DE952847C - Anordnung zur Messung bzw. UEbertragung von Temperaturwerten - Google Patents

Description

• Anordnung zur Messung bzw. Ubertragung von Temperaturwerten Die Anmeldung betrifft eine Anordnung zur Temperaturmessung und vorzugsweise drahtlosen Übertragung dieser Meßwerte, wie es zur Fernübertragung von TemperaturmeBwerten, insbesondere bei Wetter- und Radiosonden, Raketen und Flugkörpern, bei der Kontrolle chemischer und radioaktiver Vorgänge, in Hochspannungsanlagen usw. Anwendung findet.
• Es. ist bereits vorgeschlagen worden, zur Messung von Temperaturen die Eigenschaft gewisser magnetischer Stoffe auszunützen, die in Abhängigkeit von der Temperatur ihre Permeabillität ändern. So ist zum Beispiel eine Anordnung bekannt, bei der ein Temperaturfühler aus ferromagnetischem Material als Kern einer Indukbionsspule wirkt, wobei der Arbeitspunkt auf einem solchen Teile der Permeabilitäts-Temperatur-Kurve liegt, der den Curiepunkt in slich einschließt. Eine Temperaturänderung, die zu einem Übersciireiten des Curiepunkties führt, wirkt sich auf diese Weise als plötzliche Änderung der Spulenindukbivität aus, die durch eine Strommessung erfaßt wird.
• Anordnungen dieser Art weisen verschiedene Nachteile auf. Zunächst haben, auch Änderungen der Betriebsspannung Änderungen des durch die Meßspule fließenden Stromes zur Folge, so daß eine mehr oder weniger sorgfältige Stabilisierung der verwendeten Spannungsquelle erforderlich ist.
• Ferner eignen sich Stromwerte schlecht zur Fernübertragung, insbesondere, wenn diese drahtlos erfolgen soll.
• Die Erfindung setzt sich das Ziel, eine Anordnung mit ferromagnetischem Temperaturfühler zu schaffen, bei der dlieser ebenfalls als Kern einer Induktionsspule wirkt, ohne daß jedoch die erwähnten Nachteile auftreten. Dies wird dadurch erreicht, daß die Induktionsspule das frequenzbestimmende Element eines selbsterregten Oszillators bildet und der Arbeitspunkt des Spulenkerns so weit vom Curiepunkt entfernt auf dem stetig und monoton verlauienden Teil der Temperatur-Permeabilitäts-Kurve liegt, daß innerhalb des gesamten zu überstreichenden Temperaturbereichs jedem Temperaturwert eindeutig eine bestimmte Frequenz der vom Oszillator abgegebenen Spannung entspricht. Die in einem solchen Oszillator entstehende Frequenz kann unmittelbar fernübertragen werden, wobei man für direkte drahtlose Übertragung eine entsprechend hohe Betniebsfrequenz wählt. Der Anwendungsbereich eines solchen Temperaturgebers erstreckt sich über alle Temperaturen vom absoluten Nullwert bis zum Curiepunkt des verwendeten Materials.
• Es zeigt sich, daß dem Temperaturgang vorzugsweise eines Ferrit-Werkstoffes durch magnetische Vorspannung sowohl ein positiver als auch ein negativer Verlauf gegeben und daß überhaupt die Permeabilitäts-Temperatur-Kennlinie in ihrem Verlauf durch eine magnetische Vorspannung in weiten Grenzen besonders dann modifiziert werden kann, wenn das Magnetfeld nicht gleichmäßig auf den gesamten Kern, sondern nur auf einen Teilbereich konzentriert wird.
• Die Möglichkeit einer Verformung und Gestaltung des Kenulinienverlaufes sowie der damit verbundenen Regelung der Anfangspermieabilität ist deshalb von größter Wichtigkeit, weil es. sich als sehr schwierig erwiesen hat, derartige hochpermeable Ferrite mit großer Gleichmäßigkeit, d. h. mit geninger Toleranz in den Kennwerten herzustellen. Beim Aufbau des Temperaturgebers kann es erforderlich sein, Mittel vorzusehen, die den Temperaturverlauf mit geringen Toleranzen auf einer in Frequenzen geeichten Skala erkennen lassen, die also den Vorabgleich des Gebers auf eine bestimmte Temperaturskala gewährleisten. Neben dem üblichen L- und C-Abgleich des Resonanzkreises wird daher in der Erfindung noch der Abgleich mit magnetischen Zusatzfeldern angewandt, die vorzugsweise in Form von permanentmagnetischen Schraubkernen oder schwenkbaren Stabkernen an bestimmte Punkte des HF-Spulenkernes herangeführt werden. Damit ist die Möglichkeit gegeben, die einzelnen Geberelemente in der Fertigung so abzugleichen, daß eine bestimmte Genauigkeit im Kurvenverlauf der Kennlinie und damit auch in der Temperaturmessung garantiert werden kann.
• Bei der Anwendung permanenter Magnetfelder für die Korrektur der Kennlinie bzw. - der Temperatur-Frequenz-Skala hat man es durch Wahl entsprechender Materialien an der Hand, die Steilheit des KennlinienverlaulSes dadurch zu variieren, daß man Magnetmaterial mit positivem bzw. negativem Temperaturkoeffizient verwendet.
• Für viele Zwecke ist es erwünscht dem KennlinT verlaufineinembestimm.tenTemperaturbereich eine möglichst große Steilheit zuzuordnen, um besonders interessierende Bezirke möglichst genau bestimmen' zu können (Temperatudupe). In der vorliegenden Anordnung wird diese dadurch ermöglicht, daß mit einem an den Geber angekoppelten Frequenzdiskriminator eine Regelspannung abgeleitet wird, die vorzugsweise über eine auf dem HF-Eisenkern des Gebers angeordnete Spule ein Zusatzfeld derart steuert, daß durch Arbeitspunktverlagerung auf der reversiblen Magnetisierungskennlinie des HF-Kernes im Geber eine zusätzliche Frequenzverstimmung und damit eine Dehnung bestimmter Bereiche der Temperatur-Frequenz-Kenn linie resultiert. Durch Verstimmen des Demodulators bzw. durch entsprechende Frequenztransponierung läßt sich dieser »Temperaturnonius« über die gesamte Temperaturskala beliebig verschieben.
• Die hier angeführte temperaturabhängige »Rückkopplung« läßt sich durch Änderung des Stromflusses in der Feldspule auf dem Ferritkern auch als Gegenkopplung ausbilden, wobei Größe und Vorzeichen des Rückkopplungsfaktors vornehmlich durch Größe und Vorzeichen der Amperewindungszahl der Feldspule vorgegeben sind.
• PATENTANSPROCHE: I. Anordnung zur elektrischen Messung bzw. Übertragung von Temperaturwerten, mit einem Temperaturfühler aus ferromagnetischem Material mit temperaturabhängiger Permeabilität, der als Kern einer Induktionsspule wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule das frequenzbestimmende Element eines selbsterregten Oszillators bildet und der Arbeitspunkt des Spulenkernes so weit vom Curiepunkt entfernt auf dem stetig und monoton verlaufenden Teil der Temperatur-Permeabilitäts-Kurve lilegt, daß innerhalb des gesamten zu überstreichenden Temperaturbereiches jedem Temperaturwert eindeutig eine bestimmte Frequenz der vom Oszillator abgegebenen Spannung entspricht.

