NL192936C

NL192936C - Inrichting voor het bepalen van ruimtelijke inhomogeniteiten in een diëlektricum.

Info

Publication number: NL192936C
Application number: NL8502429A
Authority: NL
Original assignee: Endress Hauser Gmbh Co
Priority date: 1984-09-10
Filing date: 1985-09-04
Publication date: 1998-05-07
Also published as: FR2570190B1; GB2164450B; IT8522004A0; FR2570190A1; GB2164450A; GB8522360D0; NL8502429A; JPS6168551A; DE3433148C2; SE456942B; US4752727A; NL192936B; SE8503880D0; JPH0528782B2; IT1185660B; CH669047A5; SE8503880L; DE3433148A1

Description

1 192936

Inrichting voor het bepalen van ruimtelijke inhomogeniteiten in een diëlektricum

De inrichting heeft betrekking op een inrichting voor het bepalen van ruimtelijke inhomogeniteiten in een diëlektricum voor de correlatieve meting van de looptijd of snelheid van de inhomogeniteiten, voorzien van 5 ten minste twee sensorelektroden, die op een zodanige afstand tegenover een door een elektrische spanningsbron gevoede geverelektrode liggen, dat deze met de geverelektrode een met het diëlektricum gevulde condensator vormen, en de inhomogeniteiten door de tussenruimte tussen de geverelektrode en de sensorelektroden bewegen en van ten minste één op de sensorelektroden aangesloten elektronische schakeling voor het opwekken van een uitgangssignaal dat afhankelijk is van de ruimtelijke inhomogenitei-10 ten in het diëlektricum.

Inrichtingen van dit type zijn bijvoorbeeld bekend uit de Europese octrooiaanvrage 0.108.876 A1 (NL gedesigneerd). Terwijl capacitieve sensoren, die als naderingsvoelers of vulniveaugrensschakelaar worden gebruikt, in het algemeen alleen behoeven aan te spreken op een verandering van de gemiddelde totale capaciteit, bestaan er toepassingsgevallen waarbij ruimtelijke inhomogeniteiten van het diëlektricum met een 15 zo groot mogelijk oplossend vermogen en een zo nauwkeurig mogelijke ruimtelijke lokalisering moeten worden bepaald. Dat betekent, dat het door de capacitieve sensor gevormde plaatsfrequentiefilter een zo hoog mogelijke bovenste grensfrequentie moet hebben. Deze eis wordt in het bijzonder gesteld bij de correlatieve looptijd· of snelheidsmeting met capacitieve sensoren. Volgens het op zichzelf bekende principe van de correlatieve looptijd- of snelheidsmeting worden met behulp van twee in de bewegingsrichting op 20 afstand van elkaar liggende sensoren uit toevallige variaties in het bewegende medium signalen verkregen uit welke signalen een kruiscorrelatiefunctie wordt verkregen waarbij uit de ligging van het maximum van de kruiscorrelatiefunctie een informatie wordt afgeleid omtrent de looptijd of snelheid van het medium. De voor dit doel over het algemeen toegepaste sensoren bestaan uit twee tegenover elkaar staande elektroden waartussen zich het diëlektricum bevindt waarvan de ruimtelijke inhomogeniteiten moeten worden bepaald. 25 In genoemde Europese octrooiaanvrage 0.108.876 A1 is beschreven hoe door een onderverdeling van de beide elektroden in deelelektroden en tegelijkertijd een hoge grensfrequentie van het door de elektroden gevormde plaatsfrequentiefilter en een goede gevoeligheid van de capacitieve sensor kunnen worden bereikt.

De met deze bekende capacitieve sensoren verkregen signalen bevatten een groot gelijksignaalaandeel 30 terwijl daarentegen de van de ruimtelijke inhomogeniteiten van het diëlektricum afkomstige nuttige signaalaandelen meestal zeer klein zijn. Bij elke afzonderlijke capacitieve sensor is het gelijksignaalaandeel in de eerste plaats afkomstig van de gemiddelde basiscapaciteit waarop de door de ruimtelijke inhomogeniteiten veroorzaakte capaciteitsvariaties gesuperponeerd zijn. In het bijzonder storend zijn variaties in dit gelijksignaal, die bijvoorbeeld worden veroorzaakt door variaties in de voedingsspanning of door uitwendige 35 storende invloeden en die dikwijls aanzienlijk groter zijn dan de door de inhomogeniteiten veroorzaakte variaties in het nuttige signaal. De onderdrukking van gelijksignaataandelen en variaties in het gelijksignaal vergt uitgebreide maatregelen in de aangesloten signaalverwerkingsschakelingen.

In de Duitse Offenlegungsschriften 2.544.822 en 2.544.825 is voor het geval van de correlatieve looptijd-of snelheidsmeting met optische aftasting aangegeven dat een onderdrukking van het gelijksignaal door 40 vorming van het verschil tussen de uitgangssignalen van twee in de bewegingsrichting op afstand van elkaar aangebrachte optische sensoren kan worden bereikt. Dat is bij optische sensoren zonder meer mogelijk omdat optische sensoren elkaar onderling niet beïnvloeden, ook wanneer ze willekeurig dicht bij elkaar worden geplaatst.

De werkzaamheid en de nauwkeurigheid van capacitieve sensoren berust daarentegen op de homogeni-45 teit van het elektrische veld tussen de elektroden. De homogeniteit van het veld wordt verstoord als vlak bij elkaar liggende elektroden als gevolg van ruimtelijke inhomogeniteiten van het diëlektricum tijdelijk een veranderlijke verschillende potentiaal aannemen. De daardoor veroorzaakte veldvervormingen hebben invloed op het ruimtelijke oplossende vermogen van de capacitieve sensor en verhinderen een volledige gelijksignaalonderdrukking. De bij optische sensoren bekende maatregel om het gelijksignaal te onderdruk-50 ken door verschilvorming kan derhalve niet direct toegepast worden ook bij capacitieve sensoren.

De uitvinding heeft nu ten doel een inrichting te verschaffen waarmee ruimtelijke inhomogeniteiten in een diëlektricum met een groot oplossend vermogen en bij volledige gelijksignaalonderdrukking kunnen worden bepaald.

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt, doordat aan de geverelektrode twee in de bewegingsrichting van 55 de inhomogeniteiten naast elkaar liggende sensorelektroden zijn toegevoegd, die tot één paar zijn samengevoegd, dat tussen de beide sensorelektroden van het paar een spleet bestaat, waarvan de breedte klein is ten opzichte van de in de bewegingsrichting van de inhomogeniteiten gemeten afmeting van de 192936 2 geverelektrode en ten opzichte van de effectieve afstand tussen de geverelektrode en elke sensorelektrode en dat op de beide sensoreiektroden van het paar een elektronische schakeling is aangesloten, die de sensorelektroden op elk tijdstip op dezelfde potentiaal ten opzichte van de op de geverelektrode aangesloten voedingsspanning houdt en een uitgangssignaal opwekt, dat overeenkomt met het verschil tussen de in 5 de sensorelektroden van het paar geïnduceerde verschuivingsstromen.

