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Verfahren zur Prüfung von Stoffen mit dielektrischen Eigenschaften
Bei der Verarbeitung von Massengütern erweist es sich oft als notwendig, das Arbeitsgut
auf die Beimischung von anderen Stoffen oder auf seine chemischen oder physikalischen
Eigenschaften zu prüfen. Wird diese Prüfung nach den üblichen chemischen oder physikalischen
Verfahren durchgeführt, so tritt oft der Umstand ein, daß diese Prüfverfahren zu
langwierig sind und das Ergebnis der Prüfung erst dann erhalten wird, wenn das betreffende
Gut bereits verarbeitet ist oder aber einer notwendigen Beeinflussung nicht mehr
unterworfen werden kann.
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Dieser übelstand führte zu der Entwicklung elektrischer Prüfverfahren,
die zwar von sich aus nicht in der Lage sind, den zu untersuchenden Stoff zu analysieren
und eindeutig eine etwa aufgetretene Veränderung anzugeben, bei denen aber durch
eine voraufgegangene Untersuchung nach einem chemischen Verfahren eine Eichung der
Meßeinrichtung so getroffen werden kann, daß das Meßergebnis auf die tatsächlich
eingetretenen physikalischen oder chemischen Veränderungen ausgedeutet werden kann.
Diese Verfahren haben den Vorzug, daß sie sehr rasch und auch mit brauchbarer Zuverlässigkeit
die gewünschten Prüfungen durchzuführen gestatten. Mit Vorliebe benutzt man für
solche Prüfverfahren die Einwirkung des Meßgutes auf einen hochfrequenten Schwingungskreis.
Insbesondere sind Einrichtungen bekannt, bei denen das zu prüfende Gut zwischen
die Belege des Kondensators eines hochfrequenten Schwingungskreises gebracht wird
und die bei Veränderung des Meßgutes auftretende Veränderung seiner Dielektrizitätskonstante
eine Veränderung der Frequenz des Meßkreises hervorruft. Diese Veränderung wird
gemessen. Weiter ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Meßgut in die Spule eines
hochfrequenten Schwingungskreises oder zu dieser in Beziehung gebracht wird, wobei
ebenfalls Veränderungen der Frequenz des Schwingungskreises auftreten und diese
als Meßmittel festgestellt werden. Weiter sind Verfahren bekannt, bei denen das
zu untersuchende Gut in das Feld des Kondensators eines hochfrequenten Schwingungskreises
gebracht wird und die hierdurch auftretende zusätzliche Dämpfung des Schwingungskreises
infolge Veränderung des Verlustwinkels dieses Kondensators gemessen wird.
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Diese Verfahren haben jedoch nur eine beschränkte Anwendungsmöglichkeit.
Hauptsächlich sollte .mit ihnen die Prüfung des Wassergehalts von Gut durchgeführt
werden. Man hat auch schon versucht, ganz allgemein die physikalischen und chemischen
Eigenschaften von Stoffen durch Messung ihrer dielektrischen Eigenschaften zu bestimmen,
doch traten dann große Fehlerquellen auf. Die bekannten Verfahren sind nur bedingt
benutzbar, und zwar dann, wenn sich in dem Meßgut nur Veränderungen in einer bestimmten
Richtung
vollziehen. Treten zwei oder mehrere Veränderungen des Meßgutes, gleichgültig, ob
diese chemischer oder physikalischer Art sind, auf, so versagen diese. Meßverfahren.
Das Meßergebnis kann dadurch verfälscht werden, daß eine zweite Veränderung die
Wirkung der ersten Veränderung des Meßgutes auf die Meßeinrichtung verstärkt oder
*verringert. Hierbei können sich chemische oder physikalische Veränderungen überlagern.
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Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist darin zu erblicken, daß die
Änderungen sowohl der Dämpfung als auch der Frequenz eines hochfrequenten Schwingungskreises
gemessen werden, die beim Einführen der Stoffe in ein magnetisches oder elektrisches
Feld oder beim Einführen in beide Felder auftreten. Das Verfahren nach der vorliegenden
Erfindung hat gegenüber den bisher bekannten Verfahren den Vorteil, daß es 7,wei
Veränderungen des Meßgutes, gleichgültig, ob sie zhernischer oder physikalischer
Art sind, zugleich anzuzeigen vermag, so daß aus dem Ergebnis dieser beiden Meßwerte
auch auf die Veränderung dritter Größen mittelbar oder unmittelbar geschlossen werden
kann.
