DE870135C

DE870135C - Arrangement for measuring the dielectric constant

Info

Publication number: DE870135C
Application number: DED8178A
Authority: DE
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1951-03-11
Filing date: 1951-03-11
Publication date: 1953-03-09

Description

Anordnung zur Messung der Dielektrizitätskonstante Zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstante ist es bekannt, den zu untersuchenden Stoff in einen Meßkondensator einzufüllen und dessen Kapazitätsänderung durch gegensinnige Änderung der Kapazität eines dem Meßkondensator parallel liegenden variablen Kondensators zu kompensieren.Arrangement for measuring the dielectric constant For determination the dielectric constant, it is known to convert the substance to be investigated into a To fill in the measuring capacitor and its change in capacitance by changing in the opposite direction the capacitance of a variable capacitor lying parallel to the measuring capacitor to compensate.

Aus der abgelesenen Kapazität des variablen Kondensators kann diejenige des Meßkondensators bestimmt und daraus die Dielektrizitätskonstante der zu untersuchenden Substanz errechnet werden.From the read capacitance of the variable capacitor, the of the measuring capacitor and from this the dielectric constant of the to be examined Substance can be calculated.

Diese Verfahrensweise kann mit unterschiedlichen Meßschaltungen durchgeführt werden. Man unterscheidet grundsätzlich zwei Gruppen von Meßverfahren.This procedure can be carried out with different measuring circuits will. There are basically two groups of measurement methods.

Bei der einen Gruppe wird ein Maximum oder ein Minimum gewöhnlich in der Resonanzmethode und mit Hilfe von Meßbrücken eingestellt. Bei einer anderen Gruppe der Verfahren wird der Arbeitspunkt, der in der Mitte einer nahezu geraden Kurve liegt, bestimmt. Nach diesem Verfahren arbeiten die Ausschlagbrücken mit phasenabhängiger Anzeige und Methode der sogenannten halben Resonanzkurve. Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß die Dielektrizitätskonstante nicht unmittelbar an Anzeigeinstruinenten abgelesen werden kann, sondern errechnet werden muß. In one group, a maximum or a minimum becomes common adjusted in the resonance method and with the help of measuring bridges. With another The group of procedures becomes the working point, which is in the middle of a nearly straight line Curve lies, for sure. According to this procedure, the deflection bridges work with a phase-dependent function Display and method of the so-called half resonance curve. The known procedures have the disadvantage that the dielectric constant is not directly related to display instruments can be read, but must be calculated.

Die Erfindung bedient sich der bekannten Verfahrensweisen, bei denen die durch die Änderung der Dielektrizitätskonstante hervorgerufene Kapazitätsänderung des Meßkondensators durch einen variablen Kondensator kompensiert wird. Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung zur Messung det Dielektrizitätskonstante vorzugsweise von Flüssigkeiten und besteht darin, daß der variable Kondensator in vlorzugsweise dezimalen Vielfachen der Meßkapazität geeicht ist. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann die variable Kapazität so ausgeführt sein, daß ihr Variabilitätsbereich linear und gleich dem ein-, zehnr oder -hundertfachen der wirksamen- Meßkapazität ist. Unter der wirksamen Meßkapazität (C0) sei derjenige Anteil der Meßkapazität verstanden, der sich durch Einfüllen der Flüssigkeit mit der Dielektrizitätskonstante X auf das X-fache vergrößert. Bei dieser Anwendung gibt die beispielsweise in hundert gleichmäßige Teile geteilte Skala der variablen Kapazität direkt die Dielektrizitätskonstante und ihre erste Dezimale an. The invention makes use of the known procedures in which the change in capacitance caused by the change in the dielectric constant of the measuring capacitor is compensated by a variable capacitor. The invention now relates to an arrangement for measurement det dielectric constant preferably of liquids and consists in that the variable capacitor in preferably a decimal multiple of the measuring capacity is calibrated. In the inventive Arrangement, the variable capacitance can be designed so that its range of variability linear and equal to one, ten or one hundred times the effective measuring capacity is. Let that portion of the measuring capacity be under the effective measuring capacity (C0) understood by filling the liquid with the dielectric constant X magnified X times. In this application, for example, there are hundreds even parts divided scale of variable capacity directly the dielectric constant and their first decimal point.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann dadurch erweitert werden, daß dem variablen Kondensator weitere Kondensatoren zuschaltbar sind, deren Kapazität das IoX-fache der Meßkapazität ist. Dadurch läßt sich der Meßbereich der Anordnung erhöhen. The arrangement according to the invention can be expanded in that the variable capacitor can be switched on with additional capacitors whose capacitance is the IoX times the measuring capacity. This allows the measuring range of the arrangement raise.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann z. B. The arrangement according to the invention can, for. B.