Bij de inrichting kunnen de beide sensorelektroden van elk paar willekeurig dicht bij elkaar worden geplaatst zonder dat ze elkaar onderling beïnvloeden en veldvervormingen veroorzaken, omdat ze steeds op dezelfde potentiaal worden gehouden met betrekking tot de voedingsspanning die wordt aangeboden aan de gemeenschappelijke geverelektrode. Dat is op zijn beurt alleen mogelijk omdat de aangesloten 10 elektronische schakeling niet aanspreekt op de elektrodespanning, maar op de in de sensorelektroden geïnduceerde verschuivingsstromen. In het uitgangssignaal, dat overeenstemt met het verschil tussen de verschuivingsstromen zijn derhalve alle gelijksignaalaandelen alsmede alle storende invloeden, die op dezelfde wijze inwerken op de beide sensorelektroden van het paar, volledig onderdrukt. Verder geeft de inrichting een zeer nauwkeurige plaatsbepaling van elke inhomogeniteit met betrekking tot het midden van 15 de spleet tussen de beide naast elkaar liggende sensorelektroden van elk paar, welke spleet vanwege de ontbrekende onderlinge beïnvloeding van de sensorelektroden zeer klein gemaakt kan worden.

De onderhavige uitvoeringsvorm maakt het op zeer eenvoudige wijze mogelijk om afschermelektroden (guard-electrodes) te gebruiken omdat deze eenvoudig op dezelfde potentiaal als de sensorelektroden ten opzichte van de voedingsspanning kunnen worden gehouden. Ook andere maatregelen ter verhoging van 20 het oplossend vermogen en van de gevoeligheid kunnen worden gebruikt, zoals het onderverdelen van de sensorelektroden in deelelektroden, die onderling ineengrijpend en/of gecodeerd gerangschikt worden.

Verdere kenmerken en voordelen zullen blijken uit de navolgende beschrijving van uitvoeringsvormen, die weergegeven zijn in de figuren.

25 Figuur 1 toont een principeschema van de capacitieve sensor en de aangesloten elektrische schakeling bij een inrichting voor het bepalen van ruimtelijke inhomogeniteiten in een diëlektricum.

Figuur 2 toont een diagram ter verklaring van het functioneren van de inrichting uit figuur 1.

Figuur 3 toont een inrichting voor correlatieve looptijd- of snelheidsmeting met twee capacitieve sensoren van het in figuur 1 getoonde type.

30 Figuur 4 toont een gewijzigde uitvoeringsvorm van de inrichting voor correlatieve looptijd- of snelheidsmeting waarin gebruik gemaakt wordt van een capacitieve sensor met drie elektroden.

Figuur 5 toont een gewijzigde uitvoeringsvorm van de capacitieve sensor van de inrichting met in ineen grijpende deelelektroden onderverdeelde sensorelektroden.

Figuur 6 toont een gewijzigde uitvoeringsvorm van de inrichting, waarbij de sensorelektroden zijn 35 verdeeld in deelelektroden die volgens een vooraf bepaalde codering zijn gerangschikt.

Figuur 7 toont een veranderde uitvoeringsvorm van de inrichting uit figuur 6, waarbij de gecodeerd geplaatste deelelektroden gedeeltelijk ineengrijpend aangebracht zijn.

Figuur 1 toont schematisch de elementaire basisopbouw van de inrichting voor het bepalen van ruimtelijke 40 inhomogeniteiten in een diëlektricum. Ze bevat een capacitieve sensor 10, een elektrische spanningsbron 12 en een elektronische schakeling 14.

De capacitieve sensor 10 bevat een geverelektrode 16 en een paar sensorelektroden 18, 20 die op een afstand d tegenover de geverelektrode staan. Tussen de geverelektrode 16 enerzijds en de sensorelektroden 18, 20 anderzijds bevindt zich het diëlektricum 22, waarvan de ruimtelijke inhomogeniteiten 45 moeten worden bepaald. De in het vlak van tekening loodrecht van boven naar beneden wijzende as X geeft de meetrichting weer, dat wil zeggen de richting waarin de plaats of de beweging van ruimtelijke inhomogeniteiten van het diëlektricum 22 moet worden gedetecteerd. Als voorbeeld van een ruimtelijke inhomogeniteit is een deeltje of artikel 24 weergegeven, dat zich met de snelheid v in de richting van de as X beweegt en wel ofwel gemeenschappelijk met het diëlektricum 22, ofwel ten opzichte van het diëlektricum 50 als dit laatste in rust is.

De geverelektrode 16 heeft in de meetrichting X een lengte L, die groter is dan de afstand d. De sensorelektroden 18, 20 zijn in de meetrichting X zodanig naast elkaar geplaatst dat ertussen een smalle spleet 26 overblijft, waarvan de breedte b klein is ten opzichte van de lengte van de geverelektrode 16, alsmede klein ten opzichte van de elektrodenafstand d. De lengte van de sensorelektroden 18 en 20 in de 55 meetrichting X is willekeurig maar in ieder geval groot ten opzichte van de spleetbreedte b.

Het zal direct duidelijk zijn dat de geverelektrode 16 met elk van de sensorelektroden 18 respectievelijk 20 een condensator vormt waarvan de capaciteit afhankelijk is van de elektrode-afmetingen, de elektrode- 3 192936 afstand d en de diëlektriciteitsconstante van het diëlektricum dat zich tussen de elektroden bevindt.

De spanningsbron 12 voert aan de geverelektrode 16 ten opzichte van een referentiepotentiaal, in figuur 1 de aardpotentiaal, een elektrische spanning toe.

Elke sensorelektrode 18, 20 is verbonden met een ingang 14a respectievelijk 14b van de elektronische 5 schakeling 14. De elektronische schakeling 14 is zodanig uitgevoerd dat ze de volgende functies uitvoert: 1. Ze spreekt aan op verschuivingsstromen, die als gevolg van de aan de geverelektrode 16 aangeboden spanning of door statische opladingen in elke sensorelektrode 18, 20 worden geïnduceerd (een scheiding van de invloedgrootheden kan worden bereikt door een keuze van geschikte spanningsbronnen 12 en bijbehorende verwerking van het signaal UA); 10 2. Ze geeft aan haar uitgang 14c een signaal af dat overeenstemt met het verschil tussen de in de beide sensorelektroden 18 en 20 geïnduceerde verschuivingsstromen; 3. Ze houdt de sensorelektroden 18, 20 ten opzichte van de aan de geverelektrode 16 aangeboden voedingsspanning op dezelfde potentiaal.

Deze functies worden door de in figuur 1 weergegeven opbouw van de elektronische schakeling 14 op 15 zeer eenvoudige wijze vervuld.

