NO744525L

NO744525L -

Info

Publication number: NO744525L
Application number: NO744525A
Authority: NO
Inventors: P Gernet; H Zuest
Original assignee: Contraves Ag
Priority date: 1973-12-20
Filing date: 1974-12-16
Publication date: 1975-07-14
Also published as: SE7414922L; DE2456384A1; DE2456384C3; NL7414381A; JPS5712084B2; AT348267B; DE2456384B2; JPS5096255A; NL166788C; FR2255579A1; IT1025892B; DD114677A5; GB1495489A; ATA857274A; FR2255579B1

Description

Oppfinnelsen Vve:dn^:fee.r eri. libelle eller et føleelement for elektrisk måling av skråstillinger., henholdsvis, for bestemmelse av den riktige loddelinje ved hvilende legemer og den falske loddelinje ved bevegede legemer. Særlig vedrører oppfinnelsen et føleelement . for bestemmelse av loddelinjen ved måling av en i avhengighet av kantstillingen foranderlig elektrisk impedans mellom flateformede elektroder, som er i kontakt med en i en beholder anordnet væske og er The invention Vve:dn^:fee.r eri. spirit level or a sensing element for electrical measurement of inclinations, respectively, for determining the correct plumb line for stationary bodies and the false plumb line for moving bodies. In particular, the invention relates to a sensing element. for determining the solder line by measuring an electrical impedance that changes depending on the edge position between flat electrodes, which are in contact with a liquid arranged in a container and are

. forbundet med utenfra tilkoblbare elektrodetilkoblinger.. connected with externally connectable electrode connections.

Det. er. kjent slike føleelementer som er utformet, som rør-libellerfor anvisning av skråstlllingen i bare en retning og i form av rundlibeller for registrering av skråstlllingen i alle retninger. Det er kjent ved fremstillingen av -slike f øleelementer i kombinasjon med elektroder av godt ledende materiale å benytte en elektrolytfcopp-løsning med god ledningsevne, f. eks. en løsning av et alkalihalo-genid i en alkohol, og å fylle beholderen delvis med denne løsning, hvorved det blir tilbake en gassboble, hvis posisjon bestemmer strøm-linjene mellom elektrodene og'således den målte impedans. Forand-ringen av impedansen mellom to elektroder blir frembragt i avhengighet av kantstillingen til føleelementet ved forandring av likevektsstillingen for væsken, henholdsvis gassboblene i beholderen. Det er også kjent å innføre elektroder i en elektrisk isolerende vegg i beholderen og utforme ,den mot væsken vendte side av denne struktur som utsnitt av en hul kuleformet eller ringformet overflate. På en mot-sattliggende vegg blir det ofte anbragt en såkalt basiselektrode, hvorved den med elektrodene utstyrte vegg har minst ett felles, i normalstilling vertikalt symmetriplan. De enkelte elektrodetilkoblinger blir forbundet med de tilsvarende elektroder ved hjelp av ledninger som føres, gjennom veggene, hvis ikke elektrode, ledning og elektrodetilkobling består av en enkelt del som ligger kittet, fast i og går gjennom den. The. is. known such sensing elements which are designed as tube-bubbles for indicating the inclination in only one direction and in the form of round vials for recording the inclination in all directions. It is known in the manufacture of such sensing elements in combination with electrodes of well-conducting material to use an electrolyte cup solution with good conductivity, e.g. a solution of an alkali halide in an alcohol, and to partially fill the container with this solution, whereby a gas bubble remains, the position of which determines the current lines between the electrodes and thus the measured impedance. The change in the impedance between two electrodes is produced depending on the edge position of the sensing element by changing the equilibrium position for the liquid, respectively the gas bubbles in the container. It is also known to introduce electrodes into an electrically insulating wall in the container and design the side facing the liquid of this structure as a section of a hollow spherical or ring-shaped surface. A so-called base electrode is often placed on an opposite wall, whereby the wall equipped with the electrodes has at least one common vertical plane of symmetry in the normal position. The individual electrode connections are connected to the corresponding electrodes by means of wires which are passed through the walls, if the electrode, wire and electrode connection do not consist of a single part which is fixed to the putty and passes through it.

Kravene med hensyn til geometrisk form og stilling for elektrodene og veggen står i direkte sammenheng med den ønskede presisjon for' skråstillingsmålingen og blir spesielt skjerpet ved ten-densen til stadig mindre føleelementer. Som føleelementkarakteri-stikk, dvs. som variasjon av den målte impedans: i avhengighet av kantstillingen, blir det tilstrebet en forutbestemt, vanligvis lineær funksjon, hvorved det. er vanskelig å holde avvikelsene, for karakteristikken, fra lineariteten samt påvirkning av temperaturen, som har en innvirkning over. utvidelsen til væsken på dimensjonen til gassboblen minst mulig. Dertil kommer kravene til tetthet, til korrosjonsbe-standighet., til mekanisk bestandighet osv., og med hensyn til alle disse krav er innsetting og fastkitting av elektrodene i veggen og sliping av denne struktur til den ønskede nøyaktige, form temmelig vanskelige og dyre. fremstillingsproses.ser, ved hvilke tross alle til-■ tak det. må tas med på kjøpet en stor vrakprosent og en utilstrekkelig pålitelighetsgrad for produktet.. The requirements with regard to the geometric shape and position of the electrodes and the wall are in direct connection with the desired precision for the inclination measurement and are particularly sharpened by the trend towards ever smaller sensor elements. As sensing element characteristics, i.e. as variation of the measured impedance: depending on the edge position, a predetermined, usually linear function is sought, whereby it. is difficult to keep the deviations, for the characteristic, from the linearity as well as the influence of the temperature, which has an impact on. the expansion of the liquid on the dimension of the gas bubble as little as possible. In addition, there are the requirements for tightness, for corrosion resistance, for mechanical resistance, etc., and with regard to all these requirements, inserting and fixing the electrodes in the wall and grinding this structure to the desired exact shape are rather difficult and expensive. manufacturing processes, by which despite all measures it must be included in the purchase a large scrap percentage and an insufficient degree of reliability for the product..

