DE924105C - Verfahren und Vorrichtung zum Ausfuehren von Analysen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 24. FEBRUAR 1955

L 10424 IXb J

Die Erfindung bezieht sich auf Analysen und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausführen solcher Analysen.

Die Erfindung beruht auf einem neuen Arbeitsprinzip, das im nachfolgenden näher beschrieben wird.

Hauptzweck der Erfindung ist die Ermöglichung von schnellen und genauen quantitativen Analysen verschiedener Mischungen, Lösungen und Suspensionen sowie, unter bestimmten Arbeitsbedingungen, auch qualitativen Analysen.

Ferner bezweckt die Erfindung, Analysen in bezug auf alle Stoffe auszuführen, welche in einer gegebenen Mischung enthalten sein können, ohne daß die Analyse des einen besonderen Stoffes die Analyse in bezug auf einen anderen Stoff störend beeinflußt.

Schließlich bezweckt die Erfindung noch die Ermöglichung von Analysen der verschiedensten Werkstoffe, ohne sie zu zerstören oder sonst irgendwie zu beeinflussen. Besonders eignet sich die Erfindung für Analysen, wo der zu analysierende Stoff nicht in bequemer Weise als Probe entnommen werden kann, wie dies beispielsweise bei Werkstoffen oder Arbeitsmitteln der Fall ist, die durch eine Rohrleitung fließen, oder sonstwie nicht bequem zugänglich ist.

Die Erfindung macht es möglich, solche Analysen durch ungelernte Personen oder auch vollständig selbsttätig im Zusammenwirken mit Registriermitteln, Steuergeräten od. dgl. vorzunehmen, um Änderungen im Sinne einer Berichtigung von Arbeitsverfahren durchzuführen, bei welchen die Erfindung zur Anwendung kommt.

Auf weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung

soll nachfolgend noch näher eingegangen werden.

Die Ausdrücke Analyse und analysieren sollen

im weitesten Sinne verstanden werden: Die Erfindung betrifft nicht nur Analysen im Sinne von chemischen Analysen, sondern ganz allgemein die Prüfung und Beobachtung, beispielsweise die Prüfung von hergestellten Werkstoffen, Artikeln oder Stoffen, und zwar einschließlich der Abmessungsprüfungen.

Das neue Arbeitsprinzip, welches der Erfindung zugrunde liegt und auf das im nachstehenden ausführlicher eingegangen wird, soll als auf Mengenresonanz beruhend bezeichnet werden. Es hat sich herausgestellt, daß eine Probe einer gegebenen Substanz bzw. eines gegebenen Stoffes, wenn sie bzw. er der Wirkung von elektromagnetischen Wellen oder Schwingungen ausgesetzt wird, einen größeren Betrag an Leistung von den elektromagnetischen Wellen bei einer bestimmten Frequenz aufnimmt bzw. absorbiert, als dies bei Frequenzen etwas oberhalb und unterhalb dieser besonderen Frequenz der Fall ist, und weiterhin, daß dann, wenn die Menge des Stoffes in der Probe verändert wird, die Frequenz der maximalen Leistungsabsorption ebenfalls verändert wird. Eine gewisse Analogie zwischen dieser Erscheinung und Resonanz bei bestimmten elektrischen Schaltungsanordnungen ist offenbar. Die beschriebene Auswirkung und vielleicht sogar die Form derselben ist zumindest analog der Resonanz. Der Ausdruck Resonanz soll daher so verstanden werden, daß damit die vorerwähnte Wirkung umschrieben wird; die Frequenz, bei welcher sie in einem besonderen Falle in Erscheinung tritt, soll als Resonanzfrequenz bezeichnet werden, und es sei ferner vereinbart, daß die Probe als bei einer solchen Frequenz in Resonanz befindlich bezeichnet wird. Wie bereits ■ausgeführt, steht eine solche Resonanz in Beziehung zu der Menge des in der Probe vorhandenen Stoffes; daher wird das Arbeitsprinzip zweckmäßig mit Mengenresonanz umschrieben.

Es sei hervorgehoben, daß die vorstehend definierten vier Ausdrücke nur zum Zwecke der Erläuterung der Erfindung benutzt werden und nicht im Sinne einer genauen Auslegung von einem theoretischen Standpunkt aus verstanden werden sollen. Ein sehr einfaches Beispiel, welches das Arbeitsprinzip der Mengenresonanz erläutert, soll nun gegeben werden. Eine Probe reinen Wassers wird in einen Behälter, z. B. ein Becherglas, eingebracht und elektromagnetischen Wellen ausgesetzt, beispielsweise dadurch, daß sie in die Nähe des Ausganges eines Rundfunkfrequenzgenerators gebracht wird. Die Frequenz des Generators wird verändert, und bei 500 Megahertz wird festgestellt, daß die Wasserprobe eine größere Menge von Leistung absorbiert, als dies bei Frequenzen etwas oberhalb und unterhalb 500 Megahertz der Fall ist, was durch irgendein geeignetes Gerät, das mit dem Rundfunkfrequenzgenerator verbunden ist, oder sonstwie festgestellt werden kann. In Übereinstimmung mit der hier anzuwendenden Terminologie ist die Probe als bei 500 Megahertz in Resonanz befindlich anzusprechen.

Wenn ein wenig Wasser der Probe zugefügt wird, verschwindet die Resonanz; wird jedoch die Frequenz des Generators wiederum verändert, so stellt sich heraus, daß 'die Resonanz bei einer geringeren Frequenz wieder erscheint, beispielsweise bei 480 Megahertz. Wenn Wasser nun entnommen wird, um die Probemenge auf einen geringeren Betrag zu bringen, als ursprünglich zur Anwendung kam, dann verschwindet die Resonanz wieder und kann wiederum in Erscheinung gebracht werden, wenn die Frequenz des Generators auf einen höheren Frequenzwert, beispielsweise 520 Megahertz, gebracht wird.

Umgekehrt, wenn eine bestimmte Frequenz erzeugt und Wasser allmählich dem Behälter bei einer bestimmten Frequenz, beispielsweise 450 Megahertz, zugefügt wird, stellt sich heraus, daß bei einem bestimmten Rauminhalt Resonanz eintritt, um zu verschwinden, wenn weiteres Wasser zugefügt wird.

Im Falle von Wasser wird die Menge am einfachsten in Raumgrößen gemessen, doch kann die Messung in gleicher Weise auch in Gewichtsgrößen erfolgen.

Daher ist es offenbar, daß für jede gegebene Menge Wasser eine bestimmte Resonanzfrequenz entsprechend dieser Menge, und umgekehrt, vorhanden ist. Andere Stoffe zeigen das gleiche oder ein ähnliches Verhalten.