De sensorelektrode 18 is via de ingang 14a verbonden met de inverterende ingang van een operationele versterker 30, in het terugkoppelcircuit waarvan een condensator 32 is opgenomen waaraan parallel een weerstand 33 geschakeld kan zijn. Op dezelfde wijze is de sensorelektrode 20 verbonden met de inverterende ingang van een operationele versterker 34, in het terugkoppelcircuit waarvan een condensator 36 20 aanwezig is waaraan parallel een weerstand 37 geschakeld kan zijn. De niet inverterende ingangen van de beide operationele versterkers liggen op de potentiaal ten opzichte waarvan de voedingsspanning aan de sensorelektroden wordt aangeboden, in het eenvoudigste geval kan dat de aardpotentiaal zijn zoals in figuur 1 is getoond. De uitgangen van de beide operationele versterkers 30 en 34 zijn verbonden met de beide ingangen van een verschilschakeling 40, die het verschil vormt tussen de beide uitgangssignalen van 25 de beide operationele versterkers. De uitgang van de verschilschakeling 40 vormt de uitgang 14c van de elektronische schakeling 14.

Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat de beschreven schakeling de eerder aangegeven functies op de juiste wijze vervult: 1. Zoals bekend stelt de uitgangsspanning van een als invertor geschakelde operationele versterker zich 30 altijd zodanig in dat de stroom die via de terugkoppelweg loopt gelijk is aan de stroom die wordt toegevoerd aan de inverterende ingang. Bij de configuratie van figuur 1 is de aan de inverterende ingang van elke operationele versterker toegevoerde stroom de in de aangesloten sensorelektrode geïnduceerde verschuivingsstroom. De uitgangsspanning van de operationele versterker is derhalve evenredig met de geïnduceerde verschuivingsstroom.

35 Gesteld wordt: UG is de door de spanningsbron 12 aan de geverelektrode 16 aangeboden voedingsspanning, waarvan allereerst wordt aangenomen dat het een wisselspanning met een frequentie fQ is; C18 is de capaciteit tussen de geverelektrode 16 en de sensorelektrode 18; C32 is de capaciteit van de condensator 32 in de terugkoppelweg van de operationele versterker 30; 40 R33 is de weerstandswaarde van de weerstand 33; U3Q is de uitgangsspanning van de operationele versterker 30; C20, Cgg, R37, U34 zijn de dienovereenkomstige grootheden voor de sensorelektrode 20 en het daarop aangesloten deel van de schakeling.

De weerstandswaarden R33, R37 zijn zo groot dat ze verwaarloosbaar zijn; deze voorwaarde kan worden 45 genoteerd als:

Rs3 >a> 2irfG1· c18: Ra7 >> C20

In dat geval verkrijgt men aan de uitgangen van de operationele versterkers 30 respectievelijk 34 de 50 spanningen u3o = —S^-Ug (1) w32 U34--§?-UG (2) V/36 55 2. De verschilschakeling 40 vormt het verschil tussen de beide spanningen Ua, en 1134 en geeft derhalve aan de uitgang een spanning UA af waarvoor geldt: 192936 4 UA = U30 - U34 = "c^) UG (3) 3. De uitgangsspanning van een tegengekoppelde operationele versterker stelt zich, zoals bekend is, zodanig in dat de spanning tussen de beide ingangen (afgezien van een zeer kleine regelafwijking) 5 praktisch gelijk aan nul wordt. De inverterende ingang wordt dus virtueel op de potentiaal van de niet inverterende ingang gehouden. Bij de schakeling van figuur 1 zijn de sensorelektroden 18,20 direct aangesloten op de inverterende ingangen van de operationele versterkers 30 respectievelijk 34; ze worden derhalve virtueel op de potentiaal van de niet inverterende ingangen gehouden welke potentiaal in de weergave van figuur 1 bijvoorbeeld de aardpotentiaal is. Omdat de aardpotentiaal tevens de referentie-10 potentiaal is voor de spanning die vanuit de spanningsbron 12 wordt aangeboden aan de geverelektrode 16 worden de beide sensorelektroden 18, 20 ten opzichte van de aan de geverelektrode 16 aangeboden voedingsspanning op dezelfde potentiaal gehouden.

De in figuur 1 weergegeven sensorconfiguratie resulteert als gevolg van zijn opbouw en schakeling in de volgende werkingswijze: 15 Als de sensorelektroden 18 en 20 gelijke afmetingen hebben en ten opzichte van de geverelektrode 16 op identieke wijze zijn aangebracht, en als om te beginnen aangenomen wordt dat het diëlektricum 22 tussen de elektroden homogeen is, dan zijn de capaciteiten C18 en C^, even groot. Als verder de beide sensorelektroden 18, 20 op identieke wijze geschakeld zijn, en in het bijzonder de capaciteiten en van de terugkoppelcondensatoren 32 en 36 even groot zijn, dan zijn ook de uitgangsspanningen U^, en 20 volgens de bovenstaande vergelijkingen (1) en (2) even groot. Dientengevolge heeft onder deze voorwaarden de uitgangsspanning UA van de verschilschakeling 40 de nulwaarde. Dit betekent, dat de gelijksignaal-aandelen, die in de door de beide sensorelektroden 18 en 20 afgenomen signalen aanwezig zijn in het uitgangssignaal UA onderdrukt zijn. In het bijzonder zijn ook alle storende invloeden die een gelijke uitwerking hebben op de beide signalen van de beide sensorelektroden 18 en 20 in het uitgangssignaal UA 25 onderdrukt.

Deze werking ontstaat overigens niet alleen wanneer het diëlektricum 22 volkomen homogeen is, maar ook bij een inhomogeen diëlektricum als ten minste de inhomogeniteiten statistisch zodanig verdeeld zijn dat de gemiddelde capaciteiten van de sensorelektroden 18 en 20 even groot zijn. Dat kan bijvoorbeeld het geval zijn als het diëlektricum 22 een groot aantal fijne gelijkmatig verdeelde deeltjes bevat. De beschreven 30 uitvoeringsvorm resulteert derhalve in een vereffening van de gemiddelde basiscapaciteit en wel onafhankelijk van de capacitieve belasting.

Als daarentegen een ruimtelijke inhomogeniteit in het diëlektricum 22 optreedt, waardoor het evenwicht tussen de gemiddelde capaciteiten C18 en C20 van de beide sensorelektroden 18, 20 wordt verstoord, zoals in figuur 1 met behulp van het deeltje 24 is weergegeven, dan veranderen de capaciteiten C18 en C20 35 afhankelijk van de plaats van de inhomogeniteit langs de meetas X op verschillende wijze. Het uitgangssignaal UA van de verschilschakeling 40 neemt dan volgens de bovenstaande vergelijking (3) een van het capaciteitsverschil afhankelijke waarde aan.

