-
Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit einer Materie
Zusatz zum Patent 842 677
Gegenstand des Patents 842 677 ist ein Verfahren zur Bestimmung
der Leitfähigkeit, das ohne die Verwendung von Elektroden auskommt und bei dem 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.
-
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 verlustfreien Dielektrikums 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.
-
Das Verfahren des Patents 842 677 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 untereinander geschaltet 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 Vorganges mit der zu untersuchenden Materie
in Verbindung bleibt. So ist eine kontinuierliche Überwachung von irgendwelchen
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.
-
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens
des Hauptpatents und besteht darin, daß die zu untersuchende Materie in den Bereichen
der kapazitiven Übertragung des hochfrequenten Meßstromes einen größeren Querschnitt
als im Zwischenbereich hat. Bei dieser Verfahrensdurchführung wird erreicht, daß
die Wege von Verschiebungs- und Leitungsstrom in besonders übersichtlicher Weise
getrennt werden.
-
Zur Durchführung des Verfahrens können verschiedene Anordnungen dienen.
Eine einfache Ausführungsform besteht in einem Meßrohr, das in den Bereichen der
kapazitiven Übertragung einen großen Querschnitt und im Zwischenbereich einen verjüngten
Querschnitt besitzt. Wenn in einer derartigen Anordnung die Leitfähigkeit der Flüssigkeit
gemessen wird, so trägt praktisch nur der in dem verjüngten Teil des Rohres befindliche
Teil der Flüssigkeit zum Widerstand wesentlich bei. In bequemer Weise ist es möglich,
durch Verfügung über den Querschnitt des verjüngten Teiles, Meßrohre mit unterschiedlichen
Widerstandskapazitäten herzustellen, die alle in der gleichen Meßanordnung wie Einspannvorrichtung
eingesetzt werden können. Außerdem ergibt sich der besondere Vorteil, daß mit Hilfe
von Meßrohren, in denen eine durchfließende Flüssigkeit gemessen wird, Flüssigkeitssäulen
mit voneinander verschiedener Leitfähigkeit gegeneinander genau abgegrenzt werden
können, da in dem verjüngten Teil nur wenig Flüssigkeit enthalten ist. Der verjüngte
Teil kann dabei bis zu einer Kapillare verengt werden.
-
In gleicher Weise kann auch eine Anordnung dienen, bei der bei Verwendung
eines gleichkalibrierten Meßrohres und eines Tauchkörpers dieser mit im Abstand
der kapazitiven Übertragungsstellen liegenden Verjüngungen und einer dazwischen
befindlichen Erweiterung versehen ist. Der Tauchkörper wird dabei derart in das
Meßrohr eingebracht, daß die verjüngten Stellen des Tauchkörpers im Bereich der
Meßkapazitäten liegen, während der verdickte Teil des Tauchkörpers sich in dem Zwischenbereich
zwischen den Belegen befindet.
-
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung schematisch
im Schnitt dargestellt, und zwar zeigt Abb. I ein Meßrohr mit verjüngtem Querschnitt
und Abb. 2 ein gleichkalibriertes Meßrohr mit einem Eintauchkörper.
-
Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 ist das Meßrohr I in seinem Mittelteil
2 stark verjüngt. Die erweiterten Teile 3 tragen die Belege 4 und 5.
-
Bei der Ausführungsform nach Abbildung 2 ist in dem gleichkalibrierten
Meßrohr 6 ein Tauchkörper 7 untergebracht, der so dimensioniert und derart eingeführt
wird, daß er sich mit seinen verjüngten Teilen 8 im Bereich der Belege 9 und 10
und mit den Teilen eines größeren Querschnittes II im Bereich zwischen den Belegen
g und IO befindet.
-
Bei allen Ausführungsformen können in einfachster Art und Weise durch
entsprechende Abmessung der Querschnittverhältnisse Meßanordnungen mit sehr unterschiedlichen
Widerstandskapazitäten hergestellt werden, und zwar entweder durch Austauschen von
in die gleiche Spanneinrichtung passenden, unterschiedlich dimensionierten Meßrohren
od er durch Austauschen von unterschiedlich dimensionierten, in das gleiche Meßrohr
einführbaren Tauchkörpern.