Det er kjent å omgå de ved innsetting og fastkitting av■ elektrodéne i veggen og slipingen av strukturen fremkomne vanskeligheter ved at elektrodene er utformet som pasta eller lakk som er på-ført som sjikt, f. eks. påførte platina- eller sølvsjikt. Dette mu-liggjør riktignok at det av hvert enkelt og samme sjikt kan utformes en elektrode,, en tilhørende elektrodetilkobling og en lederbane, hvorved lederb.anene føres fra, beholderens indre ut til sammenklebningssteder hvor de føres gjennom, og hvor de til en beholder sammen-føyde bestanddeler av, føleelementet står i berøring. Ved denne løs-ning er det imidlertid ufordelaktig at ved visse anvendelser, f. eks. til militære, formål,for horisontalstilling av et skytevåpen den nød-vendige geometriske presisjon for f øleelementet. på grunn av sjikttykkelsen og ruheten til de som pasta eller lakk påførte elektroder absolutt ikke er oppnålig. Dette vedrører såvel formpresisjonen for den indre vegg på beholderen i området ved elektrpdene som presisjo-nen med hensyn til sammenføyning av beholderen ved sammenklebnings-stedet i området ved lederbanene. På den annen side er det også ufordelaktig at festeevnen til de påførte sjikt, blant annet, ved den nevnte anvendelse ikke tilfredsstiller kravene. It is known to circumvent the difficulties arising from the insertion and fixing of the electrodes in the wall and the grinding of the structure by the electrodes being designed as paste or varnish which is applied as a layer, e.g. applied platinum or silver layer. This makes it possible, of course, that an electrode, an associated electrode connection and a conductor path can be formed from each individual layer, whereby the conductor paths are led from the inside of the container out to joining points where they are led through, and where they are joined to a container - added components of, the sensing element is in contact. With this solution, however, it is disadvantageous that in certain applications, e.g. for military purposes, for horizontal positioning of a firearm the necessary geometric precision for the feeler element. due to the layer thickness and roughness of the electrodes applied as paste or varnish is absolutely not achievable. This concerns both the shape precision for the inner wall of the container in the area of the electrodes and the precision with regard to the joining of the container at the gluing point in the area of the conductor paths. On the other hand, it is also disadvantageous that the adhesion of the applied layers, among other things, in the aforementioned application does not satisfy the requirements.

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen er å tilveiebringe en ny konstruksjon for et føleelement-, som muliggjør en vesentlig mer prisgunstig fremstiilirigsmetode og ikke bare tilfredsstiller de bestående krav, men også forbedrer tilpasningen av føle- elementkarakteristikken til anvendelsesformålet ved et friere valg av elektrodeformen. The task underlying the invention is to provide a new construction for a sensing element, which enables a significantly more cost-effective manufacturing method and not only satisfies the existing requirements, but also improves the adaptation of the sensing element characteristics to the purpose of application through a freer choice of the electrode shape .

Det ble funnet at løsningen av denne oppgave ble gjort lettere ved anvendelsen av.den såkalte tynnsjiktteknikk. Ved tynnsjikt, slik de. f. eks. benyttes ved fremstillingen av elektroniske byggeelementer, forstår man slike sjikt som dannes på et. underlag hvor sjikttykkelsen vanligvis forblir under. 5 y og vanligvis i området. 0,01 -ly. De til dannelse av tynnsjikt i betraktning kommende fremgangsmåter er f. eks. pådamping, forstøvning, galvanisering, kjemisk utskilling, påføring av pasta, hvorved andre til teknikkens stand svarende fremgangsmåter ikke skal være utelukket, som f. eks. anodisering for dannelse av isolerende tynnsjikt på visse metaller. Derimot er de såkalte tykksjikt utelukket, som blant annet dannes It was found that solving this task was made easier by the application of the so-called thin layer technique. By thin layer, as they e.g. used in the production of electronic building elements, such layers are understood to be formed on a substrate where the layer thickness usually remains below. 5 y and usually in the area. 0.01 shelter. The methods for forming a thin layer in consideration are e.g. vaporisation, atomisation, galvanisation, chemical separation, application of paste, whereby other methods corresponding to the state of the art shall not be excluded, such as e.g. anodizing to form an insulating thin layer on certain metals. In contrast, the so-called thick layer is excluded, which, among other things, is formed

ved påføring av pasta eller lakk f. eks. i sikttrykkemetoden og hvis tykkelse typisk ligger i området: fra 20. y. when applying paste or varnish, e.g. in the screen printing method and whose thickness is typically in the range: from 20. y.

Ifølge oppfinnelsen blir et føleelement kjennetegnet ved at det minst på en mot væsken vendt elektrisk isolerende overflate av en vegg på beholderen er utformet en elektrode som på denne overflate påført tynnsjikt. According to the invention, a sensor element is characterized by the fact that an electrode is formed on at least one electrically insulating surface of a wall of the container facing the liquid, and a thin layer is applied to this surface.

Slike som tynnsjikt påførte elektroder er ikke vesentlig hevet over veggens overflate. Den om tykkelsen til elektrodesg iktet. frembragte høydeøkning for elektrodeoverflaten har i det vesentlige ingen virkning på likevektsstillingen for væsken, henholdsvis gassboblen. Such as thin-layer applied electrodes are not significantly raised above the surface of the wall. The one about the thickness of the electrode layer. produced height increase for the electrode surface has essentially no effect on the equilibrium position for the liquid, respectively the gas bubble.

I en foretrukket utforming for de .som tynnsjikt påførte elektroder er. disse utformet: i flere lag. På den ytre, fra veggen bortvendte side av flerlags-elektrodestrukturen befinner, det seg et. pådampet elektrokjemisk aktivt svartsjikt, som etter pådampingen fordelaktig er galvanisk behandlet.. In a preferred design for those .which thin-layer applied electrodes are. these designed: in several layers. On the outer side facing away from the wall of the multi-layer electrode structure, there is a vaporized electrochemically active black layer, which after vaporization is advantageously galvanically treated..

Med slike elektrokjemisk aktive svarte sjikt kan det oppnås en bedre nettdannelse av ■libellevæsken samt en reduksjon av over-gangsmotstanden mellom elektrodene og væsken. With such electrochemically active black layers, a better net formation of the vial liquid can be achieved as well as a reduction of the transition resistance between the electrodes and the liquid.