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Das Verfahren -beschränkt sich nicht auf irgendwelche Stoffe bestimmter
Art, sondern wird nur eingeschränkt durch die für die Anwendung des Verfahrens notwendigen
Voraussetzungen, die an die Stoffe bzw. deren Veränderungen gestellt werden müssen.
Diese bestehen darin, daß die zu prüfenden Stoffe den Charakter eines Dielektrikums
haben müssen. Die auftretenden Veränderungen müssen eine Veränderung der dielektrischen
Eigenschaften der Stoffe, also der Dielektrizitätskonstante und der Leitfähigkeit
des Stoffes, hervorrufen.
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Gleichzeitig wird es durch die Erfindung möglich, mehrere Veränderungen
verschiedenerArt, die entwedergleichzeitig odernacheinander auftreten; festzustellen
und ihre Einflüsse auf die Messung voneinander zu trennen. Dadurch wird der bisher
größte Nachteil der oben als bekannt geschilderten Verfahren behoben, der darin
bestand, daß verschiedenartige Veränderungen: des Meß-.gutes den Meßkreis in der
gleichen Weise beeinflussen und so die Messung der zu prüfenden Veränderung verfälschen;
unter Umständen sogar unmöglich machen.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Meßgut, welches:
in das magnetische oder das elektrische Feld eines hochfrequentenSchwingungskreises
gebracht wird und dessen räumliche und zeitliche Veränderungen gemessen werden sollen,
den Schwingungskreis stets in zweifacher Hinsicht beeinflußt. Wird das MeBgut z.
B. in das elektrische Feld des Schwingungskreises; also zwischen die Belege des
Abstimmkondensators oder eines Teiles des Abstimmkonden-Bators, gebracht, so wird
durch die Veränderung des Dielektrikums dieses Kondensators der Kreis hinsichtlich
seiner Frequenz und seiner Dämpfung beeinflußt. Es «:erden also zwei Meßgrößen auf
den Meßkreis einwirken, die aber ganz verschiedene Ursachen haben können. Gesetzt
den Fall; man würde zwischen die Belege dieses Kondensators mehrfach destilliertes
Wasser bringen, welches eine außerordentliche hohe Dielektrizitätskonstante bei
sehr geringer Leitfähigkeit besitzt. Die Frequenz dieses Schwingungskreises würde
entsprechend der Veränderung des Dielektrikums außerordentlich stark, herabsinken.
DieDämpfung diesesKreises würde jedoch nahezu diegleiche bleiben, da dieVerluste
im chemisch reinen Wasser außerordentlich gering sind. Würde man nun diesem Wasser
eine Spur einer schwachen Säure, z. B. Milchsäure, zufügen, so verringert sich die
Dielektrizitätskonstante des Wassers außerordentlich stark. Die Leitfähigkeit des
Wassers und damit die Verluste ändern sich nur ganz wenig. Die Dämpfung des Kreises
würde also nur eine geringe Veränderung erfahren, während bei der Frequenz des Kreises
eine ganz erhebliche Veränderung festzustellen ist. Führt man wiederum dem im Meßkondensator
befindlichen reinen Wasser eine starke Säure, z. B. Salpetersäure, zu, so ändert
sich die Dielektrizitätskonstante bei geringen Beimischungen nur unwesentlich, wohl
aber steigt die Leitfähigkeit ganz außerordentlich. Die dielektrischen Verluste
und damit die Dämpfung des Meßkreises würden außerordentlich stark zunehmen, während
die Frequenz durch die geringe Veränderung der Dielektrizitätskonstantenur ingeringemMaße
zunehmen würde. Es ist also durch die Messung beider Werte des Kreises, Frequenz
und Dämpfung, möglich, festzustellen, ob, wie in diesem Beispiel angeführt, eine
starke oder schwache Säure dem Meßgüt zugefügt worden ist.