Bislang wurde nur reines Wasser behandelt. Wenn die Resonanzfrequenz einer gegebenen. Probe reinen Wassers ermittelt worden ist und Verunreinigungen der Probe zugefügt werden, die dann auf ihren ursprünglichen Rauminhalt in berichtigendem "Sinne zurückgebracht wird, dann hat sich die Resonanzcharakteristik geändert. Die Änderung in der Resonanzcharakteristik ' zwischen gleichen Mengen reinen Wassers oder Wasser mit Verunreinigungen irgendwelcher Art kann die Form

a) einer Änderung in der Resonanzfrequenz, b) einer Änderung in der bei Resonanz absorbierten Leistung ohne Änderung der Resonanzfrequenz annehmen, oder es kann eine Kombination von a) und

b) auftreten.

Es ist 'möglich, die Änderungen in den Resonanz- no Charakteristiken durch Versuche mit bekannten Verunreinigungen im Wasser festzustellen und auf diese Weise Daten zu ermitteln, um unbekannte Proben verunreinigten Wassers zu analysieren. Dies kann bei einer großen Anzahl anderer Stoffe ebenfalls angewendet werden.

Das nachfolgende Beispiel soll dazu dienen, die Änderungen der vorerwähnten Resonanzfrequenz zu erläutern. Es sei angenommen, daß eine bestimmte Menge Wasser ibei 50Q Megahertz Resonanz zeige. Zehn Einheiten Äthylalkohol werden dann der Probe beigemischt, und die sich daraus ergebende Lösung wird auf den ursprünglichen Rauminhalt zurückgebracht. Resonanz zeigt sich wieder, aber diesmal bei einer höheren Frequenz, beispielsweise 508 Megahertz. Weitere zehn Einheiten

Äthylalkohol werden der Probe beigegeben, um eine stärkere Lösung von Alkohol im Wasser zu erzeugen, und diese stärkere Lösung wird wieder auf ihren ursprünglichen Rauminhalt zurückgebracht. Resonanz tritt nun wieder auf einer höheren Frequenz, beispielsweise 511 Megahertz, auf. Wenn eine Probe reinen Äthylalkohols an die Stelle tritt, welche den gleichen Rauminhalt wie die ursprüngliche Wasserprobe hat, dann tritt wiederum Resonanz auf, jedoch bei einer noch höheren Frequenz, beispielsweise 530 Megahertz. Wenn auch die Resonanzfrequenz von Wasser-Alkohol-Lösungen von Probe zu Probe bei einer Mischung mit gleichbleibendem Rauminhalt sich ändert, so bleibt doch der Betrag an Leistung, der bei Resonanz absorbiert wird, der gleiche.

Die Änderung der Resonanzfrequenz mit Änderungen der Zusammensetzung der vorerwähnten Art erfolgt in einer regelmäßigen bzw. stetigen Weise, so daß ein Kalibrieren, Ausmitteln bzw. Extrapolieren (im nachfolgenden Kalibrieren genannt) mit bekannten Proben durchgeführt werden kann, wodurch es möglich wird, die Zusammensetzung von unbekannten Proben zu ermitteln.

Um die Änderung in der Leistung zu veranschaulichen, welche bei Resonanz absorbiert wird, wenn keine Änderung der Resonanzfrequenz eintritt, soll das nachfolgende Beispiel gegeben werden. Es sei angenommen, daß nun eine Probe Wasser ähnlich der ursprünglichen Probe der vorerwähnten Art vorliege und bei 500 Megahertz in Resonanz sei. Wenn Salzlösung einer solchen Probe zugesetzt und die Rauminhaltberichtigung entsprechend dem Ursprungszustand vorgenommen worden ist, ist die Resonanzfrequenz unverändert; jedoch hat sich die Größe der Leistung, die bei Resonanz absorbiert wird, verringert. Wenn mehr Salzlösung zugefügt und die Rauminhaltberichtigung durchgeführt worden ist, so bleibt die Resonanzfrequenz die gleiche, aber noch weniger Leistung wird absorbiert. Wenn schließlich eine ausreichende Menge von Salzlösung zugefügt und die Rauminhaltberichtigung durchgeführt worden ist, wird überhaupt keine Leistung mehr absorbiert, und es hat den Anschein, daß die Resonanz vollständig verschwunden wäre. Tatsächlich kann bei der letztgenannten Versuchsbedingung Resonanz doch hervorgerufen werden, jedoch bei einer beträchtlich verschiedenen Frequenz, die sich in manchen Fällen um mehrere hundert Megahertz von der ursprünglichen Resonanzfrequenz unterscheidet. Der Grund für diese plötzliche Verschiebung wird später erläutert werden.

Die Änderung der Leistungsabsorption mit Änderung der Zusammensetzung der vorerwähnten Art erfolgt in einer geregelten bzw. stetigen Weise, und wiederum kann eine Kalibrierung mit bekannten Proben durchgeführt werden, derart, daß unbekannte Proben später in bezug auf ihre Zusammensetzung untersucht bzw. ermittelt werden können.

Bei den vorbeschriefoenen Beispielen wurden die Resonanzcharakteristiken des Wassers einerseits durch Zufügen von Äthylalkohol und andererseits durch Zufügen von Salzlösung oder auch Natriumchlorid behandelt bzw. verändert. Wenn auch bestimmte Stoffe in dem Sinne erwähnt worden sind, daß sie die betreffende Wirkung haben, so sollen diese Stoffe doch nur als Beispiele für Stoffklassen angesehen werden, welche die besondere Wirkung der vorerwähnten Art haben.

Aus dem Vorstehenden ist zu entnehmen, daß eine Änderung der Resonanzfrequenz herbeigeführt wird, wenn Äthylalkohol zu Wasser gemischt wird, wobei die Resonanzfrequenz gleicher Mengen verglichen wird. Eine ähnliche Wirkung tritt ein, wenn allgemein organische Flüssigkeiten und auch bestimmte andere Stoffe zu Wasser oder zueinander zugefügt werden.

Die Änderung in der Leitungsabsorption bei Resonanz tritt ein, wenn Natriumchlorid dem Wasser zugefügt wird, wobei wiederum die Betriebszustände für gleiche Mengen miteinander verglichen werden. Auch hier tritt eine ähnliche Wirkung ein, wenn allgemein anorganische Salze dem Wasser zugefügt werden.

Es ist von Bedeutung, klar den Unterschied zwischen Stoffen, herauszustellen, welche die Resonanzfrequenz des Wassers ändern, und solchen Stoffen, welche die Leistungsabsorption bei Resonanz ändern. Eine erschöpfende Klassifizierung braucht jedoch nicht angestellt zu werden, weil dann, wenn Lösungen, Mischungen oder Suspensionen durch das hier erläuterte Verfahren analysiert werden sollen, nur eine Vorkalibrierung notwendig ist, und in diesem Kalibrierungsarbeitsgang kann leicht bestimmt werden, ob ein bestimmter Teilbestandteil einer Lösung, Mischung oder Suspension die eine oder die andere der vorerwähnten Wirkungen zeigt. Eine solche Bestimmung kann natürlich ohne weiteres ausgeführt werden und liegt durchaus im Bereich der Kenntnisse eines Durchschnittsfachmanns.

