DE848109C

DE848109C - Procedure for measuring discharge parameters

Info

Publication number: DE848109C
Application number: DEP50191A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr-Ing Fucks
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-07-28
Filing date: 1949-07-28
Publication date: 1952-09-01

Description

Verfahren zur Messung von Entladungsparametern Die Messung von Strömungsgeschwindigkeiten in Gasen (stationären und instationären) sowie die Messung von Drücken. Temperaturen, Gasdichten, Streckenlangen und von Schwankungen dieser Größen sind sehr wichtige und grundlegende Meßaufgaben der Physik und der Technik. Zahlreiche Methoden zur Lösung dieser Aufgaben sind entwickelt worden. Trotzdem gibt es sehr wichtige Bereiche, die nicht befriedigend genau oder mit genügend geringem Aufwand meßtechnisch erfaßt sind. In diesen Bereichen einen technisch wichtigen Fortschritt zu schaffen, ist der Sinn der vorliegenden Erfindung.Procedure for measuring discharge parameters The measurement of flow velocities in gases (stationary and unsteady) as well as the measurement of pressures. Temperatures, Gas densities, route lengths and fluctuations in these quantities are very important and basic measurement tasks in physics and technology. Numerous methods for Solutions to these problems have been developed. Nevertheless, there are very important areas which are not measured with sufficient accuracy or with sufficiently little effort are. It is important to make technically important progress in these areas the spirit of the present invention.

Die Erfindung soll erläutert werden an Hand der Aufgabe der Messung von Turbulenz in Gasströmungen. Diese Aufgabe wurde bisher mit feinen Hitzdrahten gelost. deren elektrischer Widerstand eine Funktion der Temperatur ist, welche wiederum von der Strömungsgeschwindigkeit des Gases abhängt. Nach höheren Frequenzen hin kommt der Hitzdraht, was seine Erwärmung und Abkühlung angeht, den Geschwindigkeitsschwankungen nicht mehr phasengleich nach. wodurch erhebliche Verzerrungen der Amplitude und bezüglich der Phasenlage eintreten. Diese machen elektrische Kompensationen erforderlich. The invention is to be explained using the measurement task of turbulence in gas flows. This task was previously done with fine hot wires solved. whose electrical resistance is a function of temperature, which in turn depends on the flow rate of the gas. Towards higher frequencies the hot wire comes to the speed fluctuations in terms of its heating and cooling no longer in phase after. causing significant distortion in amplitude and occur with respect to the phase position. These make electrical compensations necessary.

Nach dem vorliegenden Erfindungsgedanken soll eine elektrische Vorentladung zur Turbulenzmessung ausgenutzt werden. Unter Vorentladung ist verstanden entweder der Townsendsche Vorstrom oder die Koronaentladung, d. h. Entladungen mit steigenden Kennlinien vor dem Kippen der Strömungsform in eine Glimmentladung. Bläst man eine der genannten Entladungen stationär an, so werden positive Ionen aus der Entladung entfernt und dadurch der Strom im Kathodellzxveig gesenkt. According to the present inventive concept, an electrical pre-discharge is intended can be used to measure turbulence. Pre-discharge is understood to mean either Townsend's bias current or corona discharge, d. H. Discharges with increasing Characteristic curves before the flow form changes into a glow discharge. If you blow one of the mentioned discharges stationary, so become positive ions removed from the discharge, thereby reducing the current in the cathode cell.

Gleichzeitig wird die Raumladungsverteilung und damit die Feldverteilung beeinflußt, wodurch die Ionisierungsverhältnisse verändert werden. Dies führt zu einer zweiten Beeinflussung der Stromstärke in den Zuleitungsdrähten. Abhängig von Strömungsgeschwindigkeit und Anblaswinkel führen die auftretenden Effekte, von denen die beiden wesentlichen genannt wurden, zu einer Abhängigkeit der Stromstärken in den Zuleitungsdrähten von der Strömungsgesch\-indigkeit. Diese Abhängigkeit reicht aus, um den stationären Mittelwert einer Gasströmung zu bestimmen und auch die turbulenten Schwankungskomponenten einzeln zu ermitteln. Die Frequenzunabhängigkeit des Gerätes wurde mit Hilfe der Kármánschen Wirbelstraßen nachgewiesen.At the same time, the space charge distribution and thus the field distribution influenced, whereby the ionization ratios are changed. this leads to a second influencing of the current intensity in the lead wires. Depending on Flow velocity and angle of incidence lead to the effects of which the two main ones were mentioned, leading to a dependence of the currents in the supply wires from the flow velocity. This dependency is enough to determine the steady-state mean value of a gas flow and also the turbulent one To determine fluctuation components individually. The frequency independence of the device was detected with the help of the Kármán vortex streets.