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Da in der Praxis der chemischen und technologischen Industrie die
zu erwartenden Beimischungen oder Veränderungen physikalischer oder chemischer Art
des Meßgutes in der' Regel bekannt sind und außergewöhnliche Beimischungen, deren
Auftreten plötzlich und unkontrollierbar erfolgen könnte, nicht zu erwarten sind,
wird die Aufgabe einer solchen Prüfung in der Regel darin liegen, bestimmte Veränderungen
des Arbeitsgutes zu überwachen. Es ist nun möglich, daß durch den Arbeitsvorgang
neben einer gewünschten chemischen Veränderung noch eine zwangsläufig auftretende
physikalische
Veränderung des Meßgutes stattfindet. Abgesehen von
den oft vorhandenen Temper:L-turveränderungen des Meßgutes ist es denkbar, daß sich
z. B. die Feinheit und damit das Volumengewicht ändert. Durch diese Veränderung
des Volumengewichtes wird eine Veränderung der Frequenz des Meßkreises wie auch
seiner Dämpfung hervorgerufen. Die Änderung der Frequenz steht jedoch in einem linearen
Zusammenhang mit dem Volumengewicht, während dieses sich in bezug auf die Dämpfung
als quadratische Funktion auswirkt. Es ist also bei einer Veränderung des Meßgutes
in einer chemischen und einer physikalischen Eigenschaft ein Vergleich der Frequenz-
und Dämpfungsänderung vorzunehmen. Ist die Empfindlichkeit der Anzeige beider Meßgrößen
so gewählt, daß die chemische Veränderung des Stoffes allein sowohl bei dem Anzeigeinstrument
für die Frequenz als auch bei dem für die Dämpfungsmessung den gleichen Ausschlag
hervorruft, so würden bei dem zusätzlichen Auftreten einer Veränderung des Volumengewichtes
die Zeiger beider Instrumente eine stark voneinander abweichende Einstellung aufweisen.
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Die gleichen Verhältnisse liegen vor, wenn man das Meßgut in das magnetische
Feld des hochfrequenten Schwingungskreises bringt. Auch hier wirkt das Meßgut in
zweifacher Hinsicht. Durch die Leitfähigkeit des Meßgutes werden in ihm erhebliche
Wirbelströme hervorgerufen. Diese Wirbelströme erzeugen außerordentlich starke Verluste
in dem Meßkreis. Gleichzeitig wird durch die nie zu vermeidende evtl. künstlich
verstärkte Eigenkapazität der Meßspule eine Beeinflussung der Eigenfrequenz des
Meßkreises auftreten. Es ist jedoch verständlich, daß man die Messung in der Meßspule
immer nur dann vorziehen wird, wenn die zu prüfende Veränderung des Meßgutes vornehmlich
in einer Veränderung seines Leitvermögens bestehen wird. Auch hier ist wieder der
Einfluß der Veränderung des Leitvermögens das Quadrat des Einflusses der Veränderung
der Dielektrizitätskonstante.
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Es ist ferner verständlich, daß man zur Prüfung des Meßgutes dieses
auch zugleich in das magnetische und das elektrische Feld des Meßkreises bringen
kann. Es ist gleichgültig, ob nun das Meßgut zu gleicher Zeit oder nacheinander
beide Felder passiert. Diese Art der Messung ist dann besonders aufschlußreich,
wenn man das Meßgut nacheinander in jedes der beiden Felder hineinbringt und jeweils
die auftretenden @requenz-und Dämpfungsveränderungen feststellt.
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Durch dieses neue Verfahren der Messung der Beeinflussung der Frequenz
und der Dämpfung des hochfrequenten Schwingungskreises durch das zu prüfende Meßgut
werden auch gleichzeitig die hauptsächlichsten Fehler der bisherigen Verfahren der
einzelnen Messung der Frequenz und der Dämpfung für die verschiedensten Anwendungsgebiete
aufgehoben. Bei diesen Verfahren wurden die Meßergebnisse dadurch verfälscht, daß
der Meßkreis von dem Meßgut hinsichtlich der Frequenz und der Dämpfung beeinflußt
wurde, wobei jedoch trotz der gegenseitigen Beeinflussung dieser Faktoren nur jeweils
einer gemessen wurde. , Weitere Fehler in der Messung traten dadurch auf, daß nicht
nur die zu messende Veränderung des Meßgutes allein auftrat, sondern gleichzeitig
auch eine Veränderung anderer Art, die aber auf den Meßkreis bzw. auf das Meßergebnis
im gleichen Sinne oder auch im entgegengesetzten Sinne wirkte und so das Meßergebnis
verfälschte. Es- war bisher durch die alleinige Messung der Frequenz oder der Dämpfung
nicht möglich, diese Einflüsse zu erkennen.