Figuur 2 toont als voorbeeld het uitgangssignaal UA van de verschilschakeling 40 als functie van de plaats van een deeltje langs de meetas X. De oorsprong van het coördinatensysteem komt overeen met het 40 midden van de spleet 26 tussen de beide sensorelektroden 18, 20, die ter vergelijking onder de X-as zijn weergegeven.

Als het deeltje in de richting van de meetas X zich op de grootste afstand bevindt van de beide sensorelektroden 18 en 20 dan heeft het uitgangssignaal UA de waarde nul, omdat dan de invloed van het deeltje op de beide sensorelektroden zeer gering en bij benadering gelijk is.

45 Als het deeltje de sensorelektrode 18 nadert dan neemt de uitgangsspanning in positieve richting toe totdat ze een maximale waarde bereikt die in hoofdzaak gehandhaafd blijft tijdens de passage van het deeltje langs de sensorelektrode 18.

Als het deeltje de spleet 26 bereikt, dan daalt het uitgangssignaal UA steil en gaat door het nulpunt als het deeltje zich symmetrisch in het midden van de spleet 26 bevindt. Aan de andere zijde van de nul-50 doorgang neemt het uitgangssignaal UA met dezelfde steilheid toe tot een negatieve maximale waarde, die in hoofdzaak behouden blijft tijdens de gehele passage van het deeltje langs de sensorelektrode 20.

Uit de met een steile gradiënt plaatsvindende nuldoorgang van het uitgangssignaal UA kan de gemiddelde plaats van het deeltje 24 ten opzichte van de spleet 26 met grote nauwkeurigheid worden bepaald. Daarvoor is alleen de plaats van het deeltje in de meetrichting X maatgevend, terwijl de plaats die het 55 deeltje ten opzichte van de sensorplaten dwars op de meetrichting inneemt geen invloed heeft op het meetresultaat. De gradiënt in de omgeving van de nuldoorgang is op alle plaatsen dwars op de meetrichting X gemiddeld over de spleet genomen maximaal. Er ontstaat dus een plat X-vlak waarin de sensoruitgangs- 5 192936 spanning de nulwaarde aanneemt.

De beschreven voordelige eigenschappen van de sensorconfiguratie ontstaan in de eerste plaats uit de goede homogeniteit van het elektrische veld in de capacitieve sensor 10 en in het bijzonder in het gemiddelde gebied in de spleet 26. Aan de homogeniteit van het elektrische veld wordt in aanzienlijke mate 5 bijgedragen door het feit dat de breedte b van de spleet 26 in verhouding tot de lengte L van de geverplaat zeer klein is, omdat daardoor de randvervormingen van het elektrische veld in het gebied van de spleet worden vermeden. Bovendien levert de kleine breedte b van de spleet 26 een zeer smal meetgebied op met een dienovereenkomstig steile gradiënt. In de praktijk kan de breedte van de spleet 26 tot ongeveer 1% van de afstand d volgens figuur 1 worden verminderd.

10 In het bijzonder echter wordt de homogeniteit van het elektrische veld gerealiseerd doordat de geverplaat 16 ten opzichte van de tegenoverstaande elektroden over een zo groot mogelijk oppervlak aan beide zijden van de spleet 26 op dezelfde potentiaal ten opzichte van de voedingsspanning wordt gehouden. Bij het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 1 wordt dat bereikt doordat de beide sensorelektroden 18, 20, die virtueel op de massapotentiaal worden gehouden, zelf een aanzienlijke omvang in de meetrichting X hebben. Later 15 zal getoond worden dat in gevallen waarin de sensorelektroden voor het realiseren van een klein meet-volume slechts kleine afmetingen in de meetrichting mogen hebben, dezelfde werking kan worden bereikt door een extra afschermelektrode die aansluit op de sensorelektroden, waarbij de afschermelektrode en de sensorelektroden ten opzichte van de voedingsspanning op dezelfde potentiaal worden gehouden. In alle gevallen wordt daardoor bereikt, dat randvervormingen van het elektrische vel zover mogelijk van de spleet 20 26 verwijderd worden gehouden.

Naast de beschreven homogeniteit van het elektrische veld wordt door het gebruik van één enkele gevoede geverelektrode in combinatie met twee (of eventueel ook met meer) sensorelektroden verzekerd dat er geen fouten kunnen worden veroorzaakt door onregelmatigheden in de voedingsspanning. Omdat de beide sensorelektrodecircuits met dezelfde spanning worden gevoed is een volkomen spanningssymmetrie 25 en - bij voeding met een wisselspanning - een frequentie- en fasevaste koppeling gewaarborgd. Dit effect is onafhankelijk van de eigenschappen van het diêlektricum, in het bijzonder van de verliesfactor daarvan. Bovendien leidt deze maatregel tot het voordeel van weinig materiaal, omdat slechts één spanningsbron nodig is.

De vorming van het verschil tussen de aan de sensorelektroden optredende signalen, levert, zoals blijkt 30 uit de curve van figuur 2, de werking op van een plaatsfrequentiefilter met banddoorlaatkarakteristiek, waardoor in het bijzonder de gelijksignaalaandelen in het uitgangssignaal worden onderdrukt. Dit vereenvoudigt de signaalverwerking omdat een elektronische filtering in hoofdzaak kan vervallen. Het plaatsfrequentie-verioop kan door de geometrie van de sensorelektroden worden beïnvloed.

Tot nu toe is er nog niets gezegd omtrent het type van de spanningsbron 12. Omdat de inrichting 35 aanspreekt op de in de sensorelektroden geïnduceerde verschuivingsstromen, kan ze zowel worden gevoed met gelijkspanning alsook met wisselspanning van willekeurige frequentie en curvevorm (bijvoorbeeld een sinusspanning, rechthoekspanning, enzovoort). Als de inrichting ook op langzaam bewegende of niet bewegende inhomogeniteiten in het diêlektricum moet aanspreken of als de invloed van statische opladingen moet worden geëlimineerd, dan moet de geverelektrode worden gevoed met wisselspanning. Bij 40 voeding met gelijkspanning worden verschuivingsstromen alleen door de beweging van de inhomogeniteiten respectievelijk, indien het gaat om geladen deeltjes, door de beweging van de elektrostatische ladingen geïnduceerd. De signaalverwerking hangt natuurlijk af van de aard van de voeding en zal voor de vakman verder duidelijk zijn. Bij voeding met een rechthoek- of sinusspanning kan bijvoorbeeld een fasegevoelige gelijkrichting of een dienovereenkomstig fasevaste omlaag-menging met behulp van een SC-filter (’’switched 45 capacitor”-filter = filter met geschakelde condensator) worden gebruikt.

