befestigt, dessen anderer Arm durch eine
Feder i i mit einer zweiten senkrechten Stange 12 verbunden ist. Die Stange 9 besteht
aus einem Stoff von möglichst geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten,, beispielsweise
Invar, während für den Draht 7 ein Stoff von möglichst großem Wärmeausdehnungskoeffizienten
gewählt wird. An der Unterseite des Hebels io ist ein Spiegel 13 angeordnet.
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Bei einer Längenänderung des durch die Feder i i straff gehaltenen
Drahtes 7 infolge einer Änderung der Temperatur führt der Hebel io und somit auch
der Spiegel 13 Drehbewegungen aus, die mittels eines auf den Spiegel 13 geworfenen
Lichtstrahles zusammen mit den Drehbewegungen des Spiegels 14, die dieser infolge
der Schwingungen des Waagebalkens 6 ausführt, in üblicher Weise sichtbar gemacht
oder auch auf photographisches Papier aufgezeichnet werden können. Um die Bewegungen
des Spiegels 13 in dem gleichen Gesichtsfeld oder auf dem gleichen lichtempfindlichen
Papier sichtbar zu machen, wie die Schwingungen des Waagebalkens können geeignete
lichtablenkende Mittel, z. B. ein unter 45' geneigter Spiegel 14, vorgesehen sein.
Da der Draht 7 sich neben dem Torsionsfaden 3 über dessen gesamte Länge erstreckt,
werden etwaige Temperaturänderungen des Torsionsfadens durch die Bewegungen des
von dem Spiegel 13 zurückgeworfenen Lichtstrahles mit großer Genauigkeit
wiedergegeben, so daß bei Auswertung der Meßergebnisse- die jeweilige Temperatur
des Torsionsfadens genau berücksichtigt werden kann.
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Anstatt der Längenänderung kann, wie bereits erwähnt, gegebenenfalls
auch das Verhalten des elektrischen Widerstandes eines entsprechend ausgespannten
Drahtes zur Ermittlung der Temperatur des Torsionsfadens dienen, wobei die Widerstandsänderungen
in bekannter Weise durch beliebige elektrische Schaltungen, z. B. Brückenschaltung,
ermittelt werden können.