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Dieses soll im besonderen noch einmal durch Beispiele erklärt werden.
Wenn z. B. in einem Meßkondensator die chemische Veränderung, beispielsweise das
Maß des durch Trocknung herabgesetzten Wassergehaltes von Getreide, festgestellt
werden sollte, so ergab sich folgende Schwierigkeit: durch die Trocknung schrumpfte
gleichzeitig das Korn. Das Volumengewicht des Meßgutes stieg. Da der Meßkondensator
stets das gleiche Volumen hatte, war die Menge des Meßgutes je nach dem Volumengewicht
verschieden groß. Erfolgte nun die Trocknung langsam und vorsichtig, so hatte das
Korn Zeit, sich in seinem Gefüge langsam zu verfestigen und zu verdichten. Es entstanden
wenig Hohlräume, die vorher durch das ausgetriebene Wasser ausgefüllt waren. Erfolgte
die Trocknung jedoch durch Anwendung hoher Temperaturen und starker Belüftung, so
daß das Wasser sehr rasch ausgetrieben wurde, so wurden in dem KornHohlräume erzeugt,
und das Volumengewicht stieg nicht im selben Maße wie bei der langsamen Trocknung.
Für den gleichenprozentualenWassergehalt waren also zwei verschiedene Mengen des
Meßgutes im Meßkondensator enthalten. Da die Menge des Meßgutes als Dielektrikum
die Frequenz des Meßkreises in der gleichen Weise bestimmt wie die tatsächliche
Veränderung der Dielektrizitätskonstante, sind zwangsläufig durch diesen Einfluß
und durch die hierbei nicht feststellbare Größe der physikalischen Veränderung erhebliche
Meßfehler erzeugt worden.
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Bei der Dämpfungsmessung lagen gleiche Verhältnisse vor. Wurde ein
Korn mit hohem Volumengewicht in die Meßspule eingebracht,
so erfuhr
der Meßkreis bei gleichem Wassergehalt eine ungleich höhere Dämpfung als bei geringerem
Volumengewicht. Wird nun jedoch die Frequenz des Kreises ebenfalls beobachtet, so
ergibt sich bei hohem Volumengewicht eine bestimmte Dämpfung bei einer bestimmten
Frequenz. (Die Zeigerausschläge können wieder gleich gemacht werden.) Bei niedrigem
Volumengewicht, also z. B. unvorschriftsmäßiger Trocknung, ergibt sich eine erhebliche
Abweichung der Zeigerstellungen zwischen Dämpfungs- und Frequenzmesser.
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Würde man die Dämpfungsbestimmung in der bisher üblichenArt durchAufnahme
einer Stromresonanzkurve durchführen, so würde dieses Prüfverfahren außerordentlich
viel Zeit benötigen. Es wäre also mit diesem Prüfverfahren noch nicht ein Vorteil
gegenüber exakten chemischen und physikalischen analytischen Verfahren gegeben.
Aus diesem Grunde ist zur Ausübung des der vorliegenden Erfindung entsprechenden
Verfahrens eine besondere Einrichtung zur Messung der Dämpfung entwickelt worden.
Gleichzeitig sind bekannte Wege beschritten worden, um die Messung der Frequenz
eines Meßkreises in schneller und sicherer Art zu ermöglichen.
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Die zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung notwendige Einrichtung
ist in einem Ausführungsbeispiel in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Um die
Arbeitsweise dieser Einrichtung leichter erklären zu können, soll zuerst die Messung
an Teilen von Schwingungskreisen geschildert werden. Die Einrichtung zur Ausübung
des Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem Röhrengenerator, dessenDämpfung
und Frequenz durch das Meßgut bzw. durch den Prüfling verändert wird. Es sind zur
Vervollständigung der Einrichtung noch weitere Teile angeschlossen, jedoch
soll vorerst nur der untere Teil der Zeichnung betrachtet werden.
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Hier ist ein kleiner Röhrengenerator mit der Schwingröhre i, dem Gitterkreise,
3, dem Rückkopplungskreis q., 5, Gitterblock 6 und Gitterdrossel ? dargestellt.
Weiter enthält noch dieser Kreis die Anodendrossel 8 und den Schutzkondensator g.
