DE842677C

DE842677C - Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Leitfaehigkeit

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Publication number: DE842677C
Application number: DEP55597A
Authority: DE
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1949-09-22
Filing date: 1949-09-22
Publication date: 1952-06-30

Description

Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit Es ist bekannt, die Leitfähigkeit von Stoffen mit Hilfe der Wechselstrombrücke zu messen. Zur Bestimmung der Leitfähigkeit von Elektrolyten werden diese dabei in sog. Leitfähigkeitsmeßgefäße eingebracht, in denen platinierte Platinelektroden möglichst großer Oberfläche angeordnet und in die \\echselstrombrücke eingeschaltet sind. Diese Me-Methode hat den Nachteil, daß die Messungen durch die Benutzung ozon Elektroden beeinflußt werden.
Es ist weiterhin zur Bestimmung der Leitfähigkeit einer Materie vorgeschlagen worden, die Hochfrequenzverluste einer Spule, deren magnetisches Feld die zu untersuchende Materie enthält, ohne Elektroden zu messen. Diesem Verfahren liegt dabei der Gedanke zugrunde, die Leitfähigkeit der zu untersuchenden Materie nicht unmittelbar als solche, sondern in ihrer Auswirkung auf andere verfolgbare physikalische Erscheinungen zu messen. Bei diesem Verfahren beruht die Leitfähigkeitsmessung auf einer Messung der Hochfrequenzverluste. Mit diesem Verfahren lassen sich mit Spulen normaler Abmessungen Leitfähigkeitsbestimmungen z. B. in sehr verdünnten Lösungen, d. h. also bei sehr niedrigen Leitfähigkeiten, nur mit Schwierigkeit durchführen.
Die Erfindung erstrebt ebenfalls eine Leitfähigkeitsbestimmung, die ohne die Verwendung von Elektroden auskommt und dabei letztgenannte Schwierigkeiten überwindet. Die Erfindung besteht darin, daß der komplexe Wechselstromwiderstand einer Meßanordnung bestimmt wird, in der die zu untersuchende Materie einem oder mehreren Belegen derart gegenüber gestellt ist, daß der Verschiebungsstrom überwiegend durch ein konstantes Dielektrikum und der Leitungsstrom durch die zu untersuchende Materie läuft. Durch die Trennung des Verschiebungsstromes von dem Leitungsstrom, der durch die zu untersuchende Materie läuft, wird erreicht, daß die Dielektrizitätskonstante der zu untersuchenden Materie die Messung nicht beeinflußt. Das Verfahren kann dabei beispielsweise derart durchgeführt werden, daß an die zu untersuchende Materie unter Zwischenschaltung eines praktisch verlust freien Dieletrikums in einem gewissen Abstand zwei Kondensatorbelege angelegt werden, wobei deren Kapazität gegeneinander in einer Meßanordnung bestimmt wird. Bei dieser Anordnung werden die beiden Belege durch die jeweils gegenüberliegende Materie zu zwei Kondensatoren ergänzt. Der Widerstand zwischen den beiden Kondensatoren ist abhängig von der Leitfähigkeit der Materie.
Eine andere Ausführungsform des Verfahrens kann darin bestehen, daß ebenfalls unter Zwischenschaltung eines praktisch verlustfreien Dielektrikums an die Materie ein Kondensatorbelag gelegt wird und daß in der zu untersuchenden Materie eine Elektrode angeordnet ist. Dadurch wird nur ein Kondensator gebildet, wobei der Widerstand zwischen dem Kondensatorteil in der Materie und der Elektrode von der Leitfähigkeit abhängig ist. Diese Elektrode kann auch ersetzt werden durch eine sehr große Kapazität gegen die Materie.
Die Messung des komplexen Wechselstromwiderstandes dieser Anordnung kann grundsätzlich mit allen bekannten Methoden durchgeführt. werden. So kann der komplexe Wechselstromwiderstand nach Betrag und Phase mit einer Brückenschaltung gemessen werden. Der komplexe Wechselstromwiderstand kann auch mit einer Resonanzmethode gemessen werden.
Auch ist es möglich, den komplexen Wechselstromwiderstand mit einer Phasensprungmethode zu messen.