I en libelle med på denne måten frembragte elektroder består denne f. eks. av In a vial with electrodes produced in this way, this e.g. of

a) et. opptil ca. 0,2^,u tykt festesjikt av. 50:50 Ni-Cr-legering,a) a. up to approx. 0.2^,u thick fixing layer of. 50:50 Ni-Cr alloy,

>b) et opptil ca. 0,06^ tykt beskyttelsessjikt av gull,>b) an up to approx. 0.06^ thick protective layer of gold,

c) et opptil ca. 1,1/U tykt sjikt av svartgull (Goldschwarz).. Festesjiktet og beskyttelsessjiktet. blir pådampet under vanlige va-kuumbetingelser. Pådampingen .av svartgullsjiktet skjer ved tilstede- værelsen av nitrogen- eller heliumrestgass i trykkområdet. fra 0,1 - 2 torr med høy pådampningshastighet. Som gass kan det også f. eks/ benyttes argon, og de svarte belegg kan isteden for av gull også be-stå av andre edelmetaller,som platina, iridium, rhodium, osmium osv., eller også av visse overgangselementer som f. eks. antimon, wismut c) an up to approx. 1.1/U thick layer of black gold (Goldschwarz).. The attachment layer and the protective layer. is vaporized under normal vacuum conditions. The evaporation of the black gold layer takes place in the presence of nitrogen or helium residual gas in the pressure area. from 0.1 - 2 torr with a high evaporation rate. As a gas, argon can also be used, for example, and the black coatings can instead of gold also consist of other precious metals, such as platinum, iridium, rhodium, osmium, etc., or also of certain transition elements such as e.g. antimony, bismuth

osv. samt av deres legeringer.etc. as well as of their alloys.

I en annen utforming består elektrodene avIn another design, the electrodes consist of

a) et. festesglkt,a) a. fixed,

b) et beskyttelsessjikt som i det foranstående eksempel, videre av c) et pådampet eller ved forstørring dannet metallisk platinasjikt, d) av et galvanisk utskilt opptil ca. l^,u tykt platinasvart-sjikt. b) a protective layer as in the preceding example, further by c) a evaporated or formed by enlargement metallic platinum layer, d) by a galvanically separated up to approx. l^,u thick platinum black layer.

Det metalliske platinasjikt under c kan også dannes galvanisk med en The metallic platinum layer under c can also be formed galvanically with a

tykkelse opptil ca. l^u.thickness up to approx. l^u.

Ved alle disse'eksempler forblir totaltykkelsen for tynnsjikt elektrodene, i det vesentlige under. In all these examples, the total thickness for the thin-layer electrodes remains essentially below.

Med de som tynnsjikt påførte elektroder blir det oppnådd den fordel at' de av veggmaterialet og elektrodematerialet krevede egenskaper er uavhengig av hverandre, slik at materialvalget ikke blir begrenset av krav til kompakthet. With electrodes applied as a thin layer, the advantage is achieved that the properties required of the wall material and the electrode material are independent of each other, so that the choice of material is not limited by requirements for compactness.

Materialet til en vegg blir med fordel før påføringen av elektrodene bragt til den ønskede geometriske, form, slik at det bare bearbeides, homogent materiale og ikke som ved de kjente utførelser en uhomogen struktur av isolasjonsmateriale, elektrodemateriale og kittmateriale.. Den mekaniske bearbeidelse blir tilsvarende lettere og billigere. Det er kjent for materialet, til en vegg å benytte elektrisk isolerende stoff på hvilket elektrodene ifølge oppfinnelsen kan påføres. Det. benyttes vanligvis hårdglass, som i handelen er velkjent som "Pyrex" eller "Duran". Ved påføringen ifølge oppfinnelsen av en elektrode som tynnsjikt blir imidlertid også den variant muliggjort hvoretter en vegg er utformet av elektrisk ledende materiale, f. eks. av et. korrosjonsbestandig metall, som tantal eller edel-stål eller også -av silicium. The material for a wall is advantageously brought to the desired geometric shape before the electrodes are applied, so that only homogeneous material is processed and not, as with the known designs, an inhomogeneous structure of insulation material, electrode material and putty material. The mechanical processing is correspondingly easier and cheaper. It is known for the material, for a wall, to use electrically insulating material on which the electrodes according to the invention can be applied. The. hard glass is usually used, which is well known in the trade as "Pyrex" or "Duran". By applying an electrode as a thin layer according to the invention, however, the variant is also made possible after which a wall is formed of electrically conductive material, e.g. of a corrosion-resistant metal, such as tantalum or noble steel or also silicon.

Ved denne fremstillingsmåte er ifølge oppfinnelsen en av elektrisk ledende materiale bestående vegg på føleelementet overtrukket, méiist på .sin mot væsken vendte overflate med et' som tynnsjikt på-• ført elektrisk isolerende materiale, hvorved det. er tilveiebragt en vegg-, med elektrisk isolert overflate.. In this manufacturing method, according to the invention, a wall of the sensing element consisting of electrically conductive material is coated, mostly on its surface facing the liquid, with a thin layer of electrically insulating material applied, whereby it. is provided with a wall, with electrically insulated surface..

Påføringen av slike isolasjonsmaterialer er. velkjent i tynnsjiktteknikken. Benyttet blir f. eks. forstøvning av oksyder i høyfrekvensfelt eller oksydativ forstøvning av egnede oksyddannende metaller. I tilfelle av anvendelsen av tantal og silicium, kan det dannes.et ekstremt tynt, men høyisolerende oksydsjikt ved anodisér-ing. Også sjikt av kunststoff kan benyttes. Fordelen ved denne variant ifølge oppfinnelsen er at det. . for veggens materiale kan velges et. stoff på grunn av dets bestandighet., lettere og mer presis bearbeidelse og lignende egenskaper, uten begrensning på grunn av de elektriske, forhold. Veggens materiale blir med fordel først gitt den ønskede geometriske, form og først deretter blir den mot væsken vendte overflate utstyrt med et isola-sjonssjikt, på hvilket de eventuelt nødvendige antall elektroder, på-føres. The application of such insulating materials is. well-known in the thin-layer technique. It will be used, e.g. sputtering of oxides in a high-frequency field or oxidative sputtering of suitable oxide-forming metals. In the case of the use of tantalum and silicon, an extremely thin but highly insulating oxide layer can be formed by anodizing. Layers of plastic can also be used. The advantage of this variant according to the invention is that it. . for the wall material can be chosen. material due to its resistance., easier and more precise processing and similar properties, without limitation due to the electrical, conditions. The material of the wall is advantageously first given the desired geometric shape and only then is the surface facing the liquid equipped with an insulating layer, on which the possibly required number of electrodes are applied.