Parallel zu dem Abstimmkondensator 2 des Gitterkreises liegt eine kleine Kapazität
io, die hier durch einen Wechselstromsummer i i oder andere zweckdienliche Mittel
ständig verändert wird. Parallel zum Rückkopplungskreis liegt der zu untersuchende
Schwingungskreis 12, 13. Es soll angenommen werden, daß die Spule 13 dieses Schwingungskreises
auf ihren Dämpfungsbeitrag untersucht werden soll. Ein Fall, wie er z. B. bei Abstimmspulen
für Empfangsgeräte für drahtlose Nachrichten sehr häufig vorkommt. Die Spulen liegen
hier fest: Die Wicklungsgröße liegt auch fest und ändert sich nicht. Es ist lediglich
zu untersuchen, ob beider Herstellung alle nötige Sorgfalt gewaltet hat, daß der
Dämpfungsbeitrag der Spule möglichst gering ist. Der Röhrengenerator ist so eingestellt,
daß geringe Änderungen der Abstimmung zwischen Gitterkreis und Rückkopplungskreis
eine erhebliche Änderung des Mittelwertes des Anodenstromes hervorrufen. Die Anodenspannung
wird über einen Glimmlichtstabilisator 14 geliefert, so daß diese nahezu als konstant
angesehen werden kann.
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Dadurch, daß parallel zum Rückkopplungskreis q., 5 der zur Untersuchung
dienende Schwingungskreis 12, 13 geschaltet wird, ist die Ahstimmschärfe des gesamten
Systems abhängig von der Dämpfung, die durch den Kreis 12, 13 zusätzlich hineingebracht
wird. Mit anderen Worten, wenn die zu untersuchende Spule 13 aus dem gesamten Kreis
entfernt wird, so wird der Generator eine bestimmte Abs.timmschärfe haben. Wird
die Spule 13 hinzugefügt und der Rückkopplungskreis erneut abgestimmt, so wird die
Abstimmschärfe durch die Dämpfung des Kreises 12, 13 eine Einbuße erleiden, die
abhängig ist von der Dämpfung des Kreises 12, 13.
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Um diese Veränderung der Abstimmschärfe messen zu können, wird die
Abstimmung des Gitterkreises 2, 3 ständig verändert, und zwar in diesem Beispiel
durch die kleine Kapazität io. Es ist ohne weiteres klar, daß auch auf anderem Wege
die Abstimmung verändert werden kann, z. B. durch eine ständige Ver= änderung der
Spule eines der Schwingungskreise oder durch Veränderung von Kopplungsgliedern.
Es ist auch weiter ersichtlich, daß nicht unbedingt die Abstimmung des Kreises 2,
3 verändert werden muß; die gleiche beabsichtigte Wirkung würde auch erzielt werden
bei Änderung der Abstimmung eines der anderen Kreise. Der Einfachheit halber soll
aber in allen späteren Betrachtungen die Veränderung 'der Kapazität des Kreises
2, 3 angenommen werden.
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Die Veränderung der Abstimmung des Gitterkreises 2, 3 ist sehr gering,
und, zwar so, daß in keinem Fall der Bereich der maximalen Flankensteilheit des
zu untersuchenden Kreises überschritten wird. Durch diese ständige Veränderung der
Abstimmung ändert sich gleichlaufend der mittlere Anodenstrom der Schwingröhre.
Es wird dem der Röhre zugeführten Gleichstrom ein. Wechselstrom überlagert, dessen
Frequenz von der Frequenz .der Veränderungen der kleinen Kapazität io abhängt und
dessen Stärke von der Einstellung der Krümmung der gesamten Schwingungscharakteristik
des Röhrengenerators und damit also auch von der Dämpfung der Spule i 3
abhängt.
Dieser Wechselstrom durchfließt den Transformator 15, wird im Gleichrichter 16 gleichgerichtet
und im Meßinstrument 17 gemessen. Außerdem wird der mittlere Gleichstrom, der zur
Röhre 1 fließt, in dem Meßinstrument 18 gemessen.