In einem turbulenten Strömungsbereich treten gleichzeitig mit der Turbulenz Schwankungen des L)ruckes atif Soll entschieden werden, ob diese die Messungen der Geschwindigkeitsschwankung beeinflussen, so muß die Druckabhängigkeit der Entladung untersucht sein. Die Abhängigkeiten von der Geschwindigkeit und vom Druck können in einfacher Weise durch Steilheiten der jeweiligen Kennlinien. z. B. dI/dp, dI/du usf., oder auch durch genannte logarithmische Steilheiten dl dp dl / dit I @ p ; I @ u festgelegt werden.In a turbulent flow area, fluctuations in the L) jerk occur simultaneously with the turbulence. If it is to be decided whether these influence the measurements of the speed fluctuations, the pressure dependency of the discharge must be investigated. The dependencies on the speed and on the pressure can be determined in a simple manner by the steepness of the respective characteristic curves. z. B. dI / dp, dI / du etc., or also through the mentioned logarithmic slopes dl dp dl / dit I @ p; I @ u be determined.

Die Empfindlichkeit, mit der die einzelnen Entladungsparameter den Entladungsstrom beeinflussen, kann durch die Geometrie der Entladungsstrecke wie durch die Betriebsspannung in gewissen Grenzen verändert werden. Hierdurch ist bereits in manchen Fällen eine ausreichende Trennung des Einflusses verschiedener, bei demselben Vorgang ins Spiel tretender Parameter möglich. In diesen oder aucli anderen Fällen sind die Beeinflussutigen tier Entladung seitens verschiedener Parameter nach bekannten physikalischen Gesetzen um Größenordnungen verschieden, so daß auch bei gleich großer Empfindlichkeit der Entladung für mehrere Parameter doch nur eine zur Auswirkung kommt. The sensitivity with which the individual discharge parameters the Discharge current can be influenced by the geometry of the discharge path such as can be changed within certain limits by the operating voltage. This is already in some cases a sufficient separation of the influence of different ones in the same Process of parameters coming into play is possible. In these or other cases are the influencing animal discharge on the part of various parameters according to known physical laws differ by orders of magnitude, so that even with the same size Sensitivity of the discharge for several parameters but only one effect comes.

Zum Beispiel sind mit Schwankungen von Gasgeschwindigkeiten nach bekannten physikalischen Gesetzen Druckschwankungen verknüpft. Es kann gezeigt werden, daß iii gewissen Geschwindigkeitsbereichen deren Beeinflussung des Entladungsstromes bei entsprechender kusliildung der Eiitladungsstrecke nach Wahl der Betriebsspannung um mehrere Zehnerpotenzen geringer ist als die Beeinflussung durch die Geschwindigkeitsschwankungen. Andererseits können auch Anordnungen ausgegeben werden, die speziell für Druckschwankungen empfindlich sind.For example, gas velocity fluctuations are well known physical laws linked to pressure fluctuations. It can be shown that iii certain speed ranges their influence on the discharge current with a corresponding curvature of the discharge path according to the choice of operating voltage is several powers of ten less than the influence of the speed fluctuations. On the other hand, arrangements can also be issued that are specifically designed for pressure fluctuations are sensitive.

Solche Steilheiten wurden l)estimlllt iiir alle Gasentladungsparameter, also für Druck, Temperatur, Dichte, geometrische Konfiguration, Gaszusammensetzung und Relativbewegung zwischen den Elektroden bzw. zwischen den Elektroden und dem Gas. Such slopes were l) estimated for all gas discharge parameters, i.e. for pressure, temperature, density, geometric configuration, gas composition and relative movement between the electrodes or between the electrodes and the Gas.

Die Bestimmung aller dieser Steilheiten dient dazu, klarzustellen, daß die Messung der Strömungsgeschwindigkeit oder ihrer Schwankungen nicht durch das Hereinspielen anderer Faktoren beeinträchtigt wird. The determination of all these slopes serves to clarify that the measurement of the flow velocity or its fluctuations does not go through the influence of other factors is impaired.

Umgekehrt kann man aber auch jeden der übrigen der hier genannten Parameter mit Hilfe der Vorentladungen messen, und zwar entweder den Parameter selbst oder seine zeitlichen Schwankungen. Conversely, one can also use any of the other ones mentioned here Measure parameters with the help of the pre-discharges, either the parameter itself or its fluctuations over time.

Das Funktionieren des Geräts wurde eingehend untersucht bezüglich der Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit, des Druckes, der Temperatur und des Elektrodenabstandes. The functioning of the device has been thoroughly investigated regarding the fluctuations in flow velocity, pressure, temperature and the Electrode gap.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Procedure for measuring gas velocities, Pressures, temperatures.

Gas compositions, gas densities, distances between electrodes, thereby characterized in that for measuring the influence of said parameters on an electrical Discharge process, for example, the pre-current discharge is used, so that the Size of the selected parameters or their fluctuations by measuring electrical, quantities influenced by the discharge is reached.

2. The method according to claim 1, characterized in that a Townsendsche Discharge is used, which for example by ultraviolet radiation or Radioactivity or X-rays are pre-ionized.

3. The method according to claim 1, characterized in that a spherical corona is used.