Irgendwelche Stoffe in reiner Form, welche dem Wasser zugefügt werden oder in ihm vorhanden sind, werden immer die eine oder die andere der vorerwähnten Wirkungen haben; ist jedoch der zugefügte oder vorhandene Stoff im Wasser eine Mischung, so können beide Wirkungen vorhanden sein. Ein weiteres Beispiel soll nun gegeben werden, um die Kombination von Änderungen in den Resonanzeharakteristiken zu erläutern, wenn bestimmte Mischungen dem Wasser zugefügt werden. Es sei angenommen, daß eine Probe Wasser ähnlich der vorerwähnten Ursprungsprobe vorliege, welche Resonanz bei 500 Megahertz zeigt. Wenn eine kleine Menge einer Mischung von Äthylalkohol und Salzlösung zugefügt und die Probe dann auf den ursprünglichen Rauminhalt zurückgebracht wird, dann besteht die Änderung in der Resonanzcharakteristik sowohl in der Zunahme der Resonanzfrequenz als auch in einer Abnahme des Betrages an Leistung, welche bei Resonanz durch die Probe absorbiert wird. Je mehr Äthylalkohol-Salzlösungs-Mischung der Probe zugefügt wird (wobei die letztere dann auf den ursprünglichen Raum-

inhalt zurückgebracht wird), desto deutlicher treten die Änderungen in bezug sowohl auf die Resonanzfrequenz als auf die Leistungsabsorption in Erscheinung.

Sowohl die Änderungen der Resonanzfrequenz als auch die der Leistungsabsorption erfolgen in einer regelmäßigen Weise, so daß ein Kalibrieren in bezug auf jede Änderung vorgenommen werden kann und unbekannte Lösungen sowohl in bezug ίο auf den Betrag an Salzlösung (Salz), die vorhanden ist, als auch in bezug auf die Menge von Äthylalkohol, die vorhanden ist, analysiert werden können. Ein wichtiger Vorzug der Erfindung tritt hier in Erscheinung: Der Umstand, daß eine Mischung von Alkohol und Salzlösung, reinem Wasser zugefügt, verschiedene Arten von Änderungen in den Resonanzcharakteristiken hervorruft, welche jedem Teilbestandteil der zugeführten Mischung entsprechen, macht es möglich, die Mischung in bezug auf die eine Teilmenge zu bestimmen, ohne daß eine solche Bestimmung die Probefeststellung in bezug auf den anderen Teilbestandteil zu stören vermag.

Es ist bereits die Wirkung von Äthylalkohol auf reines Wasser erwähnt worden, wodurch die Resonanzfrequenz der sich ergebenden Mischung eine Änderung erfährt, verglichen mit einer gleichen Menge reinen Wassers. Es gibt eine Vielzahl anderer Stoffe, welche, wenn man sie reinem Wasser zumischt, sie darin löst oder in Suspension hält, Mischungen, Lösungen oder Suspensionen ergeben, welche Resonanzfrequenzen, aufweisen, die verschieden von derjenigen der gleichen Menge reinen Wassers oder auch verschieden voneinander sind, wobei in jedem Falle gleiche Mengen der Betrachtung unterliegen.

Beispiele solcher Stoffe sind Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure, Methylalkohol, Essigsäure und Mineralöl. Jeder dieser vorerwähnten Stoffe hat in reinem Zustand eine ihm zugeordnete Resonanzfrequenz, welche verschieden von derjenigen des reinen Wassers ist wie im Falle von Äthylalkohol und verschieden auch voneinander, wobei gleiche Mengen in jedem Falle zugrunde gelegt werden. Wenn irgendeiner dieser Stoffe mit Wasser gemischt oder darin gelöst oder in Suspension gehalten wird, wie dies jeweils der Fall sein mag, so liegt die Resonanzfrequenz jeder solchen Mischung, Lösung oder Suspension zwischen der Resonanzfrequenz für reines Wasser und der Resonanzfrequenz für solche Stoffe, wobei immer gleiche Mengen in jedem Falle zugrunde gelegt werden.

Gleiche oder ähnliche Ergebnisse werden erzielt, wenn, irgendeiner der vorerwähnten Stoffe mit einem anderen dieser Stoffe in Kombination auftritt. Beispielsweise haben gleiche Mengen von Mischungen von Schwefelsäure und Salzsäure in irgendwelchen Mischungsverhältnissen Resonanzfrequenzen, welche zwischen der Resonanzfrequenz einer gleichen Menge reiner Schwefelsäure und der einer gleichen Menge reiner Salzsäure liegen. Solche Resonanzfrequenzen ändern sich mit dem Anteil eines jeden Teilbestandteils. Eine Analyse von unbekannten Mischungen von Schwefelsäure und Salzsäure kann in einer Weise ausgeführt werden, die ähnlich derjenigen ist, welche vorstehend in bezug auf die Analyse von Wasser-Alkohol-Lösungen beschrieben worden ist.

Die Stoffe, die vorstehend listenmäßig aufgeführt worden sind und die Resonanzeigenschaften ähnlich dem Wasser und Alkohol haben, sind in der vorstehenden Liste in der Rangordnung ihrer Resonanzfrequenzen aufgeführt worden, wobei Proben eines, jeden derselben in der gleichen Menge durchweg zugrunde gelegt sind. Bezüglich der in der vorstehenden Liste angegebenen Stoffe liegt die Resonanzfrequenz von Wasser zwischen derjenigen von Schwefelsäure und derjenigen von Salpetersäure, und die Resonanzfrequenz vom Äthylalkohol liegt zwischen derjenigen von Salzsäure und von Methylalkohol, so daß die Reihenfolge, die alle Stoffe in der Rangordnung ihrer Resonanzfrequenzen wiedergibt, wie folgt aussieht: Schwefelsäure, Wasser, Salpetersäure, Salzsäure, Äthylalkohol, Methylalkohol, Essigsäure und Mineralöl. Es soll dabei jedoch nicht unterstellt werden, daß diese Listenaufstellung alle Stoffe abdeckt, welche ihre Resonanzfrequenzen im vorangegebenen Bereich haben; die Listenaufstellung soll vielmehr nur die einzelnen Stoffe in ihrer relativen Stellung in bezug auf die Resonanzfrequenz wiedergeben.