Verwendung finden bei einem Verfahren, bei dem die Anzeige durch eine Maximum- oder Minimumeinstellung erfolgt.Find use in a method in which the display by a Maximum or minimum setting is made.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch bei -einem Verfahren Anwendung finden, bei dem nach Art einer Ausschlagbrücke mit phasenabhängigem Indikator oder der Methode der halben Resonanzkurve der Ausschlag des Meßinstrumentes ein Maß für die Dielektrizitätskonstante darstellt. Das Anzeigeinstrument kann dabei empfindlicher gewählt werden als es der Ablesegenauigkeit der Skala des variablen Kondensators entspricht. Mit einer sol- -chen Anordnung lassen sich dann Änderungen der Dielektrizitätskonstante verfolgen, die unterhalb der Ablesegenauigkeit der Skala der variablen Kapazität liegen. The arrangement according to the invention can also be used in a method find, with the type of a swing bridge with phase-dependent indicator or the method of the half resonance curve the deflection of the measuring instrument a measure of represents the dielectric constant. The display instrument can be more sensitive be chosen as the accuracy of reading the scale of the variable capacitor is equivalent to. With such an arrangement, changes in the dielectric constant can then be made keep track of those below the reading accuracy of the variable capacity scale lie.

Ist die variable Kapazität bei Anwendung des letzteren VerSahrenst stetig veränderbar, etwa nach Art eines Dekadenkonuensators ausgeführt, so kann man das Anzeigeinstrument in DK-Werten eichen und z. B. die ersten drei Dezimalen der Dielektrizitätskonstante am variablen Kondensator und ein bis zwei weitere am Anzeigeinstrument ablesen. Im Gegensatz zu der Anordnung mit stetig variablem Kondensator sind dann die Ausschläge des Meßinstrumentes nicht nur als Abweichungen von einem Normalwert, sondern absolut auszuwerten. Is the variable capacity using the latter method continuously changeable, for example designed in the manner of a Dekadenkonuensators, so can you calibrate the display instrument in DK values and z. B. the first three decimals the dielectric constant on the variable capacitor and one or two more on the Read off display instrument. In contrast to the arrangement with a continuously variable capacitor are then the deflections of the measuring instrument not only as deviations from one Normal value, but to be evaluated absolutely.

Die Erfindung sei an Hand der in einer Zeichnung dargestellten Schaltskizze näher erläutert. The invention is based on the circuit diagram shown in a drawing explained in more detail.

Im Gitterkreis einer an sich bekannten Huth-Kühn-Schaltung liegt der Meßkondensator Cn dem stetig variablen Kondensator K und beliebig vielen festen Kondensatoren Ct, die durch Schalter S ausgeschaltet werden können, parallel zu der Schwingkreisinduktivität L. Im Anodenkreis der Röhre R befindet sich die Anodenspannungsquelle Ua und der aus der Kapazität Ca und der Induktivität La bestehende Anodenkreis, an den über eine Diode D das Anzeigeinstrument I angekoppelt ist. Die wirksame Meßkapazität von Cn sei Co. Der Variabilitätsbereich von K sei 10 CO, die Kapazitäten C1 sind ebenfalls gleich 10 CO. Die Skala von X ist in 100 Teile geteilt und von I,O bis I I,O beziffert. Der Anodenkreis ist - so abgestimmt, daß' das MeB-instrument i einen bestimmten Ausschlag anzeigt, der mit wachsender Kapazität im Gitterkreis zunimmt. Located in the grid circle of a known Huth-Kühn circuit the measuring capacitor Cn the continuously variable capacitor K and any number of fixed ones Capacitors Ct, which can be switched off by switch S, in parallel with the resonant circuit inductance L. The anode voltage source is located in the anode circuit of the tube R Ua and the anode circuit consisting of the capacitance Ca and the inductance La, to which the display instrument I is coupled via a diode D. The effective measuring capacity of Cn is Co. Let the range of variability of K be 10 CO, the capacities are C1 also equal to 10 CO. The scale from X is divided into 100 parts and from I, O to I I, O numbered. The anode circle is - so tuned that 'the MeB instrument i shows a certain deflection, which with increasing capacity in the grid circle increases.