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Es leuchtet nun ein, daß das Meßinstrument 17 bei einer bestimmten
Einstellung des Röhrengenerators ohne die Spule 13 einen bestimmten Ausschlag haben
wird. Fügt man die Spule 13 ein und bringt man durch Abstimmung der Kondensatoren
q. und 12 den Anodenstrom im Meßinstrument 18 auf die gleiche Höhe wie vordem, so
wird durch die veränderte Ab@stimm@schärfe des gesamten Systems, die hervorgerufen
wurde durch Hinzufügung der Spule 13, am Meßinstrument 17 ein anderer Ausschlag
auftreten. Es ist nun klar, daß man an. Stelle der einen Spule 13 eine ganze Serie
anscheinend gleicher.Spulen in dieser Einrichtung auf ihre Dämpfung vergleichsweise
untersuchen kann. Hierüber gibt der Ausschlag des Instrumentes 17 einwandfreien
Aufschluß. Weiter ist es auch klar, daß man die Spulen gleichzeitig auf ihre gleiche
Induktivität beurteilen kann, wenn man das Meßinstrument 18 beobachtet. Hier wird
nämlich die Höhe des Ausschlages davon. abhängig sein, welche Eigenfrequenz der
Kreis ä2, 13 hat. Ändert sich die übrige Einstellung der ganzen Einrichtung nicht
und ändert sich nur jeweils die Spule 13, so muß eine Veränderung- des Ausschlages
am Instrument 18 von der Höhe der Induktivität der Spule 13 hervorgerufen sein.
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Im bisherigen Beispiel ist die Veränderung der Dämpfung im Gesamtkreis
durch das Auswechseln der Spule 13 erfolgt. Man kann sich jetzt einen anderen Zustand
vorstellen, wenn man stets dieselbe Spule 13 beibehält und sie so einrichtet, daß
in ihrem Inneren verschiedene Füllungen untergebracht werden können. Je nachdem,
welche Eigenschaften die Füllung in der Spule 13 hat, ist eine verschiedene Abstimmung
und eine verschiedene Dämpfung des Gesamtkreises zu erwarten und damit auch ein
verschieden hoher Ausschlag in den Meßinstrumenten 17 und 18. Im gleichen Sinne
und mit gleichem Erfolg kann man in das Kondensatorfeld des Kondensators 12 die
verschiedenen Stoffe hineinbringen. Es soll hier jedoch der Einfachheit halber vorerst
nur die Wirkung auf das Spu:lenfeld betrachtet werden.
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Man kann diese Möglichkeit ausnutzen zur Kontrolle und Untersuchung
von Werkstoffen und Arbeitsgütern. Es ist klar, daß diese Anordnung in b@ezug auf
eine Veränderung der Dämpfung der Spule 13 außerordentlich empfindlich gemacht werden
kann. Es ist damit einleuchtend, daß auch geringfügige Veränderungen der in der.
Spule befindlichen. Füllung meßbar werden. Diese Veränderungen können physikalischer
oder chemischer Art sein und z. B. als Veränderung des spezifischen Gewichtes, Veränderungen
des Mischungsverhältnisses zweier Güter, Veränderungen. der Leitfähigkeit, Veränderungen
der Dielektrizitätskonstante, der magnetischen und dielektrischen Hysteres.is, Veränderung
des Feinheitsgrades u. dgl. mehr auftreten. Jede dieser Veränderungen wird eine
Veränderung des Ausschlages der beiden Meßinstrumente ergeben. Man kann diese Einrichtung
z. B. heranziehen zur Messung und Kontrolle an laufenden Güterströmen. Hierfür ist
als Beispiel folgende Einrichtung gezeichnet worden.
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In den Trichter 1g fällt® der Güterstrom, gerät in die Spule 13, die
zweckmäßig mit einem Rohr ausgekleidet ist, und staut sich in dem, Rohr 2o durch
den Trichter 21, der eine kleinere Öffnung hat als der Trichter 1g. Es wird somit
erreicht, daß bei gleicher Beschaffenheit des Meßgutes ständig die gleiche Menge
des Gutes in der Spule 13 enthalten ist. Die Einwirkungen des Güterstromes auf die
gesamte Einrichtung lassen, sich grundsätzlich unterscheiden in Einwirkungen, die
durch Veränderungen der Dielektrizitätskonstante und Einwirkungen, die durch. Veränderungen
der Leitfähigkeit hervorgerufen werden. Veränderungen der Dielektrizitätskonstante
werden demnach eine Veränderung der Frequenz des Meßkreises hervorrufen und eine
Veränderung der Zeigerstellung des Instrumentes 18 erzeugen. Veränderungen' der
Leitfähigkeit des Meßgutes werden eine Veränderung der Dämpfung des Meßkreises und
damit eine Veränderung der Zeigerstellung des Instrumentes 17 hervorrufen. Aus welchen
Ursachen die Veränderung der elektrischen Konstanten des Meßgutes erfolgt, wird
vorher durch eine chemisch-analytische oder sonstige Eichung festgelegt.