Zur Erzeugung und Messung der Hochfrequenz kann auch neben anderen Methoden die Methode des Schwingaudions dienen, bei der der Generator zur Erzeugung der Hochfrequenzschwingung gleichzeitig auch als Indikator arbeitet, so daß man mit einer einzigen Röhre auskommt. Man gelangt auf diese Weise zu einer besonders bequemen Methode mit direkter Anzeige.
Für das Schwingaudion kann an Stelle einer Einfachgitterröhre auch eine Doppelgitterröhre, eine Hexode, ein Dynatron oder ein anderer negativer Widerstand verwendet werden.
Eine Anordnung, die in besonders einfacher Weise zu absoluten Werten für die Kapazitätsänderung und die Dämpfung führt, besteht darin, daß das Spannungsminimum an einer Serienschaltung aus einer Induktivität und einer Kapazität gemessen wird, wobei die Meßkapazität nach Wahl der Induktivität oder der Kapazität parallel geschaltet werden kann.
Auch bei den übrigen Resonanzverfahren kann der komplexe Wechselstromwiderstand (Meßkapazität) entweder die gesamte oder nur einen Teil der Schwingkreiskapazität bilden.
Die Schaltanordnung kann auch derart getroffen werden, daß weit vor und weit hinter dem Dämpfungsmaximum die Dämpfung und in dem anderen Bereich die Kapazitätsänderung gemessen wird. Bei diesem Verfahren wird in denjenigen Bereichen, in denen sich die Dämpfung stark ändert, d. h. also bei sehr großen und sehr kleinen Leitfähigkeiten, vorzugsweise die Dämpfung gemessen, während die Kapazitätsänderung nur zur Sicherung der Eindeutigkeit der Anzeige dient. Dagegen wird in dem Bereich des Dämpfungsmaximums die Kapazitätsänderung gemessen, die die in diesem Bereich auftretende nicht monotone Dämpfungsänderung überkompensieren muß.
Bei dem Verfahren der Messung der Hochfrequenzverluste können je nach der Methode Zweideutigkeiten der Meßergebnisse auftreten, die zwar bei Substitutionsmessungen im allgemeinen nicht stören, die aber bei anderen Messungen von Nachteil sein können. Die Hauptursache der Zweideutigkeit der Messung sei an Hand eines schematischen Beispiels erläutert. Die Meßkapazität in der von der Erfindung angegebenen Konstruktion hat bei verschwindender und unendlich großer Leitfähigkeit keinen Phasenwinkel. Daraus folgt, daß zwischen diesen Werten ein Maximum der Dämpfung auftritt. Bei direkt anzeigenden Methoden, bei denen die Dämpfung allein bestimmt wird, bedeutet dies, daß bei zwei verschiedenen Leitfähigkeiten derselbe Effekt auftritt, d. h. ein gemessener Wert kann zwei verschiedene Leitfähigkeiten anzeigen. Gemäß Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird nun die mit der Dämpfungsänderung gleichzeitig auftretende Kapazitäts-und daher Frequenzänderung dazu benutzt, zwischen diesen beiden Werten zu unterscheiden. Dies kann auf unterschiedliche Art und Weise erreicht werden. Eine Ausführungsform dieses Verfahrens besteht darin, daß zur Beurteilung der größeren Leitfähigkeit bestimmt wird, ob die in der Schwingschaltung auftretende Frequenz größer oder kleiner als die bei der Maximaldämpfung auftretende Frequenz ist.
Hierzu kann die Schwingungsamplitude durch einen Indikator gemessen werden, der nur für tiefere Frequenz als die kritische empfindlich ist. Naturgemäß kann die Schwingungsamplitude aber auch durch einen Indikator gemessen werden, der nur für höhere Frequenzen als die kritische empfindlich ist.
Eine andere Ausführungsform dieses Verfahrens sieht vor, daß die Rückkopplung einer Schwingschaltung entweder nur bei höherer oder nur bei tieferer als einer kritischen Induktivität wirksam ist. Dieses letztere Verfahren ist in erster Linie für eine Schwingaudionmessung zur Sicherung einer eindeutigen Anzeige geeignet. Bei diesem Verfahren wird die Rückkopplung so dimensioniert, daß sich bei zu kleinen oder zu großen Kapazitäten keine Schwingungen erregen können. Zur Erläuterung der Schaltungsmöglichkeiten von Generatorschaltungen, wie die Rückkopplungsschaltungen oder die sogenannten negativen Widerstände (Dynatron, Lichtbogen usw.) kann folgendes dienen. Die