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Einrichtung zur Temperaturmessung mit Hilfe eines mit Wechselstrom
gespeisten Widerstandsthermometers Es ist bekannt, Temperaturmessungen mit elektrischen
Widerstandsthermometern unter Benutzung eines spannungsunabhängig arbeitenden Quotientenmessers
auszuführen, der mit Wechselstrom gespeist wird. Dieser Quotientenmesser kann in
sehr verschiedener Weise ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung
eines wechselstromgespeisten Weicheisen- Quotientenmessers mit ringförmigem Dreheisen
(Ringeisen- Quotientenmesser), da sich ein solches Instrument durch einen besonders
einfachen und den praktischen Betriebsverhältnissen angepaßten Aufbau auszeichnet.
Verwendet man bei widerstandsthermometrischen Temperaturmessungen mit Wechselstrom
den bekannten Weicheisen- Quotientenmesser mit ringförmigem Dreheisen, bei dem die
beiden Meßwerkspulen, die das ringförmige Dreheisen umfassen, um 9o° gegeneinander
versetzt sind, so ist man nicht imstande, eine für widerstandstherrnometrische Messungen
in allen Fällen ausreichende Verhältnisempfindlichkeit des Quotientenmessers zu
erzielen. Dies gilt auch im allgemeinen für den Fall, daß - die beiden um 9o° gegeneinander
versetzten Meßwerkspulen das ringförmige Dreheisen in bekannter Weise in entgegengesetztem
Sinne magnetisieren.
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Es ist auch ein insbesondere für widerstandsthermonietrische Messungen
bestimmter, jedoch nur mit Gleichstrom arbeitender Drehspul-Quotientenmesser bekanntgeworden,
der zwei um 18o° gegeneinander versetzte und in dem Kraftlinienfeld zweier ringförmig
gestalteter und feststehend angeordneter permanenter Stahlmagnete sich bewegende
Spulen besitzt. Bei diesem Drehspul-Quotientenmesser, der mit dem eingangs erwähnten,
einen ringförmigen Weicheisenkern aufweisenden Weicheisen- Quotientenmesser (Ringeisen-
Quotientenmesser) eine rein äußerlicheÄhnlichkeit besitzt, sind zwei permanente
Stahlmagnete nahe beieinander und mit ihren Polen entgegengesetzt angeordnet, wodurch
zwischen beiden ein permanentes magnetisches Feld entsteht,-dessen Kraftlinien die
beiden Drehspulen schneiden. Durch Schrägstellung des einen Magneten wird die Kraftliniendichte
in den verschiedenen Teilen des Feldes abgestuft, andererseits wird durch Entgegenschalten
der beiden Drehspulen (wie bei Gleichstrom-Kreuzspulinstrumenten) erreicht, daß
die auf die Drehspulen einwirkenden Drehmomente entgegengesetzt gerichtet sind.
Die Wirkung dieses Drehspulen- Quotientenmessers, der nur mit Gleichstrom arbeiten
kann, entspricht also dem Prinzip des Gleichstrom-Kreuzspulinstrumentes, unterscheidet
sich also grundsätzlich von der Arbeitsweise der eingangs erwähnten, direkt mit
Wechselstrom gespeisten Weicheisen-Quotientenmesser; mit denen sich die vorliegende
Erfindung befaßt.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Temperaturmessung
mit Hilfe eines mit Wechselstrom gespeisten Widerstandsthermometers, die eine für
widerstandsthermometrische Temperaturmessungen in jedem Falle
ausreichende
Verhältnisempfindlichkeit bietet. Die Erfindung besteht darin, daß das elektrische
Meßgerät dieser Temperaturmeßeinrichtung ein solcher Weicheisen-Quotientenmesser
ist, bei welchem beide Spulen um i8o' gegeneinander versetzt sind und in an sich
bekannter Weise das ringförmige Weicheisen (Dreheisen) in erit= gegengesetztem Sinne
magnetisieren. Das Wesentliche der Erfindung ist also dies, daß die beiden Meßwerkspulen
des Weicheisen-Quotientenmessers mit ringförmigem Dreheisen um i8o° gegeneinander
versetzt und gegenläufig geschaltet sind, so daß sie das Dreheisen in entgegengesetztem
Sinne magnetisieren. Die Kombination dieser beiden Maßnahmen -ergibt den technischen
Fortschritt, eine derartig hohe Verhältnisempfindlichkeit des Meßgerätes zu erreichen,
daß die Messung der bei engen Temperaturbereichen (z. B. o bis q.0° C) auftretenden
verhältnismäßig kleinen Widerstandsänderungen in einwandfreier Weise möglich ist.