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Es, soll hier nur noch angedeutet werden, daß die gleiche Wirkung
erzielt wird, wenn das Meßgut in die Abstimmspulen 3 oder 5 gebracht wird, oder
aber, wenn das Meßgut zum Dielektrikum der Kondensatoren 2, 4: oder ä2 gemacht wird.
Ebenso kann auch der veränderliche Abstimmkondensator 1o in einem der anderen Kreise,
z. B. 4, 5 oder 12, 13, liegen. Es wird auch unter Umständen zweckmäßig sein, wie
vordem schon beschrieben, das Meßgut sowohl in eine der Spulen als auch in einen
der Kondensatoren einzuführen, wobei j e nach der Zweckmäßigkeit das Einführen gleichzeitig
oder nacheinander erfolgen kann. Es ist auch ohne weiteres möglich, an Stelle eines
schüttbaren Gutes feste Stoffe in die Spulen bzw. Kondensatoren einzuführen und
durch Beeinflussung
der Schwingungskreise die Beschaffenheit dieser
Prüflinge festzustellen.
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Bei diesen Messungen würde jetzt aber der Nachteil auftreten, daß
an dem Meßinstrument 18 der gesamte Anodenstrom der Schwingröhre i angezeigt wird
und somit geringfügige Änderungen des Anodenstromes, hervorgerufen durch Veränderung
der Füllungen, schlecht abzulesen. sind. Aus diesem Grunde ist folgende Einrichtung
getroffen worden.
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Die Schaltanordnung ist zu einer Brückenschaltung vervollkommnet worden:
Die Brücke wird gebildet durch den Glimmlichtstabilisator als Spannungsteiler, durch
den unteren Meßkreis mit der Schwingröhre i und durch den oberen @M@eßkreis mit
der Schwingröhre 22. Dieser 1@1eßkreiS hat dieselben Aufgaben und dieselben Eigenschaften
wie der Meßkreis mit -der Schwingröhre i. Diese Anordnung ist sehr wichtig; weil
im anderen Falle die geringsten Spannungsänderungen zu Schwierigkeiten führen würden
Besonderer Wert ist darauf zu legen, daß die beiden Schwingröhren die gleiche Charakteristik
besitzen auch in bezüg auf Änderung des Emissionsstromes, hervorgerufen durch Schwankungen
der Heizspannung. Eine solche Brücke i:st nach erfolgter Abgleichung verhältnismäßig
spannungsunempfindlich.
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Mit Vollendung der Brückenschaltung ist es möglich, das Meßinstrument
18 so empfindlich zu halten, .daß auch :geringfügigste Änderungen der Abstimmung
des Meßkreis-es mit der Schwingröhre i festgestellt werden können.
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Zu dem Meßkreis mit der Schwingröhre z2 kann eine gleiche Anordnung
hinzugefügt werden wie der Kontrollkreis 12, 13. Dieser Kontrollkreis besteht aus
dem Kondensator 23 und der Spule 24. Beide Teile haben die gleiche Abmessung und
den gleichen Aufbau wie Kondensator 12 und Spule 13. Es leuchtet nun ein,
daß, wenn man in die Spule 24 einen Stoff hineinbringt, der z. B. als Standardmuster
ausgeführt ist, man in der Spule 13 alle Abweichungen von diesem Standardmuster
einwandfrei erkennen kann: Welcher Art das Standardmuster auch ist, ob es eine Flüssigkeit,
ein schüttbares Gut oder ein fester Stoff, der organischer oder anorganischer Herkunft
sein kann, es wird immer eine Vergleichsmessung zu diesem Standardmuster und dem
zu prüfenden Gut möglich sein. Weiter kann man z. B. zwei Güterströme in. dieser
Art gegeneinander vergleichen, wobei es nur eine Frage der Zweckmäßigkeit ist, ob.
an dem Meßkreis mit der Schwingröhre 22 ebenfalls ständig durch eine veränderliche
Abstimmung die Dämpfung durch ein Instrument gleich dem Instrument i7 gemessen wird
oder nicht.