von einer aus einem rückgekoppelten Verstärker oder einer anderen selbst erregbaren Schaltung hervorgebrachte Schwingungsamplitude ist darstellbar als Funktion des Verstärkungsgrades V und des Rückkopplungsfaktors K, die sich aus der allgemeinen Selbsterregerbedingung K = I berechnen läßt, wenn man K und V nach Amplitude und Phase kennt. So läßt sich von der Dämpfung oder der I) halselldrellung oder beiden eines der Schaltelemente abhängig machen, indem man mit diesem Schaltelement entweder den Rückkopplungsgrad oder den Verstärkungsfaktor oder beide steuert. Dann wird also eine gewisse Funktion der beiden Variablen Dämpfung und Phasendrehung direkt angezeigt. Ist entweder diese Verbindung bedeutungsvoll oder sind die beiden Variablen Dämpfung und Phasendrehung Funktionen einer U rvariablen, nämlich der zu messenden Größe, so ergibt die Schaltung ein brauchbares Nleßverfallren. Dabei kann das Schaltelement entweder im Eillgangs-oder Ausgangskreisverstärker oder Generator oder auch in den Riickkopplungsweg eingebaut sein. l)ie Schaltung kann nicht nur aus einer Röhre, sondern auch aus einer mehrstufigen Röhrenanordnung gebildet werden. Ebenso können einfache Schaltelemente der Meßanordnung durch entsprechende Netzwerke ersetzt werden.
Entsteht die Aufgabe, in einem kleinen Bereich Prizisinusmessungen einer wenig veränderlichen Leitfähigkeit durchzuführen, so ist es vorteilhaft, den Meßkondensator nach dem weiter unten beschriebenen Verfahren so aufzubauen, daß die größte Kapazitätsänderung in dem vorgegebenen Leitfähigkeitsbereich stattfindet und diese Kapazitätsänderung mit Hilfe der an sich bekannten Schwebungsmethode zu messen.
Zur Erhöhung der Empfindlichkeit und zur Ausschaltung der sog. Mituahmeerscheinungen zwischen den beiden miteinander schwebenden Generatoren kann es vorteilliaft sein, einen oder beide Frequenzen vor der Überlagerung in an sich bekannter Weise zu vervielfachen. Dadurch wird auch die Meßgenauigkeit erheblich erhöht.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit allen möglichen Anordnungen durchgeführt werden, die im wesentlichen alle darin bestehen, daß die Kondensatorbelege in irgendeiner Form unter Zwischenschaltung des Dielektrikums mit der zu untersuchenden Materie in Verbindung gebracht und untereinandergeschaltet werden. Dadurch ergeben sich erhebliche Vorteile.
Zunächst entfällt die Verwendung von Elektroden, und damit entfallen alle durch die Elektroden bedingten Störungen und Schwierigkeiten. Durch entsprechende Anordnung der Belege im Verhältnis zu der zu untersuchenden Materie und durch entsprechende Ausbildung in der Form der Belege kann man sich allen Gegebenheiten für die Untersuchung anpassen. So können z. B. bei der Untersuchung von Gasen und Flüssigkeiten diese in nicht angreifbare Nichtleiter geführt bzw. eingebettet sein, die gleichzeitig das Dielektrikum gegenüber den Belegen bilden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich insofern, daß der Meßteil dauernd bzw. während des ganzen zu überwachenden V organges mit der zu untersuchenden Materie in Verbindung bleibt. So ist eine kontinuierliche Überwachung von Vorgängen z. B. bei strömenden Gasen und Flüssigkeiten in geschlossenen Apparaturen ohne weiteres möglich. Schließlich ist es auch noch von Vorteil, daß in den zu untersuchenden Materien etwa vorhandene Gleich- oder Wechselspannungen von anderer als der Meßfrequenz die Messung nicht beeinflussen.
Eine Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens kann darin bestehen, daß der zu untersuchende Stoff durch eine Schicht aus einem praktisch verlustfreien Dielektrikum begrenzt wird, deren Außenseite zwei Streifen oder Streifensysteme aus einer elektrisch leitenden Folie trägt.
Eine weitere Ausführungsform kann darin bestehen, daß die vorzugsweise horizontalen oder vertikalen Streifensysteme auf der Innen- oder Außenseite eines das Dielektrikum bildenden Zylinders angeordnet sind.