Takket, være påføringen av elektrodene ifølge oppfinnelsen på den elektrisk isolerende overflate til beholderens vegg, kan for-men til elektrodene optimaliseres for oppnåelse av den ønskede karakteristikk. Thanks to the application of the electrodes according to the invention to the electrically insulating surface of the container wall, the shape of the electrodes can be optimized to achieve the desired characteristic.

Det er. kj.ent at den størst mulige ( steilhet for en lineær karakteristikk oppnås med en elektrodesats som består av en basiselektrode og for hvert kant stillingsplan som skal registreres., av et par tilnærmet som sirkelflater utformede elektroder, hvorved på den ene side elektrodeparet og på den andre ..side basiselektroden er symmetrisk om et. felles symmetriplan. Ved denne tilnærmet sirkelflate ,form for elektrodene er det ufordelaktig at en temperaturbetinget forandring av gassboblens dimensjon virker sterkt inn på karakteristikkens steilhet.. It is. known that the greatest possible steepness for a linear characteristic is achieved with an electrode set consisting of a base electrode and for each edge position plane to be recorded, of a pair of electrodes designed approximately as circular surfaces, whereby on the one hand the pair of electrodes and on the on the other hand, the base electrode is symmetrical about a common symmetry plane. With this approximately circular surface shape for the electrodes, it is disadvantageous that a temperature-related change in the dimension of the gas bubble has a strong effect on the steepness of the characteristic.

Det. er også kjent å gi elektrodene et firkantet omriss, hvorved hver gang et. sidepar i en firkant forløper, parallelt til et symmetriplan for føleelementet. Hvis dette omriss kan sammenlignes med en smal strimmel, hvis lengderetning ligger i det. kantstillings-plan som skal registreres og hvis ender er relativt langt fjernet fra avgrensningslinjen mellom gassboble, elektrolyttoppløsning og beholder, er karakteristikken til føleelementet temmelig uavhengig av det geometriske omriss for strimmelen i området ved disse ender. Derved kan på enkel måte disse ender gis en vilkårlig, f. eks. avrun-det form. Ufordelaktig er ved denne løsning at den stiller krav til føleelementets dimensjon, hvilke krav står i motsetning til kravene for miniatyrisering. Påvirkningen av gassbobledimensjonen og avvikelsene, fra lineariteten til karakteristikken blir bare holdt små-hvis bredden til elektrodes.trimlene er liten i forhold til lengden og i forhold til gassbobledimensjonen. The. is also known to give the electrodes a square outline, whereby each time a side pair in a square precursor, parallel to a plane of symmetry for the sensing element. If this outline can be compared to a narrow strip, whose longitudinal direction lies in it. edge position plane to be recorded and whose ends are relatively far removed from the demarcation line between gas bubble, electrolyte solution and container, the characteristic of the sensing element is rather independent of the geometric outline of the strip in the area at these ends. Thereby, these ends can easily be given an arbitrary, e.g. avrun-it shape. The disadvantage of this solution is that it makes demands on the dimensions of the sensing element, which demands are in contrast to the demands for miniaturisation. The influence of the gas bubble dimension and the deviations from the linearity of the characteristic are only kept small if the width of the electrode strips is small in relation to the length and in relation to the gas bubble dimension.

Det ble funnet, at det kan oppnås en lineær karakteristikk ved en annen spesiell form for elektrodeflåtene, hvorved med denne spesielle form gassbobledimensjonens påvirkning på karakteristikkens steilhet reduseres meget. It was found that a linear characteristic can be achieved with another special shape for the electrode floats, whereby with this special shape the influence of the gas bubble dimension on the steepness of the characteristic is greatly reduced.

Ifølge oppfinnelsen er i et føleelement minst to flateformede elektroder tilordnet til hverandre på i og for seg kjent måte som om et: i normalstilling vertikalt plan symmetrisk par, og omrisset til en elektrodeflate er det på veggens overflate loddrett projiserte omriss'av en plan firkant, som er avledet av en firkant som har til symmetriplanet parallelle sider, ved innsetting av sirkelbuer med mot symmetriplanet vendt konkavitet isteden for de nevnte ;.sider. According to the invention, in a sensor element at least two flat-shaped electrodes are assigned to each other in a manner known per se as if a: in the normal position a vertical plane symmetrical pair, and the outline of an electrode surface is the vertically projected outline of a flat square on the surface of the wall, which is derived from a square which has sides parallel to the plane of symmetry, by inserting circular arcs with concavity facing the plane of symmetry instead of the aforementioned sides.

Fortrinnsvis består i et elektrodepar elektrodenes omriss av projeksjonen av to symmetriske firkanter, hvis sirkelbueformede sider er utformet som like buer for to like sirkler som skjærer hverandre på symmetriplanet. Preferably, in a pair of electrodes, the outline of the electrodes consists of the projection of two symmetrical squares, the circular arc-shaped sides of which are designed as equal arcs for two equal circles that intersect on the plane of symmetry.