Aufmerksamkeit verdient die Stellung des Wassers in der vorangegebenen Listenaufstellung. Wie bereits aufgeführt worden ist, hat dann, wenn Äthylalkohol dem Wasser zugefügt wird, die sich daraus ergebende Lösung eine Resonanzfrequenz, welche höher ist als diejenige für die gleiche Menge Wasser, und es sei darauf hingewiesen, daß Äthylalkohol in der obigen Liste rechts vom Wasser steht. Es hat sich herausgestellt, daß alle Stoffe rechts vom Wasser eine gleiche Wirkung haben, während Schwefelsäure, der einzige Stoff in der Liste, welcher links vom Wasser ist, die entgegengesetzte Wirkung hat, nämlich diejenige, daß dann, wenn Lösungen von Wasser und Schwefelsäure vorliegen, es sich herausgestellt hat, daß alle solche Lösungen Resonanzfrequenzen aufweisen, welche kleiner sind als die Resonanzfrequenz des gleichen Rauminhalts Wasser, wobei die untere Grenze die Resonanzfrequenz von reiner Schwefelsäure ist.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich eindeutig, daß verschiedene Arten von Analysen durch Anwendung des vorerwähnten Arbeitsprinzips durchgeführt werden können. Qualitative Analysen können im Falle von Stoffen in reiner Form dadurch aus- ;eführt werden, daß dieselben mittels ihrer Resonanzfrequenzen identifiziert bzw. bestimmt werden. Lösungen, Mischungen und Suspensionen können dadurch analysiert werden, daß eine Probe mit einer vorkalibrierten Meßvorrichtung untersucht wird, welche fähig ist, das hier erwähnte Arbeitsverfahren zur Anwendung zu bringen, und zwar entweder in bezug auf Stoffe, welche die Resonanzfrequenz bei Zufügung derselben verschieben, oder in bezug auf Stoffe, welche die Leistungsabsorption bei Resonanz durch ihre Zufügung verändern.

Wenn auch Flüssigkeiten in erster Linie erwähnt worden sind, so ist die Erfindung doch wesentlich weiter anwendbar. Beispielsweise kann eine Mischung von zerkleinertem Erz oder Schlacke oder eine Mischung von gepulvertem Natriumchlorid und gepulvertem Bariumoxyd ohne weiteres analysiert werden. Bei Feststoffen ist die Resonanzfrequenz im allgemeinen wesentlich höher, bezogen auf die gleiche Menge, als bei Flüssigkeiten, ίο Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben werden, und zwar zeigt

Fig. ι ein Blockschaubild einer Schaltungsanordnung, welche zur Erzielung der Vorteile gemäß der Erfindung verwendbar ist und die das erfindungsgemäße neue Arbeitsverfahren zu benutzen gestattet,

Fig. 2 die in Fig. ι allgemein wiedergegebene

Schaltungsanordnung in den wichtigsten Einzelheiten, während die

Fig. 3, 4, 5 und 6 Kurven wiedergeben, welche die Größe der Absorption, bezogen auf die Wellenlänge, zum besseren Verständnis der Erfindung zeigen.

In Fig. ι ist 1 ein Schwingungserzeuger oder Wellengenerator. Der Wellengenerator 1 kann von beliebiger Ausführungsform sein, solange er nur elektromagnetische Wellen innerhalb des erforderlichen Frequenzbereiches für den besonderen Anwendungszweck der Erfindung erzeugt. Wenn auch im allgemeinen Elektronenwellengeneratoren für viele Anwendungszwecke der Erfindung brauchbar sind, so soll die Erfindung doch nicht auf solche Schaltungsanordnungen beschränkt sein, und Wellengenerator 1 kann auch in Form eines Hohlkörpers ausgebildet sein, welcher von einem Unterbrecher erregt wird, oder eines Ultrarotgenerators oder verschiedener Schaltungsanordnungen, welche Gebrauch von statischen Spannungsquellen und Funkenspulen machen, um elektromagnetische Schwingungen oder Wellen der in Betracht kommenden Frequenz zu erzeugen. Entsprechend der besonderen Verwendung können durch den Wellengenerator 1 Wellen mit einer Frequenz von einigen wenigen Megahertz erzeugt werden, oder die Frequenz kann in die Tausende von Megahertz gehen. Bei manchen Anwendungsfällen ist es von Vorteil, einen abstimmbaren Generator zu benutzen, während es in anderen Fällen besser ist, einen mit unveränderlicher Frequenz arbeitenden Generator zu benutzen, je nach den Begleitumständen und entsprechend der vorliegenden Beschreibung.

Werkstoffproben sind bei 2 und 3 angedeutet. Zwei Proben sind dargestellt, und es 'hat sich herausgestellt, daß gute Ergebnisse dann erzielt werden, wenn, zwei Proben benutzt werden, obwohl es auch möglich ist, nur eine Probe zu benutzen. Wenn eine fortlaufende Analyse gewünscht wird, kann jede der beiden Proben 2 und 3 Teil einer Strömungsanlage sein, wobei die Steueranordnung so eingerichtet sein kann, daß sie fortlaufend die Analysenwerte registriert oder dem Arbeitsverfahren, bei welchem die Erfindung zur Anwendung kommt, Berichtigungsimpulse übermittelt. Derjenige Teil der Steueranordnung, der hier als Kuppler bezeichnet werden soll, ist bei 4 dargestellt. Bei bzw. mit diesem Kuppler 4 werden die elektromagnetischen Wellen, die vom Wellengenerator 1 erzeugt werden, den Proben 2 und 3 übermittelt.

Bei 5 ist in der Schaltungsanordnung der Indikator angedeutet, auf welchen weiter unten ausführlicher eingegangen werden wird.

Eine Spannungsquelle, mit 6 bezeichnet, ist eingerichtet, um Leistung dem Wellengenerator 1, dem Kuppler 4 und dem Indikator 5 zuzuführen.

Bei der vorliegenden Beschreibung ist das Ausführungsbeispiel der Erfindung so dargestellt, daß es aus einer Anzahl von Einheiten, wie beispielsweise dem Kuppler, besteht; aber es sei auch vermerkt, daß eine solche Unterteilung nicht unbedingt notwendig ist, um die Vorteile der Erfindung zu verwirklichen; eine oder mehrere Einheiten können zusammengefaßt werden, und auch die ganze Schaltungsanordnung kann, wenn dies erwünscht ist, als eine einzige Einheit ausgebildet sein.

Allgemein betrachtet sollen die elektromagnetischen Wellen, die durch den Wellengenerator 1 erzeugt werden, auf die Proben 2 und 3 bei Kuppler 4 einwirken, und das Ergebnis einer solchen Einwirkung soll durch den Indikator 5 kenntlich gemacht werden, der dann noch, falls dies erwünscht ist, Berichtigungsimpulse einem Arbeitsverfahren übermitteln oder auch einfach mittels eines Meßgerätes oder eines Oszilloskops eine Beobachtung gestatten kann.

Bei einem sehr einfachen Fall, wo Wellengenerator ι veränderlich ist, kann der letztere auf verschiedene Frequenzen abgestimmt werden, und bei einer bestimmten Frequenz tritt ein Spitzenwert in der Energieaufnahme durch die Proben 2 und 3 auf, was durch den Indikator 5 kenntlich gemacht wird.