Um die Messung aller möglichen Leitfähigkeiten in bequemer Weise durchführen zu können, kann man bei allen diesen Ausführungsformen das Verhältnis des kapazitiven Anteils des Meßkondensators zu dem durch die Leitfähigkeit gegebenen Ohmschen Anteil durch die Größe der aufgelegten Belege in bequemer Weise variieren. Hierzu kann bei mehreren Belegen die Anordnung derart getroffen sein, daß deren Schaltung zueinander beliebig verändert werden kann.
Als Kondensator kann auch die Eigenkapazität einer Spule dienen, bei der die Teilkapazitäten der einzelnen Windungen durch die durch die Materie gebildeten Widerstände je nach Größe des Flüssigkeitswiderstandes mehr oder weniger gut hintereinandergeschaltet werden.
Bei festen Apparaturen kann das Dielektrikum den Träger der Belege bilden, wobei es vorteilhaft sein kann, die Belege auf das Meßgefäß selbst, z. B. durch Aufkleben, zu befestigen.
In anderen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Belege lösbar an dem Dielektrikum zu befestigen. Zum Beispiel können die Belege aus Metallfolien bestehen, die in dünnem Gummi eingebettet sind und, um die Gefäße gelegt, sich diesen eng anschmiegen.
Das Dielektrikum kann den Behälter für die zu untersuchende Materie bilden. Dies ist z. B. für die Untersuchung von Flüssigkeiten und Gasen wichtig.
Um in einfacher Weise die Meßapparatur z. B. für den Laboratoriumsgebrauch von der zu untersuchenden Materie, insbesondere flüssigen Materie, zu trennen, um eine einfache Reinigung und fortlaufende Auswechslung durchführen zu können, kann das Dielektrikum aus zwei voneinander lösbaren Teilen bestehen, von denen der innere zur Aufnahme der zu untersuchenden Materie dient und der andere die Belege trägt.
Eine derartige Ausführungsform kann auch z. B. dazu dienen, die zu untersuchende Materie, besonders wenn es sich um schwierig zu handhabende Substanzen handelt, in geschlossenen Ampullen zu messen.
Um eine einfache Möglichkeit zu haben, mit einer vorgegebenen Vorrichtung Materie der verschiedensten Leitfähigkeiten messen zu können, dient eine Anordnung, bei der in das die zu untersuchende Materie enthaltende, vorzugsweise zylindrische Meßgefäß ein fester Körper aus einem Dielektrikum eingeführt werden kann. Dieser wird vorzugsweise zylindrisch gestaltet, so daß der zwischen dem Körper und dem äußeren Dielektrikum bestehende Zwischenraum einen Hohlzylinder bildet. Derartige Meßanordnungen können insbesondere zur Messung von Flüssigkeiten dienen. In diesem Fall kann das vorzugsweise zylin- drische Meßgefäß an seinem oberen Ende mit einem stark erweiterten Ansatz versehen sein. Bei dieser Vorrichtung wird durch das weitere Eintauchen eines festen Körpers in das Meßgefäß erreicht, daß sich der Fliissigkeitsspiegel in dem oberen, stark erweiterten Ansatz nur verhältnismäßig wenig ändert. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß ein schnelles Vermischen miteinander reagierender Stoffe erreicht werden kann.
Eine Vereinfachung der Vorrichtung besteht darin, daß das eingetauchte Dielektrikum als Thermometer atlsgebildet ist. Eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens kann darin bestehen, daß das eingetauchte Dielektrikum auch zum Zuführen bzw. Abführen von Wärme ausgebildet ist.
In der Zeichnung sind einige schematische Darstellungen der Meßanordnung, weiterhin einige Schaltschemen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens halbschematisch im Schnitt dargestellt, und zwar zeigt Abb. I ein Schema der Anordnung von Kondensatorbelegen, Abb. 2 eine elektrische Ersatzschaltung für die Anordnung nach Abb. I, Abb. 3 ein weiteres Schema der Anordnung mit mehreren Kondensatorbelegen, Abb. 4 und 5 elektrische Prinzipschaltungen von Meßanordnungen, Abb. 6 halbschematisch im Schnitt eine Vorrichtung, die beispielsweise zum Titrieren von Flüssigkeiten dient.