Ved en slik utførelsesform for føleelementet ifølge oppfinnelsen blir impedansen hensiktsmessig fastlagt mellom basiselektroden og hvar av elektrodene til elektrod.eparet som ledd i en bro som er utlignet, i normalstilling, og den av kantstillingen forårsakede utligningsfeil svarer til føleelementets karakteristikk. En mest mulig lineær karakteristikk og en minst mulig avhengighet for karakteristikken av gassbobledimensjonen oppnås hvis gassbobleh i normalstilling tildekker, omtrent halvdelen av hver elektrode.' Føleelementet kan såvel være utformet, rørformet med et enkelt elektrodepar og en basiselektrode, som også ringformet, eller eske formet med to elektrodepar og en basiselektrode, hvorved følee.lementét i det første tilfelle har ett og i det siste tilfelle to innbyrdes-loddrette symmetriplan. Varianter, med tre eller flere .elektrodepar og symmetriplan er riktignok ikke særlig hensiktsmessig, men ikke utelukket. In such an embodiment of the sensor element according to the invention, the impedance is appropriately determined between the base electrode and each of the electrodes of the electrode pair as a link in a bridge that is equalised, in the normal position, and the equalization error caused by the edge position corresponds to the characteristic of the sensor element. A most linear characteristic and a least possible dependence of the characteristic on the gas bubble dimension is achieved if the gas bubble in the normal position covers approximately half of each electrode. The sensing element can either be designed, tubular with a single electrode pair and a base electrode, which is also ring-shaped, or box-shaped with two electrode pairs and a base electrode, whereby the sensing element in the first case has one and in the latter case two mutually vertical planes of symmetry. Variants, with three or more pairs of electrodes and a plane of symmetry are admittedly not particularly appropriate, but not excluded.

Med påføringen ifølge oppfinnelsen av elektrodene som tynnsjikt på den elektrisk isolerende overflate til beholderveggen blir det også mulig ved anvendelsen av andre elektrodeomriss å oppnå diverse ikke-lineære karakteristikker, f. eks. og alt etter anvendelsesformål kvadratiske, logaritmiske og andre karakteristikker. Takket være den med tynnsjiktteknikken oppnåbare' presisjon for elek-trodeomrissene blir ikke bare de nevnte nye muligheter gjort til-gjengelige, men også reproduserbarheten for produktene blir gjort vesentlig lettere og forbedret i forhold til de kjente utførelser. En videre fordel ved påføringen ifølge oppfinnelsen av elektrodene som tynnsjikt er at det til forbedring av deres festeevne og korrosjonsbestandigheten kan utføres en påføring av elektrodene med tynnsjiktteknikken på.kjent måte i. flere lag. Det kan benyttes, praktisk talt alle kjente kombinasjoner av et nedre sjikt som gir bedre festing, og et elektrisk og kjemisk fordelaktig øvre sjikt. P.-eks. blir det på en vegg av hårdglass påført et tynnsjikt som består av et. nedre sjikt av nikkel-kromlegering og et øvre sjikt av gull eller, platina. Det er. kjent mange isolerende kunststoffer som ikke skades ved påføringen av visse tynnsjikt, f. eks. aluminium eller gull, slik at blant annet disse materialer kan benyttes som nedre sjikt for å forbedre påføringen av elektroder på kunststoffbelagte vegger og lette anvendelsen av slike overflateisolerte vegger. With the application according to the invention of the electrodes as a thin layer on the electrically insulating surface of the container wall, it is also possible by the use of other electrode outlines to achieve various non-linear characteristics, e.g. and, depending on the purpose of application, quadratic, logarithmic and other characteristics. Thanks to the precision for the electrode outlines achievable with the thin-layer technique, not only the mentioned new possibilities are made available, but also the reproducibility of the products is made significantly easier and improved compared to the known designs. A further advantage of the application according to the invention of the electrodes as a thin layer is that, to improve their adhesion and corrosion resistance, the electrodes can be applied using the thin layer technique in a known manner in several layers. Practically all known combinations of a lower layer which provides better adhesion and an electrically and chemically advantageous upper layer can be used. P. ex. a thin layer consisting of a lower layer of nickel-chromium alloy and an upper layer of gold or, platinum. It is. many insulating plastics are known which are not damaged by the application of certain thin layers, e.g. aluminum or gold, so that, among other things, these materials can be used as a lower layer to improve the application of electrodes on plastic-coated walls and facilitate the use of such surface-insulated walls.

Som allerede nevnt blir i de kjente utførelser, for et fø-leelement de enkelte elektrodetilkoblinger forbundet med tilsvarende elektroder, ved hjelp av ledninger, som er. ført gjennom veggen, eller ført gjennom sammenklebningssteder, noe som forårsaker, vanskeligheter med hensyn- til. fremstillingskostnader, presisjon og pålitelighet for . føleelement ene og i mange tilfeller, praktisk talt utelukker anvendelsen av elektrisk ledende mateÉiale. for beholderveggen. Det ble. funnet at løsningen av også dette problem blir lettere ved anvendelsen av tynnsjiktteknikken. As already mentioned, in the known embodiments, for a sensing element the individual electrode connections are connected to corresponding electrodes, by means of wires, which are passed through the wall, or passed through joining points, which causes difficulties with regard to manufacturing costs, precision and reliability for . sensing element one and in many cases, practically excludes the use of electrically conductive mateÉiale. for the container wall. It was. found that the solution to this problem is also easier when using the thin-layer technique.

Ifølge oppfinnelsen er en elektrode med en tilhørende elektrodetilkobling på i og for seg kjent måte elektrisk forbundet• ved hjelp av en lederbane som er påført som tynnsjikt på i og for seg kjent måte på elektrisk isolerende overflatedeler på bestanddelene av føleelementet. som er sammenføybare til en beholder. According to the invention, an electrode with an associated electrode connection is electrically connected in a manner known per se by means of a conductor path which is applied as a thin layer in a manner known per se to electrically insulating surface parts of the components of the sensing element. which can be joined into a container.

Dermed blir det oppnådd den fordel at lederbaner takket være den mindre sjikttykkelse kan føres gjennom fra det indre av beholderen og ut ved sammenklebningsstedene ved hvilke de til en beholder, sammenføyde bestanddeler av. f øleelementet- står i berøring uten at dette påvirker, f øleelementet s presisjon. In this way, the advantage is achieved that, thanks to the smaller layer thickness, conductor tracks can be passed through from the interior of the container and out at the joining points at which the components of a container are joined together. f the sensing element- is in contact without this affecting the precision of the sensing element.

