DE923073C - Verfahren und Vorrichtung zur periodischen Messung der elektrischen Aufladung der atmosphaerischen Luft - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur periodischen Messung der elektrischen Aufladung der atmosphaerischen Luft

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DE923073C
DE923073C DEL11747A DEL0011747A DE923073C DE 923073 C DE923073 C DE 923073C DE L11747 A DEL11747 A DE L11747A DE L0011747 A DEL0011747 A DE L0011747A DE 923073 C DE923073 C DE 923073C
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DE
Germany
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air
probe device
fan
shaft
charge
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Expired
Application number
DEL11747A
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English (en)
Inventor
Ernst Dr-Ing Breuning
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LTG Lufttechnische GmbH
Original Assignee
LTG Lufttechnische GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R5/00Instruments for converting a single current or a single voltage into a mechanical displacement
    • G01R5/28Electrostatic instruments

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur periodischen Messung der elektrischen Aufladung der atmosphärischen Luft Um die elektrische Aufladung der atmosphärischen Luft zu messen, hat man bisher sogenannte Ionenzählapparate verwendet. Diese bekannten Ionenzählapparate bedienen sich einer Sondeneinrichtung, die im wesentlichen aus einem Rohr, durch welches mittels eines Ventilators die zu untersuchende Luft angesaugt wird, besteht.
  • Innerhalb des Rohres, konzentrisch angeordnet, befindet sich ein Metallstab, der von dem Rohr sorgfältig elektrisch isoliert angebracht ist. An das Rohr und an den Metallstab wird eine hohe Gleichspannung gelegt, so daß die durch das Rohr mittels des Ventilators gesaugten Luftionen von dem Rohr bzw. dem Metallstab angezogen werden und dadurch den Wert der angelegten Spannung verändern.
  • Die Änderung dieser Spannung, die durch die angezogenen Luftionen hervorgerufen wird, wird nun in regelmäßigen Zeitintervallen mit einem an das Rohr bzw. den Metallstab angeschlossenen Flektrometer gemessen. Mittels einer feststehenden Formel, bei welcher die Strömungsgeschwindigkeit der Luft und dadurch die durch das Rohr gesaugte Luftmenge und andere Faktoren berücksichtigt sind, kann aus dem vom Elektrometer abgelesenen Spannungsabfall die Anzahl der in der Luft enthaltenen Ionen rechnerisch ermittelt werden.
  • Je nach der Polarität, mit welcher das Rohr und der Metallstab aufgeladen sind, wird entweder die Anzahl der positiven oder die Anzahl der negativen Ionen gemessen.
  • Es hat sich aber nun gezeigt, daß diese bekannten Ionenzählapparate für praktische Untersuchungen beträchtliche Nachteile aufweisen und selbst in der Hand des geschulten Wissenschaftlers nur unbefriedigende Ergebnisse bringen. Niemals aber kann man diese bekannten Ionenzählapparate etwa einem Nichtfachmann überlassen.
  • Diese Nachteile sind folgende: Erstens ist schon das Arbeiten mit den empfindlichen- Elektrometern äußerst schwierig und bei Messung geringer Luftaufladungen Mikroskopablesung sowie Messung in großen Zeitintervallen erforderlich.
  • Auch sind z.B. bei Verwendung einer Elektrometerröhre statt eines Elektrometers infolge der zwangl äufig mangelhaften Röhrenisolation nur Messungen geringer Empfindlichkeit auszuführen.
  • Eine bekannte Registriereinrichtung zur Strahlungsmessung in Bohrlöchern verwendet ein Elektrometer, dessen Ausschlag nach Vergrößerung mit eiriem Mikroskopobjektiv photographisch aufgenommen wird. Dabei wird die Aufladung des Elektrometers und die Belichtung in definierten Zeitabständen automatisch vorgenommen.
  • Auch diese bekannte Einrichtung weist die geschilderten Nachteile auf.
  • Schließlich ist es mit den bekannten Einrichtungen nicht möglich, für die Ablesung oder Registrierung übliche Zeigerinstrumente zu verwenden.
  • Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, zur Messung von sehr kleinen elektrischen Leitwerten die Zugladung auf den Meßkondensator, im vorliegenden Fall auf die Sondeneinrichtung, durch Influenz zu erzeugen und vor der Messung wegzunehmen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Meßbereich des verwendeten Meßinstrumentes nicht mehr der großen Zugspannung, sondern lediglich der zu messenden Ladung entsprechen muß. Die Ablesung des Meßinstrumentes wird dadurch naturgemäß wesentlich erleichtert.