Bei der in Abb. I und 2 dargestellten Meßanordnung sind die z. B. als Staniolstreifen ausgebildeten Belege mit I und 2 bezeichnet, zwischen denen der komplexe Wechselstromwiderstand, also die Kapazität und ihr Verlustwinkel, bestimmt werden soll. Die beiden Belege I und 2 liegen der aus Glas, Porzellan oder einem anderen Dielektrikum bestehenden Schicht 3 an, die die zu untersuchende Materie 4 von den Belegen I und 2 trennt. In der Schicht 3 zwischen den Belegen I und 2 und der zu untersuchenden Materie 4 fließt ein Verschiebungsstrom, in der zu untersuchenden Materie 4 dagegen im wesentlichen nur ein Leitungsstrom.
Um die vorliegenden Verhältnisse leichter übersehen zu können, ist in Abb. 2 die elektrische Ersatzschaltung dargestellt. In ihr bedeuten 5 die von I, 2 und 4 mit 3 als Dielektrikum gebildeten Kondensatoren. Zwischen diesen besteht zunächst der Widerstand der Materie, der durch 6 dargestellt sein soll.
Mit 7 ist ein Kondensator dargestellt, der den Weg des in der Materie 4 verlaufenden Verschiebungsstromes darstellt. Außerdem besteht zwischen den beiden Belegen I und 2 außerhalb der Materie eine Kondensatorwirkung, die durch den Kondensator 8 angedeutet sein soll. Die geometrische Anordnung ist nun so zu wählen, daß die Kapazität 7 der Ersatzschaltung stets sehr klein gegen die zwischen I, 2 und 4 bestehenden Kapazitäten 5 ist, während die Frequenz so zu wählen ist, daß der Betrag des Scheinwiderstandes von 7 groß gegen denjenigen die Leitfähigkeit von 4 darstellenden Ohmschen Widerstand 6 wird.
An Stelle eines Beleges können auch mehrere angewendet werden. Die Belege können auch zum Teil durch Elektroden in der Materie ersetzt werden.
In Abb. 3 ist eine Ausführung mit mehreren Belegen dargestellt, wobei die verschiedenen Belege g bis 13 zur Erreichung verschiedener Meßbereiche in jeder beliebigen Art und Weise miteinander verbunden werden können. So können z. B. 9, II und 13 einerseits und 10 und 12 andererseits miteinander verbunden sein. Man erhält dann einen bedeutend kleineren Ohmschen Widerstand, als wenn man beispielsweise die Belege g und 13 allein angeschlossen hätte. Bei gegebener Meßfrequenz wird sich also die erste Anordnung zur Messung geringer Leitfähigkeiten eignen, die zweite Anordnung dagegen zur Messung hoher Leitfähigkeiten.
Die Änderung der Meßbereiche kann ergänzt werden durch eine Änderung der Frequenz der Messung.
Abb. 4 zeigt eine Schwingaudionschaltung mit für den vorliegenden Zweck besonders geeigneter sogenannter Huth-Kühn-Rückkopplungsschaltung. Bei dieser Schaltung erfolgt die Rückkopplung über die Gitteranodenkapazität des Rohrs 14. Damit Schwingungen entstehen können, müssen sowohl der Schwingkreis Tg als auch der Schwingkreis I6 induktiv für die sich erregende Frequenz sein. Die sich erregende Frequenz ist aber gegeben durch die Eigenfrequenz des gesamten Gitterkreises einschließlich der dynamischen Kapazität mit der die Schwingung verursachenden negativen Ableitung, die durch den induktiven Anodenwiderstand I6 hervorgerufen wird.
Zur Messung kleiner Leitfähigkeiten wird der Anodenkreis I6 so abgestimmt, daß die Schaltung schwingt und die Resonanzfrequenz des Gitterkreises sich von der Resonanzfrequenz von I6 entfernt, sobald die Kapazität zwischen I und 2 sich mit wachsender Leitfähigkeit der Materie 4 erhöht. Zur Messung mittlerer und großer Leitfähigkeiten wird dagegen die Resonanzfrequenz von I6 so tief gewählt, daß sich erst dann Schwingungen erregen können, wenn auch die Frequenz des Gitterkreises durch Anwachsen der Leitfähigkeit der Materie 4 abgenommen hat. Der durch das Milliamperemeter 17 gemessene Anodenstrom nimmt wegen des aus der Kapazität I8 und dem Widerstand 19 bestehenden Audionkomplexes mit steigender Amplitude der Schwingung ab. Daher wird im ersten Falle die Amplitude der Schwingung mit wachsender Leitfähigkeit abnehmen, sowohl wegen der wachsenden Dämpfung als auch wegen der wachsenden Entfernung der Eigenfrequenzen in Gitter- und Anodenkreis, bis sie wegen zu hoher Dämpfung und zu großer Verstimmung abreißt. Im zweiten Falle wird dagegen die Amplitude mit wachsender Leitfähigkeit stets anwachsen: bei mittleren Leitfähigkeiten, in der Nähe des Dämpfungsmaximums, weil die sich bessernde Abstimmung durch die relativ schnelle Kapazitätsänderung die kleinen nicht monotonen Dämpfungsänderungen überwiegt ; bei hohen Leitfähigkeiten, weil bei relativ kleinen Kapazitätsänderungen die Dämpfung weiter abnimmt.