Det er fordelaktig, selv om ikke ubetinget nødvendig, at lederbanene og elektrodene består av de samme tynnsjikt. Dessuten kan lederbanene enten være. frittliggende eller på kjent måte være tildekket ved hjelp av et derpå påført elektrisk isolerende tynnsjikt. I sistnevnte tilfelle kommer lederbanene ikke i kontakt med væsken, It is advantageous, although not absolutely necessary, that the conductor paths and the electrodes consist of the same thin layer. Moreover, the conductor paths can either be detached or in a known manner be covered by means of an electrically insulating thin layer applied thereon. In the latter case, the conductor paths do not come into contact with the liquid,

og de deltar ikke i elektrodeflaten. I det første tilfelle er, hvis and they do not participate in the electrode surface. In the first case is, if

■den delflate av lederbanene som er. i kontakt med væsken er liten i forhold til flaten for de tilsvarende elektroder, en tildekning ikke ■the partial surface of the conductor tracks which is in contact with the liquid is small compared to the surface of the corresponding electrodes, a cover is not

nødvendig, og denne særlig gunstige utførelsesmåte blir oppnådd med korte og smale lederbaner. , necessary, and this particularly favorable embodiment is achieved with short and narrow conductor paths. ,

Ved anvendelse av tynnsjiktteknikken er det mulig med enda en annen ny oppbygging av et føleelement. Det er i tynnsjiktteknikken kjent å tilveiebringe sjikt ved påføring av vissele<g>erin<g>er, som f. eks. nikkel-kromlegeringer, på hvis overflate det mellom to vilkårlige steder kan måles en vesentlig større elektrisk motstand enn mellom to likt beliggende steder på overflaten til en god leder, f. eks. et tykt kobbersjikt. Det. samme resultat kan oppnås ved på-. føring av et. ekstremt tynt sjikt av en også god elektrisk leder. Ved fremstillingen av motstander, i tynnsjiktteknikken blir vanligvis begge parametre,, nemlig sjiktsammensetningen og sjikttykkelsen benyttet på egnet. måte.. When using the thin-layer technique, it is possible to have yet another new construction of a sensing element. It is known in the thin-layer technique to provide a layer by the application of vissel<g>erin<g>s, which e.g. nickel-chromium alloys, on whose surface a significantly greater electrical resistance can be measured between two arbitrary places than between two equally situated places on the surface of a good conductor, e.g. a thick copper layer. The. the same result can be achieved by on-. management of a extremely thin layer of an also good electrical conductor. In the production of resistors, in the thin-film technique, both parameters, namely the layer composition and the layer thickness, are usually used appropriately. manner..

Det. ble nu funnet at i et føleelement. fordelaktig en bety-delig elektrisk motstand er lokalisert i - elektrodene og at disse elek-. troder bringes, i kontakt av en relativt god ledende væske på en vari-abel andel av sin flate,, hvorved denne andel, derved praktisk talt The. was now found that in a sensing element. advantageously, a significant electrical resistance is located in the electrodes and that these electrical troder is brought into contact with a relatively good conducting liquid on a variable proportion of its surface, whereby this proportion, thereby practically

blir kortsluttet.becomes short-circuited.

I denne.-fremstillingsmåte er et føleelement ifølge oppfinnelsen kjennetegnet ved at i. fravær av væske den elektriske motstand mellom to steder på en elektrodeoverflate er vesentlig større enn ved kont akt danne Ise mellom disse steder, ved hjelp av væske.. In this manufacturing method, a sensor element according to the invention is characterized by the fact that in the absence of liquid, the electrical resistance between two places on an electrode surface is significantly greater than when contact forms between these places, with the help of liquid.

Som væske kan det. benyttes, kvikksølv, hvorved imidlertid visse metaller, som gull og sølv er utelukket for dannelsen, av elektrodene. Ved tilstrekkelig stor spesifikk flatemotstand for elektrodene kan det som væske også benyttes en i og for seg kjent føleele-ment -væske, f. eks. en alkalihalogenid-oppløsning i en alkohol. Alt etter anvendelsesformål for føleelementet fører .de mellom organiske oppløsninger og kvikksølv bestående forskjeller. 1 spesifikk vekt, viskositet, nettdannelse osv. til valg av den ene eller den andre væske, hvorved det er. gitt en ny mulighet for en optimal tilpasning av føleelementet til anvendelsesformålet. As a liquid it can. is used, mercury, whereby however certain metals, such as gold and silver, are excluded from the formation of the electrodes. If the specific surface resistance of the electrodes is sufficiently large, a sensor element liquid known per se can also be used as liquid, e.g. an alkali halide solution in an alcohol. Depending on the intended use of the sensing element, there are differences between organic solutions and mercury. 1 specific weight, viscosity, net formation, etc. to choose one or the other liquid, whereby it is. given a new opportunity for optimal adaptation of the sensing element to the purpose of application.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives ved hjelp av ut f ørelseseksempler. som er fremstilt på tegningen, som viser: fig. 1 en første utførelsesform for et føleelement i snitt, med av tynnsjikt bestående elektroder, lederbaner. og elektrodetilkoblinger, In the following, the invention will be described in more detail using examples of invention. which is depicted in the drawing, which shows: fig. 1 a first embodiment of a sensing element in section, with electrodes consisting of a thin layer, conductor tracks. and electrode connections,

fig. 2 kuvetten til f øleelementet på. fig. 1 i snitt, med av oversiktsgrunner sterkt, forstørret inntegnet sjikttykkelse. for fig. 2 the cuvette of the filter element on. fig. 1 in section, with, for reasons of overview, the layer thickness shown strongly enlarged. for

tynnsjiktene,the thin layers,

fig. 3 tildekningen av føleelementet. på fig. 1 i snitt, med av oversiktsgrunner sterkt, forstørret inntegnet sjikttykkelse for tynnsjiktene , fig. 3 the covering of the sensing element. on fig. 1 in section, with, for reasons of overview, the layer thickness for the thin layers strongly enlarged,

fig. 4 tildekningen av føleelementet. ifølge fig. 1 i et oppriss som viser en første utførelsesform for elektrodene, . fig. 5 tildekningen av føleelementet på fig. 1 i et. oppriss som viser en andre utførelsesform for elektrodene, fig. 4 the covering of the sensing element. according to fig. 1 in an elevation showing a first embodiment of the electrodes, . fig. 5 the covering of the sensing element in fig. 1 in a. elevation showing a second embodiment of the electrodes,

fig. 6 en andre utførelsesform for et føleelement i snitt, med av tynnsjikt bestående elektroder, lederbaner. og elektrodetilkoblinger. fig. 6 shows a second embodiment of a sensor element in section, with electrodes consisting of a thin layer, conductor tracks. and electrode connections.