In Fig. 2 ist eine Form eines Kupplers 4 im einzelnen wiedergegeben und auch gezeigt, wie der Wellengenerator 1, Indikator 5 und die Spannungsquelle damit verbunden sind.

Es ist ersichtlich, daß der Kuppler 4 die Form einer elektrischen Brücke hat. Eine solche Schaltungsanordnung macht es möglich, eine Standardausführungsform für eine Anzahl von verschiedenen Anwendungsfällen zu benutzen, da es nur erforderlich ist, das Gleichgewicht für eine bestimmte Anwendung zu erzielen, wie im nachfolgenden dargelegt werden wird. Der Brückenaufbau ist selbststabilisierend, und Spannungsänderungen sind die gleichen auf beiden Brückenseiten und gleichen sich daher weitgehend aus. Weiterhin macht diese Bauart es möglich, einen Wellengenerator 1 zu verwenden, welcher eine größere Leistung, als für manche Anwendungszwecke der Schaltungsanordnung nötig ist, liefert, ohne daß Beschädigungen oder sonstige Nachteile beim Betrieb derselben auftreten.

Die Brückenanordnung des Kupplers 4 besteht aus zwei Elektronenröhren, die mit 7 und 8 bezeichnet sind, und aus einer elektrischen Schaltungsanordnung, die damit in Verbindung steht, Die

Röhren 7 und 8 sind zweckmäßig je Zwillingsröhren. Die Bauteile der Röhren 7 und 8 sind in der gezeigten Weise mittels der Gitterverbindungen 9 und 10 und der Kathodenverbindung 11 miteinander verbunden. Widerstände 12, 13, 14 .und 15 sind zwischen, den Kathoden und Gittern, wie gezeigt, vorgesehen, und die Kathodenleitung 11 ist etwa in der Mitte zwischen den beiden Röhren 7 und 8 geerdet.

Der Wellengenerator 1 wird vorzugsweise an den Kuppler 4 mit den Gitterleitungen 9 und 10 an deren Mittelpunkten zwischen den Röhren 7 und 8 angeschaltet. Wenngleich eimi Elektronenwellengenerator sich besonders für die vorliegende Anwendung der Erfindung eignet, soll dieser jedoch nur als Ausführungsbeispiel betrachtet werden, und auch andere Formen von Generatoren für elektromagnetische Wellen können zur Anwendung kommen. Unabhängig davon, welche Art von Wellengeneratoren zur Anwendung kommt, werden die erzeugten Wellen den Proben 2 und 3 mit den Übertragungsmitteln zugeführt, welche sich für die betreffende Gattung des verwendeten Generators am besten eignen. Der Generator. 1 kann eingerichtet · sein, entweder eine veränderliche oder eine festliegende Frequenz zu erzeugen, und die Wellen oder Schwingungen können kontinuierlich oder diskontinuierlich sein.

Wenn die Erfindung zum Analysieren von Flüssigkeiten Anwendung findet, hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, einen Wellengenerator 1 zu verwenden, der eine Frequenz von der Größenordnung von 348 Megahertz dem Kuppler 4 übermittelt. Sollen die Anzeigen direkt, beispielsweise von einem Meßgerät, abgelesen werden, so empfiehlt sich eine kontinuierliche Welle, während dann, wenn eine Steuereinrichtung betätigt werden soll, unterbrochene Wellenzüge, die beispielsweise durch Übermodulation des Wellengenerators 1 hervorgerufen werden, vorzuziehen sind, wie sich aus nachstehendem noch ergeben wird.

Die Anoden der Röhren 7 und 8 sind mit zwei Behältern verbunden, welche als Induktivitäten bzw. Induktanzen 16 und 17 und veränderliche Kapazitäten 22 und 23 angedeutet sind. Bei dem vorerwähnten Frequenzbereich sind Induktanzen 16 und 17 brauchbar, welche die Form von Halb- _ schleifen haben, und die veränderlichen Kapazitäten 22 und 23 sind zufriedenstellend, wenn sie die Schmetterlingsform haben.

Zwecks Vermeidung von Fehlern während der Versuche ist es erwünscht, daß die Proben 2 und 3 in eine festgelegte räumliche Beziehung zu den Induktanzen 16 und 17 gebracht werden, was am besten mittels geeigneter Halter für die Flaschen oder Bechergläser geschieht, welche die Proben . enthalten. Beispielsweise können solche Halter die Form von starr gehaltenen Topfen oder sonstigen Behältern haben und aus Polystyren bzw. Polystyrol oder einem sonstigen Werkstoff mit ähnlichen elektrischen Eigenschaften ausgebildet sein; wenn die Probeflaschen oder -glaser in ihre Halter eingebracht sind, dann befinden sie sich in der geeigneten räumlichen Zuordnung zu den benachbarten Induktanzen. Der Abstand zwischen den Proben und den benachbarten Induktanzen, welcher die besten Ergebnisse liefert, kann durch einfaches Erproben ermittelt werden, wie dies jedem Fachmann möglich ist. Es hat sich herausgestellt, daß bei der hier beschriebenen Ausführungsform es zufriedenstellend ist, wenn jede der Proben 2 und 3 etwa einen halben Zoll (12 mm) von den betreffenden Induktanzen entfernt genalten wird.

Wenn eine fortlaufende Analyse gewünscht wird, können die Proben 2 und 3 die Form von Zylindern oder Rohren haben, die nahe den Induktanzen 16 und 17 vorbeigeführt sind, u/nd in einem solchen Falle kann die gewünschte starre Bauart ohne weiteres geschaffen werden.

Infolge der Mengenresonanzerscheinung kann die Erfindung für Abmessungs- oder Raumuntersuchung Anwendung findem, vor allem für kontinuierlich hergestellte Werkstoffe, wie beispielsweise plastische Schicht- oder Flachwerkstoffe. Wenn die Zusammensetzung eine gleichbleibende ist, rufen kleine Abweichungen von einer vorbestimmten Schichtstärke quantitative Änderungen hervor, und sie können mit Hilfe der Erfindung in einer Weise bestimmt werden, welche ähnlich derjenigen ist, die für kontinuierlich zu analysierende Stoffe beschrieben worden ist, welche durch Röhren oder Rohrleitungen fließen.

Die Induktanzen 16 und 17 haben eine Mittelabzweigung· für die Verbindungsleitungen 33 und 34, welche zu Drosselspulen 35 und 36 führen, wobei die anderen Enden der Drosselspulen 35 und 36 über die Verbindungsleitung 37 miteinander verbunden sind. Ungefähr in der Mitte der Verbindungsleitung 37 ist eine Abzweigung zum positiven Pol der Anodenspanniungsquelle für die Röhren 7 und 8, die mit 38 bezeichnet ist, vorgesehen, während der negative Pol der Anodenspannungsquelle 38 geerdet ist.