Abb. 5 zeigt eine Schaltung, die mit einfachen Mitteln die Größe der Kapazitätsänderung und des Ohmschen Widerstandes zu ermitteln gestattet. Dabei liefert der oberwellenfreie Generator 20 über den Widerstand 21 einen konstanten Hochfrequenzstrom an die Serienschaltung der Spule 22 und des Kondensators 23 mit der Meßkapazität I, 2, 3, 4. Das Röhrenvoltmeter 24 mißt die bei Resonanzabstimmung verbleibende Restspannung, die dem Ohmschen Widerstand der Serienschaltung proportional ist, während die Einstellung des Kondensators 23 die Größe der Kapazität zwischen I und 2 ergibt.
Die in Abb. 6 dargestellte Thermostatanordnung besteht aus dem Meßgefäß 31, etwa in Form eines Reagenzglases, an dessen oberem Ende ein stark erweiterter trichterförmiger Ansatz 32 angeschmolzen ist. Das Meßgefäß liegt innerhalb eines Rohrs 33 aus Isoliermaterial, wie z. B. Keramik, in dessen wasserdicht abgeschlossenem Innenraum mehrere Federringe 34 in einem bestimmten Abstand nebeneinander angeordnet sind. Von diesen Federringen 34 führen nicht gezeichnete Ableitungen nach außen.
Über die Enden dieser Ableitungen können die Federringe als Belege in jeder beliebigen Art und Weise miteinander verbunden werden, wie dies z. B. an Hand von Abb. 3 erläutert ist. Das Keramikrohr 33 liegt innerhalb des Thermostaten 35, dessen Temperatur z. B. mit einer Heiz- oder Kühlflüssigkeit in den Schlangen 36 konstant gehalten wird. Auf dem Thermostatengefäß ist die Glasglocke 37 aufgesetzt, durch die das untere Ende der Bürette 38 und ein Glasstab 39 geführt sind. Der Glasstab kann in unterschiedlicher Höhe in das Meßgefäß 31 eingetaucht sein. Im allgemeinen wird er bis auf den Boden des Meßgefäßes ragen. Durch die unterschiedliche Stärke der auswechselbaren Glasstäbe 39 kann bei konstantem Meßgefäßdurchmesser 3I die Stärke des Zylindermantels, den die zu untersuchende Flüssigkeit bildet, und damit der Meßbereich auf jeden beliebigen Wert eingestellt werden.
PAT NTAXSI) Clll I. Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit einer Materie, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Wechselstromwiderstand einer Meßanordnung bestimmt wird, in der die zu untersuchende Materie einem oder mehreren Belegen derart gegenübergestellt ist, daß der Verschiebungsstrom überwiegend durch ein konstantes Dielektrikum und der Leitungsstrom durch die zu untersuchende Materie läuft.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Wechselstromwiderstand über eine Frcquenzänderung gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Wechselstromwiderstand mit Hilfe einer Brückenschaltung gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Wechselstromwiderstand mit Hilfe einer Resonanzmethode gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Wechselstromwiderstand mit Hilfe der Phasensprungmethode gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung und Messung der Hochfrequenz die Methode des Schwingaudions dient.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schwingaudion an Stelle einer Einfachgitterröhre eine Doppelgitterröhre oder Hexode oder ein Dynatron verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsminimum an einer Serienschaltung einer Induktivität und einer Kapazität gemessen wird, wobei die Meßkapazität der Induktivität oder Kapazität parallel geschaltet werden kann.