Keuzevrijheid bestaat er ook ten aanzien van de keuze van de potentiaal waarop de sensorelektroden worden gehouden. Bij het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 1 is deze potentiaal de massapotentiaal. Deze oplossing zal zich in de regel aanbieden maar is geenszins dwingend. In het bijzonder moet er rekening mee worden gehouden dat de potentiaal van de sensorelektroden niet absoluut, maar alleen ten opzichte 50 van de voedingsspanning vastgelegd moet zijn. Als bijvoorbeeld de voedingsspanning een wisselspanning is, dan moeten de sensorelektroden ten opzichte van deze wisselspanning op dezelfde potentiaal worden gehouden, ze kunnen echter gelijkspanningsmatig ook op verschillende potentialen liggen. Omgekeerd worden de sensorelektroden bij gelijkspanningsvoeding op dezelfde gelijkspanningspotentiaal gehouden, waarbij ze echter verschillende wisselspanningspotentialen kunnen hebben. Hetzelfde geldt ook voor de 55 potentiaal van een eventueel extra toegepaste afschermelektrode, zoals later nog zal worden beschreven.

De sensorconfiguratie van figuur 1 kan met voordeel voor al die toepassingen worden gebruikt waarbij ook gebruikelijke capacitieve sensoren voor het bepalen van inhomogeniteiten in een diêlektricum worden 192936 6 toegepast, waarbij ze ten opzichte van deze bekende sensoren het voordeel bezitten van de gelijksignaal-onderdrukking en een verbeterd ruimtelijk oplossend vermogen. Een voorkeurstoepassingsgebied van dergelijke capacitieve sensoren is het winnen van toevallige, voor correlatieve signaalverwerking geschikte signalen, zoals in het bijzonder voor aanrakingsloze looptijd- of snelheidsmeting nodig is. Zoals bekend 5 bestaat het principe van de correlatieve looptijd- of snelheidsmeting daarin, dat met behulp van over het algemeen aanrakingsloze sensoren op twee in de bewegingsrichting op afstand van elkaar liggende plaatsen toevallige signalen worden ontleend aan het bewegende proces, de kruiscorrelatiefunctie van de beide signalen wordt gevormd en uit de ligging van de maximum van de kruiscorrelatiefunctie informatie wordt verkregen omtrent de looptijd of snelheid van het bewegende proces. Het gebruik van capacitieve 10 sensoren komt in aanmerking wanneer het bewegende proces inhomogeniteiten in een diëlektricum bezit. Een kenmerkend voorbeeld hiervoor is het pneumatische transport van korrelige of poedervormige vaste stoffen.

Figuur 3 toont als voorbeeld voor dit toepassingsgeval de correlatieve meting van de snelheid van een door een buisleiding 50 getransporteerd medium met behulp van twee capacitieve sensorconfiguraties van 15 het in figuur 1 weergegeven type. Voor een beter begrip zijn de onderdelen van elke sensorconfiguratie aangeduid met dezelfde referentietekens als in figuur 1, waarbij de ene sensorconfiguratie één enkel accent en de andere sensorconfiguratie twee accenten heeft meegekregen. Deze onderdelen hebben dezelfde functies alsook bij de inrichting uit figuur 1 en behoeven derhalve niet nogmaals in detail te worden verklaard.

20 De inrichting van figuur 3 bezit de volgende bijzonderheden: - De beide capacitieve sensoren 10' en 10" zijn langs de buisleiding 50 zodanig aangebracht dat de spleten 26' en 26" tussen de bijbehorende sensorelektroden 18', 20' respectievelijk 18", 20" op een gedefinieerde afstand D van elkaar liggen.

- De geverelektroden 16', 16" en de sensorelektroden 18', 20', 18", 20" liggen op het omtreksoppervlak van 25 de buis 50 en zijn dienovereenkomstig gekromd. Natuurlijk bestaat de buis 50 uit een diëlektrisch materiaal.

Als gevolg van de kromming is de afstand tussen elke geverelektrode en de daar tegenover staande sensorelektrode niet constant. Er kan derhalve een ’’effectieve” afstand worden gedefinieerd die equivalent zou zijn met de afstand indien de elektroden plat waren.

- De afmetingen van de sensorelektroden 18', 20' 18", 20" in de meetrichting, dus parallel aan de as van 30 de buis 50, zijn aanzienlijk kleiner dan de lengten van de geverelektroden 16', 16" in dezelfde richting.

- De beide geverelektroden 16', 16" worden gemeenschappelijk door de spanningsbron 12 gevoed.

- Rond de diêiektrische buis 50 is een afschermmantel 52 aangebracht die voorzien is van uitsparingen 54', 54" en 56', 56". In de uitsparingen 54', 54" zijn de geverelektroden 16' respectievelijk 16" aangebracht, en in de uitsparingen 56', 56" zijn de sensorelektroden 18', 20' respectievelijk 18", 20" aangebracht. De 35 uitsparingen zijn zodanig bemeten dat de breedte van de spleet tussen de elektroden en de omgevende afscherming zeer klein is. Deze breedte ligt bij voorkeur in de grootte orde van de spleten 26', 26" tussen de sensorelektroden en bedraagt dus bijvoorbeeld ongeveer 1% van de effectieve elektrodenafstand.

- De afschermmantel 52 en de sensorelektroden 18', 20', 18", 20" worden ten opzichte van de spanningsbron 12 op dezelfde potentiaal gehouden. Bij het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld vindt dit eenvoudig 40 plaats doordat de afschermmantel direct met de massa is verbonden. De afschermmantel is dus ten opzichte van de spanningsbron 12 op een vaste potentiaal gelegd, waarop ook de sensorelektroden virtueel worden gehouden.

- De uitgangssignalen van de beide verschilschakelingen 40', 40" worden toegevoerd aan de beide ingangen van een correlator 60 en functioneren dus als de correlerende signalen Sx en Sy Als de correlator 45 60 zodanig is uitgevoerd, dat deze de uitgangssignalen van de verschilschakelingen 40', 40" direct kan verwerken, dan kunnen de ingangen ervan direct aangesloten zijn op de uitgangen van de verschilschakelingen. Is dit niet het geval dan moet, zoals in figuur 3 is weergegeven, tussen de uitgang van elke verschilschakeling en de bijbehorende ingang van de correlator 60 een signaalverwerkingsschakeling 58' respectievelijk 58" worden ingevoegd, welke de uitgangssignalen van de verschilschakeling in een voor de 50 verwerking door de correlator geschikte vorm brengt.

Op de bij de correlatieve looptijd- of snelheidsmeting bekende wijze vormt de correlator 60 de kruiscorrelatiefunctie van de beide signalen Sx en Sy, doordat de momentane waarden van het signaal Sy met over veranderlijke verschuivingsperioden vertraagde momentane waarden van het signaal Sx wordt vermenigvuldigd en de gemiddelde waarde van de producten over een bepaalde tijd wordt gevormd. Voor 55 elke waarde van de verschuivingsperiode verkrijgt men een steunwaarde van de correlatiefunctie. Bij het weergegeven toepassingsgeval heeft de correlatiefunctie een maximum bij een bepaalde verschuivingsperiode die gelijk is aan de looptijd van het medium vanaf de sensor 10' naar de sensor 10". Dit berust op 7 192936 het feit dat de ruimtelijke inhomogeniteiten van het diêlektricum bij de doorgang door de beide sensoren in de uitgangssignalen variaties genereren die zekere overeenkomsten bezitten. Omdat de afstand D tussen de beide sensoren 10' en 10" nauwkeurig bekend is kan uit de gemiddelde looptijd gemakkelijk de stroomsnelheid van het medium worden berekend.