  • Auch ist schon vorgeschlagen worden, die auf einen Meßkondensator aufgebrachten elektrischen Ladungen zur Anregung eines elektromagnetischen Schwingungskreises zu benutzen, den entstehenden Schwingungszug zu verstärken und dessen Größe zu messen.
  • Ferner ist es bekannt, zur Anzeigehaltung eines Meßinstrumentes Spannungs- oder Stromimpulse mittels eines Kondensatorts nach Gleichrichtung zu speichern.
  • Die im vorstehenden beispielsweise angeführten Verfahren sind mit großem Vorbeil anzuwenden, wenn es sich um die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, nämlich um die Messung der elektrischen Aufladung der atmosphärischen Luft, handelt.
  • Es bereitet jedoch Schwierigkeiten, bei der Messung die verschiedenen erforderlichen Schaltvorgänge von Hand vorzunehmen. Diese Schwierigkeiten treten ganz besonders in Erscheinung, wenn laufend Messungen in kurzen Zeitintervallen vorgenommen werden sollen.
  • Soll beispielsweise die Zugladung auf die Sondeneinrichtung mittels eines zwischen die erforderliche Spannungsquelle und die Sondeneinrichtung geschalteten Infiuenzkondensators erzeugt und vor der Messung weggenommen werden, so muß zunächst ein Schalter geschlossen werden, der die Spannungs quelle mit dem Influenzkondensator verbindet. Dadurch entsteht an der mit einer Belegung des Influenzkondensators verbundenen Sondeneinrichtung ein Zugfeld, durch welches die der Sondeneinrichtung zugeführte Luft ihre Ionen an die Sondeneinrichtung abgibt. Sodann muß der Infiuenzkondensator von der Spannungsquelle getrennt und seine eine Belegung geerdet werden. Schließlich ist es erforderlich, daß das Rohr bzw. der Metallstab der Sondeneiririchtung an die Leitung zum Meßgerät gelegt wird.
  • Schon dieses eine Beispiel zeigt, daß eine große Anzahl von Schaltvorgängen nötig ist, um auch nur eine Messung durchzuführen. Wesentlich schwieriger wird die Arbeitsweise, wenn die ferner in der Einleitung der Beschreibung angegebenen Verfahren oder gegebenenfalls weitere, z. B. an sich bekannte U;mpolungs- und Verstärkermethoden Iur Messung der el,ektrischen Aufladung der atmosphärischen Luft Anwendung finden sollen. Dabei bereitet es besondere Schwierigkeiten, die Reihenfolge der verschiedenen Schaltvorgänge von Hand in kurzen Zeitintervallen periodisch vorzunehmen.
  • Durch das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung werden diese Schwierigkeiten auf einfache und vorteilhafte Weise vermieden.
  • Das Verfahren nach der Erfindung zur Messung der elektrischen Aufladung der atmosphärischen Luft besteht im wesentlichen darin, daß die Reihenfolge der einzelnen zwischen der Sondeneinrichtung und dem Meßinstrument vorzunehmenden Schaltvorgänge der zwischengeschalteten Verstärkerspeicher und sonstigen Hilfseinrichtungen selbsttätig erfolgt.
  • Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß periodische Messungen der elektrischen Aufladung der atmosphärischen Luft mit größter Genauigkeit in kurzen Zeitintervallen vorgenommen werden können.
  • Da, wie oben bereits ausgeführt, die Aufladung der Sondeneinrichtung abhängig ist von der Strömungsgeschwindigkeit der durch die Sondeneinrichtung gesaugten Luftmenge, können leicht Meßfehler durch Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit eintreten.
  • Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, eine starre Kopplung zwischen dem Antriebsaggregat des Ventilators und den Betätigungsorganen für die erforderlichen Schaltvorgänge vorzunehmen. Dadurch werden Meßfehler von vornherein ausgeschlossen, da die Drehzahl des Ventilators stets proportional der durchgesaugten Luftmenge ist.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung bedient sich einer mit der Ventilatorwelle gekoppelten Welle, auf welcher als Betätigungsorgane für die erforderlichen Schalter Nockenscheiben angeordnet sind. Dadurch ist sichergestellt, daß die Reihenfolge der einzelnen Schaltvorgänge in Abhängigkeit von der durch die Sondeneinrichtung gesaugten Luftmenge erfolgt.
  • An Hand der Zeichnung, in welcher ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt ist, wird diese näher erläutert.
  • Als Meßkondensator dient die aus dem Rohr I und dem konzentrisch in ihm angeordneten Metallstab 2 bestehende Sondeneinrichtung.