I det følgende vedrører eksempel I fig. 1, 2, 3 og 4.. Eksempel II vedrører særlig fig. 4.. Eksempel III vedrører, særlig, fig. 5,. og likeledes vedrører eksemplene. IV og V. fig. 5. Eksempel VI ved-rører spesielt fig. 6. På alle tegninger blir det. benyttet, de samme henvisningstall for de samme .elementer. In the following, example I relates to fig. 1, 2, 3 and 4.. Example II particularly relates to fig. 4.. Example III relates, in particular, to fig. 5,. and likewise relate to the examples. IV and V. fig. 5. Example VI relates in particular to fig. 6. On all drawings it will be. used, the same reference numbers for the same .elements.

Eksempel IExample I

Ifølge, fig. 1, 2,. 3 og 4 består et føleelement i form av en rundlibelle av en kuvette .1 og en tildekning 2 som sammenføyet og sammenkittet danner beholderen for f øleelementet., hvorved, i normalstilling tildekningen vil komme til å ligge over kuvetten og i det vesentlige vannrett. Begge deler er fremstilt av hårdglass ("Pyrex"). Kuvetten er tilnærmet et sylindrisk hullegeme med bunn, hvis diameter innvendig er. 24 mm og utvendig 28. mm. På et sted ved forbindel-sen mellom sylinderen 11 og bunnen 12 er det. anordnet en avsmeltbar ifyllingsstuss 3. Bunnen 12 er ca. 2 mm tykk. Den øvre kant 13 til sylinderen 11 er likeledes slipt. Tildekningen 2 er tilnærmet en flat sylinder, hvis øvre side 21 er plan og hvis nedre side 22 er slipt og polert som kuleavsnitt med 360 mm radius. Målt langs den sylindriske kant 23 har man en høyde på 3 mm. Diameteren er. 28 mm, slik at kuvetten 1 og tildekningen 2 i ytre diameter føyer seg eksakt til hverandre. According to fig. 1, 2, . 3 and 4, a sensing element in the form of a round vial consists of a cuvette .1 and a cover 2 which, joined and put together, forms the container for the sensing element., whereby, in the normal position, the cover will lie above the cuvette and essentially horizontal. Both parts are made of hard glass ("Pyrex"). The cuvette is approximately a cylindrical hollow body with a bottom, whose inside diameter is 24 mm and outside 28. mm. At a place at the connection between the cylinder 11 and the base 12 it is. provided with a meltable filling nozzle 3. The bottom 12 is approx. 2 mm thick. The upper edge 13 of the cylinder 11 is likewise ground. The cover 2 is approximately a flat cylinder, whose upper side 21 is flat and whose lower side 22 is ground and polished as a spherical section with a radius of 360 mm. Measured along the cylindrical edge 23, there is a height of 3 mm. The diameter is 28 mm, so that the outer diameter of the cuvette 1 and the cover 2 fit exactly together.

Alle elektroder 40, 44 består av to ved pådamping over hverandre påførte sjikt, nemlig et nedre ca. 0,15/U tykt sjikt 4l av 50:50 nikkel-kromlegering og et øvre ca. 0,02^u tykt gullsjikt 42. Lederbanene 43, 45 består av det samme tynnsjiktmateriale og er ikke tildekket.. Basiselektroden 44 utstrekkes over hele bunnen 12 i det indre av kuvetten 1, og en 1 mm bred lederbane 45 fører fra basiselektroden langs en indre mante Hin je på sylinderen 11 over kanten 13 og langs den ytre mantellinje til.en omtrent i halv høyde anbragt flekk 46 med. 5 mm-diameter som tjener som elektrodetilkobling. Fire sir-'kelformede elektroder 40 med 7 mm diameter, er. påført på den nedre side av tildekningen 2 .i firkant méd. hver gang 7 mm avstand fra sentrum på en elektrode til sentrum for tildekningen. Fra hver. elektrode 40 løper, det radielt utover en 1 mm bred lederbane 43 som utstrekker sgg over den' tilsvarende mantellinje på kanten 23 over den øvre side 21 til tildekningen 2 til en flekk 47 på 5 mm diameter som tjener som elektrodetilkobling. All electrodes 40, 44 consist of two layers applied on top of each other by evaporation, namely a lower approx. 0.15/U thick layer 4l of 50:50 nickel-chromium alloy and an upper approx. 0.02^u thick gold layer 42. The conductor tracks 43, 45 consist of the same thin layer material and are not covered. The base electrode 44 extends over the entire bottom 12 in the interior of the cuvette 1, and a 1 mm wide conductor track 45 leads from the base electrode along a inner mantle Hin je on the cylinder 11 above the edge 13 and along the outer mantle line to a spot 46 placed approximately at half height with 5 mm diameter that serves as the electrode connection. Four circular electrodes 40 with 7 mm diameter are. applied to the lower side of the cover 2 .in square méd. each time 7 mm distance from the center of an electrode to the center of the covering. From each. electrode 40 runs, radially beyond a 1 mm wide conductor path 43 which extends across the corresponding mantle line on the edge 23 over the upper side 21 of the cover 2 to a spot 47 of 5 mm diameter which serves as an electrode connection.

Kuvetten 1 og tildekningen 2 er kittet, fast til hverandre ved hjelp av en vanlig epoksyharpiks. 5 ('.'Araldit"). Den derved- danne-.de beholder er fylt med en 1,5 prosentig oppløsning av LiCl i etanol 6, hvorved det blir tilbake en gassboble 7 som ved romtemperatur har en diameter på ca. 14 mm. I en optimal brokobling blir ved romtemperatur og en matespenning på ± volt (400 Hz), typisk oppnådd en lineær karakteristikk på 50 mv/mrad - 10 %. The cuvette 1 and the cover 2 are puttyed, fixed to each other by means of a common epoxy resin. 5 ('.'Araldit"). The resulting container is filled with a 1.5 percent solution of LiCl in ethanol 6, whereby a gas bubble 7 remains which at room temperature has a diameter of approx. 14 mm In an optimal bridge connection, at room temperature and a supply voltage of ± volts (400 Hz), a linear characteristic of 50 mv/mrad - 10% is typically achieved.