Den Induktanzeni 16 und 17 benachbart sind Kopplungsschleifen 24 und 25. Das eine Ende einer jeden der Kopplungsschleifen 24 und 25 ist geerdet, während das andere Ende einer jeden zu einem Gleichrichter 26 bzw. 27 führt. Die Gleichrichter 26 und 2J sind vorzugsweise Kristallgleichrichter. Von den Gleichrichtern 26 und 27 führt eine Verbindung zur Erde über die Kapazitäten 28 und 29. Von einem Punkt zwischen dem Gleichrichter 26 und der Kapazität 28 ist eine Verbindung zum Widerstand 30 hergestellt, während von einem Punkt zwischen Gleichrichter 27 und Kapazität 29 eine Verbindung zum Widerstand 31 führt. Die übrigen Enden der Widerstände 30 und 31 stehen miteinander über eine Verbindungsleitung 32 in Verbindung.

Zwischen dem Mittelpunkt der Verbindungsleitung 32 und Erde wird das Ausmaß der Energie bzw. Leistung, welche von den Proben 2 und 3 aufgenommen wird, am besten ermittelt und damit auch die Bedingung für Resonanz herausgefunden sowie das Ausmaß der Leistungsabsorption bei Resonanz. Die Punkte, an welchen diese Bestim-

mung am besten erfolgt, sind mit 39 und 40 bezeichnet.

Der Indikator 5 wird zwischen den Punkten 39 und 40 angeschaltet und kann eine beliebige Ausführungsform haben, je nach dem besonderen Anwendungszweck, für welchen die Erfindung zur Anwendung kommt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Indikator 5 als Verstärker 41 ausgeführt, der an die Punkte 39 und 40 über einen Transformator 42 angeschaltet wird, während ein Meßgerät 43 am Verstärker 41 angeschaltet wird. Diese Schaltungsanordnung ist gewählt worden, um eine sehr große Ansprechempfindlichkeit bei visueller Anzeige zu erhalten. Bei einer solchen Ausführungsform hat es sich als brauchbar herausgestellt, wenn das Anzeigegerät 43 ein Vakuumröhrenvoltmeter ist. Es ist leicht einzusehen, daß andere Geräte an den Verstärker 41 angeschaltet, werden können, beispielsweise ein Oszilloskop, und ein solches Oszilloskop kann dann fortlaufend photographiert werden. Weiterhin kann die Ausgangsleistung einer Mehrzahl von Analysiervorrichtungen einem einzigen Oszilloskop übermittelt werden, um ein zusammengesetztes Bild von verschiedenen Arbeitsstufen eines Verfahrens zu erhalten.

Wenn nur eine visuelle Anzeige benötigt wird und die Ansprechgenauigkeit nicht von Bedeutung ist, kann ein Anzeigegerät unmittelbar zwischen den Punkten 39 und 40 angeschaltet werden, wobei das Anzeigegerät bei 44 angedeutet ist.

Wo an Stelle einer visuellen Anzeigevorrichtung am Ausgang des Verstärkers 41 (oder zusätzlich dazu) es erwünscht ist, ein Steuerrelais zu betätigen, beispielsweise um Berichtigungsimpulse einem Arbeitsverfahren zu übermitteln, hat es sich als brauchbar erwiesen, wenn der Wellengenerator 1 als Mehrfachschwingungserzeuger arbeitet, wobei die erzeugte Welle um mehr als 100% übermoduliert wird, die Modudationsfrequenz von der Größenordnung von 1000 Perioden pro Sekunde ist und der Verstärker 41 auf eine solche Modulationsfrequenz abgestimmt wird, wobei die Netzfrequenz und andere unerwünschte Störungen ausgefiltert werden.

Die Art der Erfindung und eine Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zum Ausführen derselben sind damit beschrieben worden; doch sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung einen sehr großen Anwendungsbereich hat und daß die beschriebene Schaltungsanordnung nur ein Ausführungsbeispiel hierfür ist. Beispielsweise soll die Erfindung nicht auf die Brückenform des Kupplers 4 beschränkt sein.

Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung soll nunmehr beschrieben werden. Dabei sei unterstellt, daß es erwünscht ist, eine qualitative Analyse von Petroleumfraktionen vorzunehmen, welche von einem Destilliergerät geliefert werden. Ferner sei angenommen, daß der Wellengenerator 1 abstimmbar ist, daß der Indikator 5 ein einfaches Anzeigegerät 44 ist und daß der Verstärker für den Augenblick nicht zur Anwendung kommt.

Zwei Proben von bekannten Petroleumfraktionen werden bei 2 und 3 vorgesehen, wobei gleiche Mengen in der jeweiligen Probestellung sein sollen. Die Schaltungsanordnung wird zunächst so eingeregelt, daß sichergestellt wird, daß der volle Ausschlag des Anzeigegerätes 44 verfügbar ist, damit bei den nachfolgenden Versuchen eine Größtansprechempfindlichkeit unter den vorliegenden Umständen erzielt werden kann. Ohne die Proben 2 und 3 in ihren Versuchsstellungen wird die Koppelschleife 24 auf maximale Kopplung eingestellt, und die Kopplungsschleife wird eingeregelt, bis das Anzeigegerät 44 den Wert Null anzeigt. Kopplungsschleife 25 wird dann eingeregelt, bis das Anzeigegerät 44 den vollen Ausschlag zeigt.

Die Proben werden nun in die Versuchsstellung zurückgebracht, und Wellengenerator 1 wird verändert, wobei bei einer bestimmten Frequenz ein plötzliches Absinken der Amzeigewerte des Anzeigegerätes bemerkbar ist, was die Resonanzfrequenz der betreffenden Fraktionen anzeigt. Andere bekannte Fraktionen werden nun in der gleichen Menge der Prüfung unterzogen, und die Resonanzfrequenz wird in gleicher Weise vermerkt. Es sei darauf hingewiesen, daß, nachdem einmal die Schaltungsanordnung eingeregelt worden ist, nur eine der Proben ausgetauscht zu werden braucht, beispielsweise die Probe 2.

Als Ergebnis der Bestimmung der Resonanzfrequenzen der verschiedenen Proben kann eine Identitäts- oder Kennzeichnungskurve ermittelt werden, welche es ermöglicht, unbekannte Fraktionen lediglich dadurch festzustellen, daß Proben derselben in der vorbestimmten Menge bei 2 eingebracht werden, daß dann der Wellengenerator 1 auf Resonanz abgestimmt wird und schließlich die Fraktion aus. der Kennzeichnungskurve, die vorher hergestellt worden ist, einfach abgelesen bzw. identifiziert wird.

Diese Art der Analyse hat einen weiten Anwendungsbereich ganz allgemein bei der Feststellung der Reinheit bzw. des Reinheitsgrades. Die Reinheit, als Frage aufgefaßt, ob ein gegebener Stoff chemisch dasselbe wie ein Standardwerkstoff ist oder nicht, kann leicht durch eine qualitative Analyse der vorbeschriebenen Art festgestellt werden. Offenbar gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für solch ein Verfahren bei der Nahrungsmittel- und den chemischen Industrien.