Claims (1)

1. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur-Frequenz-Steuerkennhnie des Oszillatons in dem zu erfassenden Temperaturbereich durch magnetische Vorspannung (Vormagnetisierung) des Spulenkernes einem gewünschten Kurvenverlauf angeglichen ist.

   3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuung bezüglich Anfangspermeahilität und Temperaturgang des verwendeten Kernes durch Verschieben des Kernes gegenüber der Induktionsspule und/oder relativ zu einem oder mehreren magnetischen Hilfsfeldern ausgeglichen ist.

   4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Vorspannung bzw. die zur Verformung der Kennlinie notwendigen Hilfsfelder durch Permanentmagnete erzeugt sind, die entweder axial oder wahlweise an verschiedenen Punkten des Kernes radial, vorzugsweise in Form von Abgleichschrauben, dem Kern der Spule genähert sind.

   5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Permanentmagnet ein Werkstoff verwendet ist, dessen Temperaturgang der Koerzitivkraft den Kennlinienverlauf in der gewünschten Form beeinflußt.

   6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Temperatur-Frequenz-S teuerkeunlinie über einen an den Oszillator angekoppelten Frequenzdiskriminator eine Regelspannung erzeugt ist, die ein auf den Spulenkern des Schwingkreises einwirkendes zusätzliches Magnetfeld steuert.

   7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Steuerung des zusätzlichen Magnetfeldes derart, daß die dem Temperatur-Frequenz-Verhalten entsprechende Temperaturskala nur innerhalb bestimmter Bereiche gedehnt oder verkürzt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. I 026 423; »Handbuch für Hochfrequenz- und Elektrotechniker«, Bd. II, S. I57 (I953).