5 Omdat de sensorelektroden en de afschermmantei op dezelfde potentiaal worden gehouden realiseert de afschermmantel 52 de bekende functie van de reeds door Keivin aangegeven ’’guard”- of bewakings-elektrode, waardoor de invloed van strooicapaciteiten wordt uitgeschakeld en veldvervormingen door randeffecten worden vermeden. Terwijl echter gewoonlijk de tussen de condensatorelektroden heersende spanning varieert en derhalve de ”guard”-potentiaal aan de hand van de potentiaal van een condensator-10 elektrode moet worden bijgeregeld, bezit de beschreven configuratie de bijzonderheid dat de geverelektrode enerzijds en de sensor- en ’’guard”-elektroden anderzijds telkens op een vaste potentiaal liggen. Dat is mogelijk omdat het bepalen van de inhomogeniteiten van het diêlektricum niet berust op de meting van de elektrodenspanning van de capacitieve sensor, maar ook de meting van de in de sensorelektroden geïnduceerde verschuivingsstromen.

15 De toepassing van het principe van de ”guard”-elektrode maakt het in het bijzonder mogelijk om de afmetingen van de sensorelektroden in de meetrichting te verkleinen zonder dat de homogeniteit van het elektrische veld in de capacitieve sensor verloren gaat. Daardoor kan het plaatsfrequentieverloop van het door de beide sensorelektroden in de verschilschakeling gevormde plaatsfrequentiefilter worden beïnvloed.

Omdat de geverelektroden 16', 16" op een andere potentiaal liggen dan de afschermmantel 52, bestaan 20 natuurlijk randvervormingen van het elektrische veld nabij de grenzen tussen de geverelektrode en de afschermmantel. Om de invloed van deze veldvervormingen op het meetresultaat uit te schakelen, wordt de grote afmeting van de geverelektroden in de meetrichting (parallel aan de buisas) aangehouden. Daardoor wordt gewaarborgd dat de homogeniteit van het elektrische veld in het gebied van de sensorelektroden en in het bijzonder in het gebied van de spleet tussen de sensorelektroden niet door de randvervormingen nabij 25 de geverelektroden wordt beïnvloed.

Figuur 4 toont een gewijzigde uitvoeringsvorm van een inrichting voor correlatieve snelheidsmeting, die tevens een voorbeeld vormt voor het geval dat een gemeenschappelijke geverelektrode samenwerkt met meer dan twee sensorelektroden.

Het medium, waarvan de stroomsnelheid met behulp van een capacitieve sensor 70 moet worden 30 gemeten, wordt getransporteerd door een diêlektrische buis 72, op het omtreksoppervlak waarvan ten minste in het gebied van de capacitieve sensor 70 een afschermmantel 74 is aangebracht die voorzien is van uitsparingen 75 en 76. In de uitsparing 75 is een geverelektrode 78 aangebracht, waarop een spanningsbron 80 is aangesloten. In de uitsparing 76 zijn drie sensorelektroden 82, 84, 86 in de meetrichting (parallel aan de buisas) zodanig aangebracht, dat tussen deze elektroden smalle spleten 83 35 respectievelijk 85 aanwezig zijn. De afmetingen van de elektroden en de uitsparingen zijn gekozen aan de hand van de bij figuur 3 aangegeven maatstaven. De afmeting van de geverelektrode 78 in de meetrichting is aanzienlijk groter dan de lengte van het door de drie sensorelektroden 82,84, 86 in beslag genomen gebied. De uitsparingen 75 en 76 zijn zodanig bemeten dat de spleten tussen de elektroden en de afschermmantel zeer klein zijn.

40 De sensorelektroden 82, 84, 86 zijn op dezelfde wijze in een schakeling opgenomen als de sensorelektroden bij de eerder beschreven uitvoeringsvoorbeelden. Zo is de sensorelektrode 82 verbonden met de inverterende ingang van een operationele versterker 88, in het terugkoppelcircuit waarvan een condensator 89 ligt. De sensorelektrode 84 is verbonden met de inverterende ingang van een operationele versterker 90, waarvan het terugkoppelcircuit een condensator 91 bevat en de sensorelektrode 86 is verbonden met de 45 inverterende ingang van een operationele versterker 92, waarvan de terugkoppelweg een condensator 93 bevat. De niet inverterende ingangen van de drie operationele versterkers 88, 89, 92 alsmede de afschermmantel 74 liggen op dezelfde potentiaal, bij het beschreven uitvoeringsvoorbeeld de massapotentiaal. De eveneens in de terugkoppelketens van de operationele versterkers parallel aan de condensatoren geschakelde weerstanden zijn ter vereenvoudiging in figuur 4 niet weergegeven.

50 De beide ingangen van een verschilschakeling 94 zijn dusdanig verbonden met de uitgangen van de operationele versterkers 88 en 90 dat het uitgangssignaal van de operationele versterker 90 wordt afgetrokken van het uitgangssignaal van de operationele versterker 88. De beide ingangen van een verschilschakeling 96 zijn zodanig verbonden met de uitgangen van de operationele versterkers 90 en 92, dat het uitgangssignaal van de operationele versterker 92 wordt afgetrokken van het uitgangssignaal van de 55 operationele versterker 90. De uitgangssignalen van de beide verschilschakelingen 94, 96 worden toegevoerd aan de beide ingangen van een correlator 98 als zijnde de te correleren signalen Sx respectievelijk S. De eventueel tussen de verschilschakelingen en de correlator ingevoegde signaatverwerkings- 192936 8 schakelingen zijn ter vereenvoudiging in figuur 4 niet weergegeven.

Duidt men de uitgangsspanningen van de operationele versterkers 88, 90,92 in overeenstemming met de boven al toegepaste schrijfwijze aan met Ugg, Ugg, U92, dan gelden voor de uitgangssignalen van de verschilschakelingen 94, 96 de betrekkingen: 5 SX = Ugg — Ugo Sy = Ugo — U92 10 De drie sensorelektroden van figuur 4 vormen dus twee paren, waarbij de middelste sensorelektrode gemeenschappelijk is. De op deze wijze met drie sensorelektroden verkregen signalen hebben voor de correlatie in principe dezelfde eigenschappen als de bij de inrichting van figuur 3 met vier sensorelektroden verkregen signalen, echter met dit verschil, dat de voor de looptijd- respectievelijk snelheidsmeting maatgevende afstand D nu de afstand is tussen de middens van de spleten 83 en 85, welke afstand 15 aanzienlijk kleiner is dan de afstand D tussen de middens van de beide capacitieve sensoren 10' en 10" bij de configuratie van figuur 3. De vermindering van het meettraject is voor de signaalcorrelatie van voordeel, omdat de bestaande overeenstemmingen tussen de inhomogeniteiten van het diêlektricum op de beide meetplaatsen met toenemende looptijd steeds kleiner worden. Het met de inrichting van figuur 4 verkregen maximum in de kruiscorrelatiefunctie komt derhalve veel duidelijker tot uiting dan bij de configuratie van 20 figuur 3. Bovendien ontstaat bij de uitvoeringsvorm van figuur 4 het belangrijke voordeel van een aanzienlijk geringere plaatsbehoefte in de meetrichting. Verder is de opbouw van de elektroden eenvoudiger en is ook de schakeling vereenvoudigd.