Eksempel IIExample II

Ifølge fig. 4 :.er et føleelement utformet, i samsvar med eksempel I, men avviker deri at diameteren til de på tildekningen på-førte, fire elektroder er 5 mm og diameteren til gassboblen er ca.. According to fig. 4:.is a sensing element designed in accordance with example I, but differs in that the diameter of the four electrodes applied to the cover is 5 mm and the diameter of the gas bubble is approx.

16 mm. Det blir oppnådd en typisk lineær kjent karakteristikk på 16 mm. A typical linear known characteristic is obtained on

140. mv/mrad - 10140. mv/mrad - 10

Eksempel III .Example III.

Ifølge fig. 5 er et. føleelement oppbygget, som i eksempel I, men avviker fra dette ved at det blir benyttet en annen elektrode-form for de fire på tildekningen påførte elektroder. Disse elektroder blir avledet av den loddrette projeksjon av en plan firkant, som har to rette og parallelle sider, med 6 mm lengde i 4 mm avstand fra hverandre og to sirkelbueformede sider med 7 mm radius. Den største avstand mellom to overfor hverandre liggende elektroder er 8 mm, slik at den fremre'sirkelbueformede side på en elektrode ligger, på den samme sirkel som den bakre sirkelbueformede^side på den motsatt liggende elektrode. Diameteren til gassboblen er ved romtemperatur ca. According to fig. 5 is one. sensing element constructed, as in example I, but deviates from this in that a different electrode shape is used for the four electrodes applied to the cover. These electrodes are derived from the vertical projection of a planar square, having two straight and parallel sides, 6 mm in length 4 mm apart and two arcuate sides of 7 mm radius. The greatest distance between two opposite electrodes is 8 mm, so that the front arc-shaped side of one electrode lies on the same circle as the rear arc-shaped side of the opposite electrode. The diameter of the gas bubble at room temperature is approx.

14 mm. Det blir oppnådd en typisk lineær karakteristikk på 60 mv/mrad - 10 %. 14 mm. A typical linear characteristic of 60 mv/mrad - 10% is achieved.

Eksempel IVExample IV

Et føleelement er oppbygget i samsvar med eksempel III, men avviker, herfra ved. at det blir benyttet andre dimensjoner for elektrodene. Lengden til de rette sider er 4,1 mm,- slik at de sirkel bueformede sider til elektrodene ikke ligger på de samme sirkler. Det blir oppnådd en typisk lineær karakteristikk på 160 mv/mrad - 10 %. A sensing element is constructed in accordance with example III, but deviates from here by. that other dimensions are used for the electrodes. The length of the straight sides is 4.1 mm, so that the arc-shaped sides of the electrodes do not lie on the same circles. A typical linear characteristic of 160 mv/mrad - 10% is achieved.

Eksempel- VExample- V

Et føleelement' er. oppbygget som i eksempel IV, men avviker . fra dette ved at tildekningen består av silicium som er overtrukket med et. 0,2^u tykt, termisk tilveiebragt elektrisk isolerende oksydsjikt. Det. blir oppnådd de samme resultater som i eksempel IV. A sensing element' is. constructed as in example IV, but differs. from this in that the covering consists of silicon which is coated with a 0.2^u thick, thermally provided electrically insulating oxide layer. The. the same results as in Example IV are obtained.

Eksempel VIExample VI

Ifølge fig. 6 er et føleelement bygget opp som i eksempel III, men avviker fra dette ved at basiselektroden og lederbanene består av rent nikkel, mens de 'fire på tildekningen påførte elektroder, består av et. 0,01^u tykt sjikt av en 80:20 nikkel-kromlegering og at det som væske benyttes kvikksølv. I normalstilling vil tildekningen 2 ligger under, kuvetten 1. Kvikksølvet danner på tildekningen en According to fig. 6 is a sensing element constructed as in example III, but differs from this in that the base electrode and the conductor paths consist of pure nickel, while the four electrodes applied to the cover consist of a 0.01^u thick layer of an 80:20 nickel-chromium alloy and that mercury is used as liquid. In the normal position, the cover 2 will lie below, the cuvette 1. The mercury forms on the cover a

væskedråpe 8 med ca. 14 mm diameter. Det. blir oppnådd en tilnærmet, liquid drop 8 with approx. 14 mm diameter. The. is obtained an approximate,

■lineær karakteristikk på 50 mv/mrad. ■linear characteristic of 50 mv/mrad.

Claims

1.. Sensing element for determining deviations from the solder line by measuring an electrical impedance that changes depending on an edge position between flat-shaped electrodes that are in contact with. a liquid arranged in a container and which is. connected with each external connectable electrode connection, characterized in that it. at least on an electrically insulating surface of a wall part of the container facing the liquid is an electrode designed as a thin layer.

2. Sensing element according to claim 1, characterized in that the basic body of the mentioned wall part consists of electrically conductive material and that this body is coated with a thin layer of electrically insulating material at least on the side facing the liquid to form the insulating surface.

3. Sensing element according to claim 1, characterized in that at least two flat-shaped electrodes are arranged in a mirror image form of a. in the sensor element's normal position vertical plane, whereby the outline of an electrode surface corresponds to the right-angled projected outline of a flat square on the surface of the wall part, whose corners determine a rectangle, two of which to the plane of symmetry. vertical sides form two sides, in the aforementioned square, while the upper sides of the square are formed by arcs of circles with concavities facing the plane of symmetry.

4..- Sensing element according to claim 3" characterized in that all circular arcs have equal radii, and that the circular arc-shaped sides of the two electrodes in pairs form arcs of two equal circles that intersect in the plane of symmetry.

5" Sensing element according to claim 1, characterized in that an electrode is electrically connected to an associated electrode connection by means of a conductor path which is applied as a thin layer on electrically insulating surface parts of components of the sensing element that can be joined to the container.

6. Sensor element according to claim 1, characterized in that, in the absence of liquid, the electrical resistance between two places on an electrode surface is large in relation to the resistance when making contact between these places, with the help of liquid.