Wenn es erwünscht ist, eine Lösung, Mischung oder Suspension quantitativ in bezug auf eine Substanz zu analysieren, deren Hinzufügen die Resonanz ändert, wie beispielsweise Schwefelsäure, Wasser, Salpetersäure, Salzsäure, Äthylalkohol, Methylalkohol, Essigsäure oder Mineralöl, dann ist der Arbeitsgang ähnlich dem vorbeschriebenen, mit der Ausnahme, daß statt der Herstellung einer Kennzeichnuingsprobe od. dgl. im letzteren Falle eine Kalibrierungscharakteristik hergestellt wird. Beispielsweise wird dann, wenn es erwünscht ist, Lösungen von Schwefelsäure oder Salzsäure zu analysieren, die Meß- bzw. Steuereinrichtung zuerst für den erforderlichen Arbeitsbereich eingestellt.

Es sei angenommen, daß Lösungen im Bereich von 30% Schwefelsäure zu 70% Salzsäure bis 33% Schwefelsäure zu 67% Salzsäure analysiert werden sollen; eine Probe des Hauptbestandteils, also der Salzsäure, wird bei 2 und 3 eingebracht, und die Anzeige des Meßgerätes wird auf den Nullwert mittels der Kopplungsschleife 24 gebracht. Eine Probe der gleichen Menge der Lösung des maximalen Schwefelsäuregehalts, d. h. 33 %, wird dann bei 2 eingebracht und die Kopplungsschleife 25 eingeregelt, bis das Anzeigegerät 44 den vollen Ausschlag zeigt. Eine Probe in der gleichen Menge mit minimalem Schwefelsäuregehalt, d. h. 30%, wird dann bei 2 eingebracht, während Probe 3 die gleiche wie vorher bleibt, und die Kopplungs schleife 25 wird eingeregelt, bis das Meßgerät 44 den Nullwert anzeigt.

Der Wellengenerator kann nun mittels bekannter Proben der Lösung in der jeweilig geeigneten Menge bei 2 kalibriert werden, und eine Kalibrierungskurve kann nun hergestellt werden. Daraufhin ist es nur notwendig, eine Unbekannte im vorerwähnten Bereich in der vorgeschriebenen Menge einzubringen, die Resonanzfrequenz zu bestimmen, und die Stelle in der Kalibrierungskurve gibt dann unmittelbar die Zusammensetzung der Unbekannten wieder.

Die umgekehrte Beziehung zwischen Resonanzfrequenz und Menge macht es möglich, die Menge an Stelle der Frequenz des Wellenigenerators 1 zu verändern, um das vorerwähnte Ergebnis zu erhalten und andere Erprobungen durchzuführen.

Das Arbeitsverfahren für die Herstellung einer Analyse mit Bezug auf die Teilbestandteile, welche das Ausmaß der· Energieaufnahme bei Resonanz bei ihrer Zufügung verändern, wie beispielsweise anorganische Salze in Lösung, soll nunmehr beschrieben werden.

Eine Unterscheidung ist vorher gemacht worden zwischen denjenigen Substanzen, welche die Resonanzcharakteristiken durch Beeinflussung der Frequenz beim Zufügen derselben verändern, und denjenigen, welche den Betrag der Leistung verändern, welche im Resonanzfall beim Zufügen derselben absorbiert wird. Es sei betont, daß, soweit reine Substanzen in Betracht kommen, immer das Mengenresonanzprinzip zur Anwendung kommt. Beispielsweise zeigt eine Probe von Salz, in Wasser gelöst, eine Änderung in der Resonanzfrequenz mit der Menge, wenn auch die Menge des Salzes in der Lösung den Betrag der Leistung beeinflußt, die bei Resonanz absorbiert wird.

Alle Salzlösungen haben charakteristische Resonanzfrequenzen, und eine Änderung der Menge der Lösung ändert die Resonanzfrequenz. Bei Lösung mit sehr hoher Konzentration hört die Probe auf, Leistung zu absorbieren, und zwar bei einer Frequenz in der Nähe derjenigen von Wasser, und daraufhin absorbiert sie Leistung in einer vergleichbaren Menge, wenn sie elektromagnetischen Wellen einer Frequenz ausgesetzt wird, welche nahe der Resonanzfrequenz des reinen Salzes kommt. Dies erklärt die Ursache für das scheinbare- Verschwinden von Resonanz bei einer gewissen Grenzlösungsstärke. Für die Zwecke der Erfindung kann die Resonanzfrequenz einer Salzlösung betrachtet werden als entweder im Bereich der Resonanzfrequenz von unreinem Wasser (Wasser mit einer Salzverunreinigung) oder sonst im Bereich der erheblich verschiedenen Resonanzfrequenz von un- j₀ reinem Salz (Salz mit Wasserverunreinigungen) liegend. Es gibt einen scharfen Übergang bzw. Sprung von einem Frequenzbereich zum anderen bei der kritischen Konzentration.

Es sei nun angenommen, daß es erwünscht ist, den Betrag von Natriumchlorid, in Wasser gelöst, zu bestimmen. Bei angeschaltetem Anzeigegerät 44 und einem Wellengenerator 1, der eine festliegende Frequenz erzeugt, wird zuerst die Menge, welche der Frequenz entspricht, dadurch gefunden, daß die Menge einer Probe von reinem Wasser eingeregelt bzw. bestimmt wird. Eine Probe reinen Wassers in dieser Menge wird sowohl bei 2 als auch 3 eingebracht und die Anzeige des Anzeigegerätes 44 so eingeregelt, daß sie den Nullwert anzeigt, und zwar mittels der Koppluogsschleife 24 und 25.

Die Probe reinen Wassers verbleibt dann entweder bei 2 oder bei 3, woraufhin eine Probe der maximalen Konzentration, die untersucht werden soll, in der gleichen Menge hergestellt und an der anderen Probeaufnahmestelle eingebracht wird. Es sei angenommen, daß das reine Wasser sich- bei 3 und die Probe mit maximaler Konzentration bei 2 befindet. Das Anzeigegerät 44 wird nuni so eingeregelt, daß es den Anzeigegrößtwert mittels der gs Kopplungsschleife 24 und 25 anzeigt. Eine Probe mit minimaler Konzentration, die untersucht werden soll, wird dann in der gleichen Menge hergestellt und bei 2 ausgetauscht, woraufhin die Kopplung so eingeregelt wird, daß das Gerät 44 den Nullwert anzeigt.