De aan de hand van figuur 4 verklaarde maatregel kan worden uitgebreid tot sensorconfiguraties met meer dan twee sensorelektroden doordat telkens groepen van drie sensorelektroden twee paren vormen 25 waarvan de middelste sensorelektrode gemeenschappelijk is.

De vermindering van de lengte van de sensorelektrode in de meetrichting, hetgeen bij de configuratie van de figuren 3 en 4 mogelijk werd door het extra toepassen van een volgens het ”guard”-principe werkende afschermelektrode, leidt weliswaar tot het voordeel van een gunstige beïnvloeding van het plaatsfrequentieverloop van het door de sensorelektroden gevormde plaatsfrequentiefilter door uitbreiding 30 van het frequentiegebied in de richting van de hogere frequenties, maar tegelijkertijd wordt daardoor ook de gevoeligheid verminderd omdat het effectieve meetvolume (de apertuur) van elke sensorelektrode dienovereenkomstig kleiner is. Het is bekend dat dit nadeel kan worden opgeheven door elke sensorelektrode te verdelen in deelelektroden die elektrisch met elkaar zijn verbonden waarbij de deelelektroden van twee (of meer) sensorelektroden onderling ineen grijpend worden gepositioneerd. De voor de gevoelig-35 heid maatgevende apertuur van elke sensorelektrode komt dan overeen met de som van de aperturen van de deelelektroden, terwijl voor het plaatsfrequentieverloop de afmetingen van de deelelektroden maatgevend zijn. Dit principe kan ook worden gebruikt bij de hier beschreven sensorinrichtingen, waarbij alle voordelen van de virtueel op dezelfde potentiaal gehouden sensorelektroden alsook de eventueel op dezelfde potentiaal gehouden afschermelektrode gehandhaafd blijven.

40 Figuur 5 toont als voorbeeld een capacitieve sensor 100, die bevestigd is aan een diëlektrische buis 102 en voorzien is van onderverdeelde sensorelektroden. Het buitenvlak van de buis 102 is weer in het door de capacitieve sensor 100 in beslag genomen gebied omgeven dooreen afschermmantel 104, waarin de uitsparingen 105 en 106 aanwezig zijn. In de uitsparing 105 is een geverelektrode 108 aangebracht die aangesloten is op een spanningsbron 110. In de uitsparing 106 zijn twee sensorelektroden 112,114 45 aangebracht. De sensorelektrode 112 is onderverdeeld in vier deelelektroden 112a, 112b, 112c, 112d en de sensorelektrode 114 is onderverdeeld in vier deelelektroden 114a, 114b, 114c, 114d. De deelelektroden zijn dusdanig onderling ineen grijpend aangebracht dat in de meetrichting (parallel aan de as van de buis 102) de deelelektroden van de ene sensorelektrode regelmatig worden afgewisseld met de deelelektroden van de andere sensorelektrode. Tussen de op elkaar volgende deelelektroden bestaan smalle spleten 115.

50 De vier deelelektroden 112a, 112b, 112c, 112d van de sensorelektrode 112 zijn elektrisch met elkaar verbonden en aangesloten op de inverterende ingang van een operationele versterker 116, waarvan de terugkoppelketen een condensator 117 bevat. Op dezelfde wijze zijn de vier elektroden 114a, 114b, 114c, 114d van de sensorelektrode 114 met elkaar verbonden en aangesloten op de inverterende ingang van een operationele versterker 118, in de terugkoppelketen waarvan een condensator 119 aanwezig is. De niet 55 inverterende ingangen van de beide operationele versterkers 116,118 alsmede de afschermmantel 104 staan op dezelfde potentiaal, in het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld de massapotentiaal. De uitgangen van de operationele versterkers 116 en 118 zijn verbonden met de beide ingangen van een verschil- 9 192936 schakeling 120.

De inrichting van figuur 5 verenigt in zich de voordelen van de capacitieve sensoren met in onderling ineen grijpende deelelektroden onderverdeelde sensorelektroden en de voordelen van de virtueel op dezelfde potentiaal ten opzichte van de spanningsbron gehouden sensorelektroden. De onderverdeling van 5 de ineen grijpende configuratie van de sensorelektroden kan natuurlijk ook bij sensorinrichtingen met meer dan twee sensorelektroden worden toegepast, bijvoorbeeld bij een sensorinrichting met drie sensorelektroden van het in figuur 4 getoonde type. In plaats van een regelmatige rangschikking van de deelelektroden van elke sensorelektrode, zoals bij de inrichting van figuur 5, kunnen de deelelektroden voor het bereiken van een gewenst plaatsfrequentieverloop ook volgens een vooraf bepaalde codering worden 10 gerangschikt. Voorbeelden daarvoor zijn weergegeven in de figuren 6 en 7.

De in figuur 6 getoonde capacitieve sensor 130 is aangebracht aan de buitenzijde van een diëlektrische buis 132, die ten minste in het gebied van de capacitieve sensor voorzien is van een afschermmantel 134.

In een uitsparing 135 van de afschermmantel 134 is een geverelektrode 138 aangebracht die aangesloten is op een spanningsbron 140.

15 Tegenover de geverelektrode 138 staan twee sensorelektroden 142 en 144, die elk in deelelektroden onderverdeeld zijn. De deelelektroden van elke sensorelektrode zijn volgens een ruimtelijke codering dusdanig aangebracht, dat tussen bepaalde deelelektroden openingen aanwezig zijn die overeenstemmen met een ontbrekende deelelektrode. Zo is bij de sensorelektrode 142 tussen de deelelektroden 142a en 142b een code-opening 143a aanwezig en ook tussen de deelelektroden 142b en 142c is een verdere 20 code-opening 143b aanwezig terwijl de deelelektroden 142c en 142d direct op elkaar volgen. De sensorelektrode 144 is op identieke wijze uitgevoerd; ze bevat dus een code-opening 145a tussen de deelelektroden 144a en 144b en een verdere code-opening 145b tussen de deelelektroden 144b en 144c.

Wijst men aan elke deelelektrode de binaire waarde "1" toe en aan elke code-opening de binaire waarde ”0", dan is, zoals duidelijk zal zijn elk der beide sensorelektroden 142 en 144 uit figuur 6 gecodeerd volgens 25 de binaire code 101011.