Die Größe des Ausschlages von I ist willkürlich und wird bei stetig variablem Kondensator K an den Anfang der Skala, aber so groß gewählt, daß der Einfluß der Nichtlinearität des Gleichrichters D nicht stört. Bei unstetig variablem Kondensator K wird man den Ausschlag von I zweckmäßig in die Mitte des geradlinigen Teils der Eichkurve legen, wobei die Empfindlichkeit so einzustellen ist, daß der gezadlinige 'reil 'der Eichkurve gerade gleich zwei Einheiten der letzten an K ablesbaren Dezimale ist. The size of the deflection of I is arbitrary and becomes constant at variable capacitor K at the beginning of the scale, but chosen so large that the influence the non-linearity of the rectifier D does not interfere. With discontinuously variable capacitor K is one of the deflection of I expediently in the middle of the straight part of the Lay the calibration curve, with the sensitivity being set so that the straight line 'reil' of the calibration curve is just two units of the last decimal point that can be read off at K. is.

Die Messung kann mit der Anordnung folgendermaßen durchgeführt werden: Bei leerem Meßkondensator Cn zeigt das Anzeigeinstrument I den Anfangswert, wenn alle Festkondensatoren C1 - eingeschaltet und auch der variable Kondensator K seine Maximalkapazität besitzt. Seine Skala steht dann' auf I,0. The measurement can be carried out with the arrangement as follows: When the measuring capacitor Cn is empty, the display instrument I shows the initial value, if all fixed capacitors C1 - switched on and also the variable capacitor K its Has maximum capacity. Its scale is then 'at 1.0.

Wird nun eine Flüssigkeit mit der Dielektrizitätskonstante von 2 in den Meßkondensator Cn eingefüllt, so schlägt das Anzeigeinstrument I aus. Der Anzeigewert wird durch Verringern der variablen Kapazität K um I CO - auf seinen Anfangswert zurückgebracht. Die Skala der variablen Kapazität K zeigt dann den Wert 2,0 an. Wird nun eine Flüssigkeit mit der Dielektrizitätskonstante von II eingefüllt, so wird entweder die variable Kapazität K auf II eingestellt, d. h um 10 CO verkleinert, oder es wird durch Betätigen des Schalters S dlie Kapazität C1 von 10 CO aus dem Ahstimmkreis entfernt. If a liquid with a dielectric constant of 2 Filled into the measuring capacitor Cn, the display instrument I deflects. Of the The display value is obtained by reducing the variable capacity K by I CO - to its Initial value returned. The scale of the variable capacitance K then shows the value 2.0 on. If a liquid with the dielectric constant of II is now filled in, so either the variable capacitance K is set to II, i.e. h reduced by 10 CO, or it is by actuating the switch S dlie capacitance C1 of 10 CO from the Voting circle removed.

Die variable Kapazität K muß dann auf I eingestellt werden. Die Stellung des Schalters S wird mit IO bezeichnet, so daß die Ablesung durch Addition des Schalterwertes IO zu dem an dem variablen Kondensator K abgelesenen Wert I erfolgt. The variable capacitance K must then be set to I. The position of switch S is labeled IO so that the reading can be obtained by adding the switch value IO to the value I read on the variable capacitor K takes place.

Die beschriebene-Anordnung kann auch Verwendung finden, wenn ein unstetig veränderbarer Meßkondensator K eingebaut ist. Nicht' ausgleichbare Anzeigedifferenzen des Instrumentes I können dann in der oben angegebenen Art und Weise zu einer genauen Bestimmung ausgenutzt werden. The arrangement described can also be used when a discontinuously variable measuring capacitor K is installed. Display differences that cannot be compensated of the instrument I can then in the manner indicated above to a precise Determination to be exploited.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Arrangement for measuring the dielectric constant, preferably of liquids in which the change in dielectric constant Caused change in capacitance of the measuring capacitor by a variable capacitor is compensated, characterized in that the variable capacitor in preferably decimal multiple of the measuring capacity is calibrated.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that the variable Capacitor further capacitors can be switched on, the capacitance of which is ten times as high is the measuring capacity.

3. Arrangement according to claim I, characterized in that the display is done by a maximum or minimum setting.

4. Arrangement according to claim I, characterized in that the display takes place by an arrangement in which in the manner of a deflection bridge with phase-dependent Indicator or the method of the half resonance curve of the deflection of the measuring instrument a measure for the non-compensable capacity resp.

Represents dielectric constant deviations when using Fixed capacitors.