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Im folgenden werden einige Messungen und ihre Ergebnisse zusammengestellt,
die zur Kennzeichnung des Wesens der Erfindung und des durch sie erreichten Fortschrittes
geeignet sind. Zur Ausführung dieser Messungen wurde ein Weicheisen-Quotientenmesser
mit ringförmigem-. Dreheisen benutzt, bei welchem der Winkel zwischen den beiden
1VIeßwerkspulen verändert werden konnte. Die bei verschiedenen Widerstandsänderungen-in
der Meßschaltung sich ergebenden Ausschlagsänderungen wurden messend verfolgt und
in Schaulinien dargestellt.
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Abb. i zeigt die benutzte Meßschaltung; bei der vor jeder der Meßwerkspulen
S1, S2 ein induktions- und kapazitätsfreier Widerstand liegt, Bei den einzelnen
Meßreihen wurde der Vergleichswiderstand R" jeweils konstant gehalten, während der
Widerstand Rx, von einem konstant angesetzten .Grundwiderstand (ioo Ohm) ausgehend,
nach oben verändert wurde.. Bei jeder Meßreihe wurde so vorgegangen, daß zunächst
R" = ioo Ohm, gewählt. wurde; dann wurde R" so eingestellt, daß der Zeiger .des
Weicheisen-Quotientenniessers auf den Skalenanfang A einspielte. Nun wurde R" stufenmäßig
vergrößert, und .zwar so lange, bis der Zeiger auf das Skalenende E einspielte.
Dann wurde bei jeder Meßreihe der Zeigerausschlag Winkel a als Funktion des Widerstandes
R, graphisch dargestellt. Es würden Meßreihen bei folgenden Versuchsbedingungen
aufgenomnien: -- i.@ Meßwerkspulen S1 und SZ gleichläufig geschaltet, wobei Spulenwinkel
von go°, i2o°, i5o° und i8o° verwirklicht wurden. 2. Meßwerkspulen S1 und S2 gegenläufig
geschaltet, wobei wiederum Spulenwinkel von go°, i2o°, i5o° und 18o" verwirklicht
wurden.
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Die Abb. 2 und 3 zeigen die Meßergebnisse (Ausschlagwinkel a als Funktion
des Widerstandes R"), die folgendes erkennen lassen: _. Bei gegenläufiger Schaltung
(Abb. 3) ist die Verhältnisempfindlichkeit der Meßschaltung bedeutend größer als
bei gleichläufiger Schaltung (Abb. 2). Denn bei gegenläufiger Schaltung macht der
Zeiger beispielsweise bei einem Spulenwinkel von 18o° seinen Gesamtausschlag (7o°),
wenn der Widerstand Rx von ioo Ohm auf 157 Ohm vergrößert wird, während bei gleichläufiger
Schaltung und demselben' Spulenwinkel von =8o° der Zeigerausschlagwinkel nur 2o°
beträgt, wenn Rx,um den gleichen Betrag, d. h. von ioo Ohm auf 157 Ohm, vergrößert
wird. Die Verhältnisempfindlichkeit der Meßschaltung ist also bei gegenläufiger
Schaltung unter sonst gleichen Verhältnissen 3,5mal so groß als bei gleichläufiger
Schaltung.
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2. Sowohl bei gegenläufiger als auch bei gleichläufiger Schaltung
ist die Verhältnisempfindlichkeit um so größer, je größer der Spulenwinkel ist.
- Bei gegenläufiger Schaltung ist _ die Verhältnisempfindlichkeit bei einem Spulenwinkel
von 18o° ungefähr doppelt so hoch als bei dem Spulenwinkel go°, da man, wie aus
Abb. 3 hervorgeht, bei go° - Spulen-Winkel mit Rx von =oQ Ohm auf ungefähr 2io Ohm
gehen muß, während bei i8o° Spulenwinkel nur -eine Steigerung des Widerstandes Rx
von ioo Ohrn auf 155 Ohm erforderlich ist. Die erforderliche Widerstandsänderung
von Rx ist also bei 18o° Spulenwinkel tatsächlich nur halb so groß als bei dem Spulenwinkel
go°: Die Erfindung bietet die Möglichkeit, Wider= standsthermometermessungen mit
den in der Praxis geforderten Skalenbereichen -(z. B. o bis 0° C) mit Hilfe eines
Dreheisen-Quotientenmessers auszuführen, was bisher nicht- möglich war.