9. Verfahren nach Anspruch I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Wechselstromwiderstand nur einen Teil der Schwingkreiskapazität bildet.

10. Verfahren nach Anspruch I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanordnung derart getroffen wird, daß frequenzmäßig weit vor und weit hinter dem Dämpfungsmaximum die Dämpfung und in dem anderen Bereich die Kapazitätsänderung gemessen wird.

II. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beurteilung der Größe der Leitfähigkeit bestimmt wird, ob die in der Schwingschaltung auftretende Frequenz größer oder kleiner als die bei der Maximaldämpfung auftretende kritische Frequenz ist.

12. Verfahren nach Anspruch Io und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsamplitude durch einen Indikator gemessen wird, der nur für tiefere Frequenzen als die kritische empfindlich ist.

13. Verfahren nach Anspruch 10 und II, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsamplitude durch einen Indikator gemessen wird, der nur für höhere Frequenzen als die kritische empfindlich ist.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung der Schwingschaltung entweder nur bei höheren oder nur bei tieferen als einer kritischen Kapazität wirksam ist.

15. Verfahren nach Anspruch 10 bis I4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung aus einer mehrstufigen Röhrenanordnung besteht.

I6. Verfahren nach Anspruch 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß einfache Schaltelemente der Meßanordnung durch entsprechende Netzwerke ersetzt werden.

17. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Wechselstromwiderstand mit Hilfe einer Schwebungsmethode gemessen wird.

I8. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz vor der Messung vervielfacht wird.

19. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I bis I8, dadurch gekennzeichnet, daß der zu untersuchende Stoff durch eine Schicht aus einem praktisch verlustfreien Dielektrikum begrenzt wird, deren Außenseite zwei Streifen oder Streifensysteme aus einer elektrisch leitenden Folie trägt.

20. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I bis I9, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise horizontalen oder vertikalen Streifensysteme auf der Innen- bzw. Außenseite eines das Dielektrikum bildenden Zylinders angeordnet sind, außerhalb bzw. innerhalb dessen sich die zu untersuchende Materie befindet.

2I. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Belegen deren Schaltung zueinander beliebig verändert werden kann.

22. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 2I, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum den Träger der Belege bildet.

23. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I bis 2I, dadurch gekennzeichnet, daß die Belege lösbar an dem Dielektrikum befestigt sind.

24. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum den Behälter fiir die zu untersuchende Materie bildet.

25. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus zwei voneinander lösbaren Teilen besteht, von denen der innere zur Aufnahme der zu untersuchenden Materie dient und der andere die Belege trägt.

26. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 25, zur Bestimmung der Leitfähigkeit von Flüssigkeiten und Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß in das die zu untersuchende Materie enthaltende vorzugsweise zylindrische Meßgefäß ein fester Körper aus einem Dielektrikum eingeführt wird.

27. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise zylindrische Meßgefäß an seinem oberen Ende mit einem stark erweiterten Ansatz versehen ist.

28. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das eingetauchte Dielektrikum als Thermometer ausgebildet ist.

29. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das eingetauchte Dielektrikum auch zum Zuführen bzw. Abziehen vonWärme ausgebildet ist.