De afschermmantel 134 bezit uitsparingen 136a, 136b, 136c, 136d en 136e, waarin de telkens aanwezige deelelektroden zijn gepositioneerd onder vorming van smalle spleten. De code-openingen daarentegen zijn gevuld door secties van de afschermmantel 134. Daardoor wordt gewaarborgd dat het ’’guard’’- of bewakingseffect ook bestaat in de code-openingen en dus elke veldvervorming in het gebied van de 30 sensorelektroden wordt vermeden.

De deelelektroden 142a, 142b, 142c, 142d van de sensorelektrode 142 zijn met elkaar verbonden en aangesloten op de inverterende ingang van een operationele versterker 146, waarvan de terugkoppelketen een condensator 147 bevat. Op dezelfde wijze zijn de deelelektroden 144a, 144b, 144c, 144d van de sensorelektrode 144 met elkaar verbonden en aangesloten op de inverterende ingang van de operationele 35 versterker 148, die in de terugkoppelketen een condensator 149 bevat. De niet inverterende ingangen van de beide operationele versterkers 146 en 148 alsmede de afschermmantel 134 zijn verbonden met massa. De uitgangen van de operationele versterkers 146 en 148 zijn verbonden met de beide ingangen van een verschilschakeling 150.

Bij de uitvoeringsvorm van figuur 6 kan de capacitieve sensor afhankelijk van het ’’aantal posities” in de 40 gekozen codering een aanzienlijke lengte in meetrichting bereiken. Deze uitgestrektheid kan door een gedeeltelijke of volledige ineengrijping van de deelelektroden worden verminderd indien de gekozen codering dit toelaat. Daarbij moet er rekening mee worden gehouden dat de ineen grijpende deelelektroden van een sensorelektrode, die immers virtueel op dezelfde potentiaal als de afschermelektrode worden gehouden, voor de andere sensorelektrode code-openingen vormen. Een ineengrijping is daarom alleen dan 45 mogelijk als de deelelektroden van de beide sensorelektroden telkens ondergebracht kunnen worden in code-openingen van de andere sensorelektrode.

Figuur 7 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een gecodeerde capacitieve sensor overeenstemmend met de uitvoeringsvorm van figuur 6, echter met gedeeltelijk ineen grijpende deelelektroden. Om herhalingen te vermijden zijn de onderdelen uit de configuratie van figuur 7 aangeduid met referentietekens die ten 50 opzichte van de corresponderende onderdelen uit figuur 6 met de waarde 100 zijn verhoogd.

Zoals uit de figuur blijkt liggen de deelelektroden 242c en 242d in code-openingen van de sensorelektrode 244 en de deelelektroden 244a en 244b liggen in code-openingen van de sensorelektrode 242.

De nog overblijvende code-openingen zijn weer gevuld door secties van de afschermmantel 234.

Met de eerder aangegeven toewijzing van de binaire waarden ontstaan dus voor de beide sensor-55 elektroden de volgende coderingen: sensorelektrode 242:10100101 sensorelektrode 244:11000101.

Claims

192936 10 De bereikte verkorting van de capacitieve sensor zal uit figuur 7 direct duidelijk zijn. Omdat elk der beide coderingen bestaat uit acht code-elementen zouden bij gescheiden configuratie van de beide sensor-elektroden in overeenstemming met de uitvoeringsvorm van figuur 6 deze elektroden een lengte van zestien deelelektroden innemen. Deze lengte is bij de uitvoeringsvorm van figuren 7 tot 11 deelelektroden 5 verminderd.

1. Inrichting voor het bepalen van ruimtelijke inhomogeniteiten in een diëlektricum voor de correlatieve meting van de looptijd of snelheid van de inhomogeniteiten, voorzien van ten minste twee sensorelektroden, die op een zodanige afstand tegenover een door een elektrische spanningsbron gevoede geverelektrode liggen, dat deze met de geverelektrode een met het diëlektricum gevulde condensator vormen, en de inhomogeniteiten door de tussenruimte tussen de geverelektrode en de sensorelektroden bewegen en van 15 ten minste één op de sensorelektroden aangesloten elektronische schakeling voor het opwekken van een uitgangssignaal dat afhankelijk is van de ruimtelijke inhomogeniteiten in het diëlektricum, met het kenmerk, dat aan de geverelektrode twee in de bewegingsrichting van de inhomogeniteiten naast elkaar liggende sensorelektroden zijn toegevoegd, die tot één paar zijn samengevoegd, dat tussen de beide sensorelektroden van het paar een spleet bestaat, waarvan de breedte klein is ten opzichte van de in de 20 bewegingsrichting van de inhomogeniteiten gemeten afmeting van de geverelektrode en ten opzichte van de effectieve afstand tussen de geverelektrode en elke sensorelektrode en dat op de beide sensorelektroden van het paar een elektronische schakeling is aangesloten, die de sensorelektroden op elk tijdstip op dezelfde potentiaal ten opzichte van de op de geverelektrode aangesloten voedingsspanning houdt en een uitgangssignaal opwekt, dat overeenkomt met het verschil tussen de in de sensorelektroden van het paar 25 geïnduceerde verschuivingsstromen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de sensorelektroden zijn geplaatst in uitsparingen van een afschermelektrode die ten opzichte van de voedingsspanning op dezelfde potentiaal als de sensorelektroden wordt gehouden en dat tussen elke sensorelektrode en de afschermelektrode een spleet bestaat, waarvan de breedte klein is ten opzichte van de afmeting van de geverelektrode en ten opzichte 30 van de effectieve afstand tussen de geverelektrode en de sensorelektrode.

3. Inrichting volgens één der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat drie naast elkaar liggende sensorelektroden zodanig tot twee paren zijn samengevoegd, dat de middelste sensorelektrode tot elk paar behoort.

4. Inrichting volgens één der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat elke sensorelektrode in een 35 aantal deelelektroden is onderverdeeld, waarbij tussen de deelelektroden van een sensorelektrode openingen bestaan waarin deelelektroden van een andere sensorelektrode zijn aangebracht en de deelelektroden van elke sensorelektrode onder invoeging van openingen volgens een binaire codering die een voorafbepaald plaatsfrequentieverloop oplevert, zijn gerangschikt, waarbij de deelelektroden aan de ene binaire waarde en de openingen aan de andere binaire waarde zijn toegevoegd en dat in elke opening een 40 elektrode is aangebracht, die met betrekking tot de spanningsbron op dezelfde potentiaal als de sensorelektroden wordt gehouden.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de in de openingen van een sensorelektrode aangebrachte elektroden secties van een afschermelektrode zijn.

6. Inrichting volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat uit de uitgangssignalen van 45 twee paren sensorelektroden verschilsignalen worden gevormd, die aan een correlator worden toegevoerd. Hierbij 4 bladen tekening