DE871634C

DE871634C - Messgeraet zur Bestimmung der Dielektrizitaetskonstante

Info

Publication number: DE871634C
Application number: DEP49980A
Authority: DE
Inventors: Karl E Dr Rer Nat Habi Slevogt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-07-26
Filing date: 1949-07-26
Publication date: 1953-03-23

Description

Meßgerät zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstante Ein Dielektrizitätskonstantenmeßgerät (DtK-Meßgerät) dient zur genauen Messung der Dielektrizitätskonstante (DK) bzw. zur Schnellbestimmung des Wassergehaltes (WG) von Flüssigkeiten, Pulvern, Körnern, Fasern und sonstigen Feststoffen.
Es ist bekannt, daß man eine solche Messung im Hochfrequenzgebiet mittels der sogenannten Resonanzmethode anstellen kann. Die Resonanzeinstellungen bei dieser Methode sind aber infolge der Dämpfung der elektrischen Schwingungskreise nicht scharf genug, so daß die DK nicht genügend genau bestimmt werden kann. Darüber hinaus haftet den bisherigen Anordnungen noch der Nachteil an, daß Substanzen mit größerer Leitfähigkeit nicht oder nur sehr ungenau gemessen werden können. Im weiteren können die temperatur- und zeitmäßige Veränderung der elektrischen frequenzbestimmenden Bauteile zusätzliche größere Fehler bedingen.
Zur Überwindung dieser Nachteile wird ein ebenfalls nach der Resonanzmethode arbeitendes Meßgerät, bei dem der Meßzelle ein Kreisplattendrehkondensator parallel liegt und die Summenkapazität konstant bleibt, zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstante vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß zur Erhöhung der Anzeigeempfindlichkeit, wie das Ausführungsbeispiel Abb. I zeigt, dem Anzeigeschwingungskreis S2 ein Quarzresonator Q derselben Resonanzfrequenz parallel geschaltet und so erreicht wird, daß im Resonanzfall (Generatorfrequenz gleich Quarzresonatorfrequenz) das verhältnismäßig flache Maximum (Abb. 2), das durch den Schwingungskreis S2 bedingt ist, durch ein äußerst scharfes Minimum, herrührend vom Quarzresonator Qu, gekennzeichnet ist. Das Meßprinzip der erfin dungsgemäßen Anordnung besteht nun darin, daß die Summenkapazität, gebildet aus Meßzelle Cz und Kreisplattendrehkondensator C, korïstant'-bleibt'' und =dieser Konstanz mittels der Quarzresonatoranzeige (Minimum in Abb. 2) durch das an den Schwingungskreis 2 mit parallel geschaltetem Quarzresonator angekoppelte Röhrenvoltmeter RV mit Instrunfent A objektiv angezeigt werden kann.
Durch eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens können durch geeignete Wahl der Kopplungskapazität ek zwischen Meßgenerator und Anzeigesystem die Flanken des von dem Quarzresonator herrührenden Minimums so verschlifen werden, daß die Größe der Einstellempfindlichkeit einstellbar ist. Durch die Ankopplung an den Generator mittels dieser Kopplungskapazität Ck tritt in der Nähe der Ouarzresonanz eine Zuschaltung der Kapazität Ck zur Gitterspule Lg ein. Dies ruft eine zusätzliche Verstimmung. des Generators in der Nähe der Eigenfrequenz.des Quarzes hervor, die eine um so größere Steilheitsmindetung der beiden Minimumflanken zur Folge hat, je größer der Kopplungskondensator ist.
Durch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wurde erreicht, daß der Meßgenerator ber ' ei'nér Bedämpfung bis zu 1 kQ herab seine Frequenz -nicht ändert und damit bei der DK-Messung schwachleitender Substanzen durch die dadurch be- -dingte Dämpfung kein zusätzlicher, unkontrollierbarer Fehler auftritt. Diese Frequenzkonstanz kann durch richtige.Wahl des Rückkopplungsgrades des Generators und der Gegenkopplung mittels des Kathodenwiderstandes Rk erzielt werden. Durch eine weitere Ausbildung des Erfindungsgedankens sind, um die Frequenzkonstanz des gesamten DK-Meßgerätes auch kurz vor jeder Messung kontrollieren zu können und damit die Absoluteichung des Gerätes immer wieder zu gewährleisten, zusätzlich temperaturkompensierte Eichkondensatoren Ce, die statt der Meßzelle Cz mittels eines Schalters H anschaltbar sind, eingebaut. Die Größe dieser Eichkondensatoren ist sogewählt, daß für jeden Meßbereich die Resonanz auf der Skala des Meßkondensators Cm auf einen bestimmten Skalenteil zu liegen kommt. Eine Verschiebung dieser durch die Eichkondensatoren bedingten Eichpunkte kann mittels eines Eichreglers Cn, der dem Meßkoudensator Cm parallel geschaltet ist, korrigiert werden. So wird erreicht, daß Netz- und Temperaturschwankungen, Alterung' der Röhren - und anderer elektrischer Teile keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit des Gerätes haben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Meßgerät zur Bestimmung der Dlelektri zitätskonstante, bei dem der Meß'zelle ein Kreisplattendrehkondensator parallel liegt und die Summenkapazität konstant bleibt, dadurch ge-- kennzeichnet, daß dem Schwingungskreis der Anzeigeschaltung ein Quarzresonator derselben Eigenfrequenz zum Zweck der Erhöhung der Anzeigeempfindlichkeit parallel geschaltet ist.
2. Meßgerät nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung, daß die steilen Flanken des durch den ouarzresonator verursachten Resonanzminimums in Abhängigkeit von der Größe der Wopplungskapazität so verschliffen werden, daß die Größe der Anzeigeempfindlichkeit einstellbar ist.
3. Meßgerät nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgenerator so gegengekoppelt und rückgekoppelt ist, daß auch bei großer Dämpfung durch die Leitfähigkeit des Dielektrikums eine Unabhängigkeit der Messung der Dielektrizitätskonstante von dieser Dämpfung erzielbar ist.
4. Meßgerät nach Anspruch I und folgenden, gekennzeichnet durch eingebaute, statt der Meß zelle einschaltbare temperaturkompensierte Eichkondensatoren, die eine Uberwachung der Frequenzkonstanz des Generators auch während des Meßbetriebes sowie gegebenenfalls eine schnelle Nacheichung mittels Eichreglers gestatten, Angezogene Druckschriften: »Hochfrequenz - Meßtechnik«, Dr.-Ing. Otto Zinke, Hirzel-Verlag, Leipzig I938, S. I98; »Elektrische Meßtechnik«, W. Schwer dt fege r, Bd. II, Wintersche Verlagshandlung, Leipzig, Abschn. VIII, S. 150,