Dadurch wird erreicht, daß der benutzte Ko«r zentrationsbereich innerhalb des Anzeigebereiches der Anzeigeskala liegt, und das Kalibrieren kann nunmehr erfolgen. Es ist ersichtlich, daß dies eine große Ansprechempfindlichkeit ermöglicht; wenn der Konzentrationsbereich klein ist, dann ruft eine kleine Änderung in der Zusammensetzung der Lösung eine große Änderung der Gerätanzeige hervor, welche kleine Unterschiede der Leistung anzeigt, die bei Resonanz absorbiert wird. Dadurch, daß ein Verstärker 41 an den Punkten· 39 und 40 an Stelle des Anzeigegerätes 44 vorgesehen wird, kann die Ansprechempfindlichkeit in starkem Ausmaß vergrößert werden.

Nachdem die Untersuchungseinrichtung kalibriert worden ist, kann eine Analyse in bezug auf den Salzgehalt der Lösungen innerhalb des kalibrierten Bereiches vorgenommen werden. Die Kalibrierung erfolgt in Größen entsprechend den Gerätanzeigewerten, und eine Unbekannte kann leicht dadurch analysiert werden, daß sie bei 2 in der vorgeschriebenen Menge im Wege des Austausches eingebracht und dann der Gerätanzeigewert abgelesen wird.

Fig. 3 zeigt die Absorption von Leistung durch eine Substanz, beispielsweise Wasser, wenn der

Durchgang durch die Resonanzfrequenz erfolgt, während Fig. 4 in stark vergrößertem Ausmaß den Fuß teil der Kurve der vorherigen Figur wiedergibt, der dort durch das Bezugszeichen IV angedeutet ist. Durch sorgfältige Beobachtung dieser Absorptionskurve kann die Erfindung zu einer sehr genauen Analyse führen.

Ein abstimmbarer Wellengenerator 1 ist zweckmäßig, wenn ein weiterer Frequenzbereich erwünscht ist; jedoch ist in der Praxis ein abstimmbarer Wellengenerator gewöhnlich nicht stabil genug, um die Vorteile der Erfindung voll ausschöpfen zu können, es sei denn, daß der abstimmbare Wellengenerator sehr sorgfältig hergestellt und damit sehr kostspielig ist. Es liegt auf der Hand, daß ein stabiler Einwellengenerator sehr viel einfacher herzustellen ist, und ein solcher genügt schon für einen weiten Anwendungsbereich der Erfindung. In bezug auf Elektronenwellengeneratoren können die Kristallsteuerung und allgemein die Anwendung der modernen Wellengeneratorsteuertechnik dazu benutzt werden, um eine sehr stabil arbeitende Anzeige-, Meß- oder Steuereinrichtung zu schaffen.

Es ist augenscheinlich, daß dann, wenn ein Einwellengenerator benutzt wird und die Menge der Proben eine Änderung erfahrt, so daß man sich der Resonanz nähert und hindurchgeht, die entsprechende Leistungsabsorption der Kurve folgt, die in den Fig. 3 und 4 dargestellt werden. Weiterhin ist es offenbar, daß dadurch, daß die Menge der Probe eingeregelt bzw. verändert wird, jeder beliebige Punkt auf der Kurve erreicht und dann angehalten werden kann, und zwar einschließlich des Bodenteils der Kurve oder irgendeines Punktes an jeder Seite dieses Bodenteils.

Fig. S zeigt den Betriebszustand, bei welchem die Behältermenge eingeregelt wird, um sich der Resonanz zu nähern, bis der Bodenteil der Kurve fast erreicht ist, während Fig. 6 die Betriebsbedingungen wiedergibt, bei denen der Bodenteil der Kurve überschritten und ein Punkt an der höheren Seite der Resonanzfrequenz erreicht ist.

Der Umstand, daß man in der Lage ist, die Probeabmessung in jedem der beiden Gebiete einzuregeln, ist von bedeutendem Vorteil, weil der numerische Wert von

ΔΥ

(Kurvensteigung)

ΔΧ

größer auf jeder Seite des Bodenteils der Kurve als im Bodenteil selbst ist, und infolgedessen erfordert es eine kleinere Änderung entlang der Abszisse, um eine gegebene Änderung entlang der Ordinate zu erzielen, als dies beim Bodenteil der Kurve der Fall ist.

Aus der vorerwähnten Liste von Stoffen, welche die Resonanzfrequenz beim Zufügen derselben ändern, ist bemerkenswert, daß Wasser zwischen Schwefelsäure und Salpetersäure aufgeführt ist.

Wenn eine Lösung einer kleinen Menge von Schwefelsäure und Wasser hergestellt ist, so ist es klar, daß das Hinzufügen von mehr Schwefelsäure die Tendenz hat, den Resonanzpunkt in Richtung auf Schwefelsäure zu verschieben. In diesem Falle werden gute Ergebnisse erzielt, wenn die Betriebsweise gemäß Fig. 5 Anwendung findet. Unter diesen Umständen hat das Zufügen von Schwefelsäure eine Verschiebebewegung nach oben entlang der Kurve statt nach unten zur Folge, wo das Verhältnis der Änderung von Ordinate zur Abszisse kleiner wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß ein anorganisches Salz derjenigen Gattung, bei welcher die Resonanz beim Zufügen desselben dadurch verändert wird, daß die Leistungsabsorption geändert wird, in der im letzten Absatz erwähnten Weise wirksam ist; doch ist die Zunahme in bezug auf die Ansprechempfindlichkeit ein beträchtlicher Vorteil.

Fig. 6 zeigt den ansprechempfindlichsten Betriebszustand für eine Lösung, wie beispielsweise Wasser und Äthylalkohol. Wenn die Ansprechempfindlichkeitsbetriebsbedingungen, wie sie durch die Fig. 5 und 6 zum Ausdruck gebracht sind, Anwendung finden, dann kann unschwer eine Analyse in der Größenordnung von 0,01 % erreicht werden. Es ist von Wichtigkeit, festzustellen, welches der Hauptbestandteil ist, d. h. der Hauptlösungsanteil (wenn es sich um eine Lösung handelt) oder der Größtfestbestandteil (wenn es sich um eine Mischung handelt). Der Resonanzpunkt wird dann so eingasteilt, daß er gerade unterhalb oder oberhalb der Resonanz ist, und zwar je nach dem zu untersuchenden Werkstoff.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Untersuchen oder Identifizieren von Stoffen oder Stoff mischungen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß ein Stoff in den Resonanzzustand in bezug auf auf ihn zur Anwendung kommende elektromagnetische Wellen oder Schwingungen gebracht wird und daß der Stoff oder dessen Mischung unter Bezugnahme auf die Menge des anwesenden Stoffes durch die Resonanzfrequenz der zur Anwendung kommenden elektromagnetischen Schwingungen oder das Ausmaß der bei Resonanz absorbierten Leistung bestimmt bzw. identifiziert wird.

2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Schaltungsanordnung elektromagnetische Wellen oder Schwingungen den Proben der Stoffe übermittelt werden und daß dieser Schaltungsanordnung ein Anzeige- oder Steuergerät zugeordnet ist, mit dessen Hilfe die Wirkung der zugeführten elektromagnetischen Wellen auf die Proben kenntlich gemacht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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