  • Über die Leitung 3 und 4 ist die Sondeneinrichtung mit der InfluenzeinrichtungI verbunden, durch welche in an sich bekannter Weise die Zugladung auf die Sondeneinrichtung durch Influenz erzeugt und vor der Messung der Ladungsänderung, hervorgerufen durch die vom Metallstab 2 angezogenen Luftionen, weggenommen wird.
  • Es ist zweckmäßig, statt einer besonderen Leitung 3 das Rohr I an Masse zu legen.
  • Mittels der weiteren in der Zeichnung schematisch angedeuteten Einrichtungen II, III, IV und V wird die Ladungsänderung der Sondeneinrichtung zur Anregung eines elektromagnetischen Schwingungskreises benutzt, der entstehende Schwingungszug verstärkt und dessen Größe unter Verwendung einer Speicherschaltung am Meßinstrument 5 gemessen.
  • Die für die Durchführung der Messungen erforderlichen Schaltvorgänge werden mittels der Schalter 6, 7, 8, 9 und 10 vorgenommen.
  • Erfindungsgemäß werden nun die Schalter 6 bis 10 mittels der auf der Welle II angeordneten Nockemscheiben 6a, 7a, 8a, ga und IOa betätigt. Durch geeignete Einstellung dieser Nockenscheiben auf der Welle II wird erreicht, daß die Reihenfolge der einzelnen Schaltvorgänge bei Rotation der Welle 1I derart selbsttätig geregelt wird, daß periodische Messungen der auf den Metallstab 2 der Sondeneinrichtung aufgebrachten Luftladungen in kurzen Zeitintervallen möglich sind.
  • Durch eine Umpoleinrichtung, die ebenfalls durch einen von einer Nockenscheibe betätigten Schalter bedient wird, können erfindungsgemäß sowohl die positiven wie die negativen Luftionen durch wechselweise Messungen in kurzen Zeitintervallen, z.B. durch laufende Messungen alle 10 Sekunden, erfaßt werden.
  • Auch ist es ohne weiteres möglich, registrierende Instrumente, z. B. Fallbügelschreiber, zweckmäßig gesteuert von der Welle II anzuwenden.
  • Wie erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, ist die Welle II mit der den Ventilator 12 antreibenden Motorwelle I3 des Elektromotors 14 starr gekuppelt. Hierzu dienen die Zahnräder bzw. Zahnkränze I5 bis I8 sowie die Welle 19.
  • Der Ventilator 12 ist dazu bestimmt, die zu untersuchende Luft durch das Rohr I der Sondeneinrichtung durchzusaugen. Infolgedessen ist die Drehzahl des Ventilators stets proportional der durchgesaugten Luftmenge.
  • Andrerseits wird die Reihenfolge und der jeweils geeignete Zeitpunkt der erforderlichen Schaltvorgänge mittels der Nockenscheiben 6s bis I Oa durch die Welle II gesteuert.
  • Durch die starre Kopplung der Welle 11 mit der Welle I3 ist sichergestellt, daß Meßfehler durch Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit der durchgesaugten Luftmenge nicht auftreten können.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Messung der elektrischen Aufladung der atmosphärischen Luft, bei welchem die Luft mittels eines Ventilators durch eine einen elektrischen Kondensator bildende Sondeneinrichtung gesaugt wird und die durch die Luftladung bedingte Ladungsänderung der Sondeneinrichtung unter Zwischenschaltung von an sich bereits vorgeschlagenen Verstärker-, Speicher- und sonstigen Hilfseinrichtungen an einem Meßinstrument abgelesen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge und der jeweils geeignete Zeitpunkt der einzelnen erforderlichen Schaltvorgänge an den zwischengeschalteten Einrichtungen selbsttätig geregelt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine starre mechanische oder elektrische Kopplung zwischen dem Antriebsaggregat des Ventilators und den Betätigungsorganen für die erforderlichen Schaltvorgänge erfolgt.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der erforderlichen Schalter auf einer mit der VentilatorwiellEe gekoppelten Welle angeordnete Nockenscheiben dienen.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur registrierenden Messung ein durch die Welle gesteuerter Fallbügelschreiber dient.
    Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 3I3 310.
DEL11747A 1952-03-06 1952-03-06 Verfahren und Vorrichtung zur periodischen Messung der elektrischen Aufladung der atmosphaerischen Luft Expired DE923073C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1277711B (de) * 1964-12-27 1968-09-12 Yissum Res Dev Company Vorrichtung zur Feststellung von Rauchpartikeln bzw. Verbrennungsprodukten

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2313310A (en) * 1940-08-04 1943-03-09 Lane Wells Co Well-bore radiation logging apparatus

Patent Citations (1)

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