DE1498819B2

DE1498819B2 - Vorrichtung zur Bestimmung einer charakteristischen Eigenschaft eines Materials

Info

Publication number: DE1498819B2
Application number: DE1498819A
Authority: DE
Inventors: Clyde W. Columbus Ohio Baird (V.St.A.)
Original assignee: Industrial Nucleonics Corp Columbus Ohio (vsta)
Current assignee: Industrial Nucleonics Corp Columbus Ohio (vsta)
Priority date: 1963-02-18
Filing date: 1964-01-17
Publication date: 1974-09-26
Also published as: DE1498819A1; DE1498819C3; US3241062A; GB1060861A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung einer von der Dielektrizitätskonstanten abhängenden charakteristischen Eigenschaft eines Materials, mit einer eine kapazitive Meßsonde, eine Abgleichimpedanz und einen Phasenumkehrverstärker enthaltenden Meßschaltung, mit zwei Oszillatoren zur Speisung der Meßschaltung bei zwei unterschiedlichen Frequenzen, mit einem zwischen der Meßschaltung und den Oszillatoren angeordneten rückgekoppelten Verstärker.

Es ist bereits eine zur Feuchtigkeitsmessung dienende Schaltung bekannt, bei der zwei Generatoren zum Erzeugen zweier Wechselspannungen unterschiedlicher Frequenz vorgesehen sind, deren Ausgänge miteinander verbunden sind, bei der die Meßsignale beider Frequenzen in Filtern getrennt und das Verhältnis dieser Signale gebildet wird und mit dem so erhaltenen Signal ein Steuerungsvorgang ausgelöst wird (britische Patentschrift 815 000).

Des weiteren ist eine Meßanordnung zur Bestimmung der dielektrischen Eigenschaften von Materialien bekannt, wobei Temperaturschwankungen in dem zu messenden Dielektrikum kompensiert werden. Eine derartige Anordnung weist einen mit veränderlicher Frequenz arbeitenden Oszillator auf. Die Frequenz kann einerseits durch einen veränderbaren Kondensator und andererseits durch Spannungsänderungen an einer Diode gesteuert werden, die abhängig von der angelegten Spannung eine veränderbare Kapazität besitzt. In einem Resonanzkreis mit einer Induktivität ist ein Meßkondensator eingeschaltet. Wenn die Temperatur des dielektrischen Materials im Meßkondensator von einer vorgegebenen Nenntemperatur, auf die die Anordnung geeicht ist, abweicht, tritt auf Grund des Einflusses der Temperaturänderung auf das dielektrische Material ein Fehler auf. Um diesen Fehler zu komensieren, wird bei der bekannten Anordnung vorgeschlagen, eine Temperaturkompensationsschaltung zu verwenden. Ändert sich die Temperatur gegenüber der vorgegebenen Temperatur, wird durch die Temperaturkompensationsschaltung eine kleine Gleichstromverlagerungsspannung der Modulationsspannung überlagert und die Frequenz des Oszillators geändert. Eine derartige Anordnung ist auf Grund der Änderungen in der Masse eines Materials zwischen den Platten des Meßkondensators einem Fehler unterworfen, insbesondere, wenn das Material ein festes Material, z. B. plattenförmiges Material ist, das den Raum zwischen den Kondensatorplatten nicht vollständig ausfüllt (USA.-Patentschrift 2 985 825).

Schließlich sind Servoregelungen in Verbindung mit dielektrischen Meßeinrichtungen bekannt, bei denen ein der Meßgröße proportionales Signal zur Aufzeichnung auf einen Schreiber von der Bewegung eines Potentiometerschleifers abgeleitet wird, der von einem Servomotor gesteuert wird.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer Temperaturkompensation bei einer mit zwei Frequenzen arbeitenden Meßschaltung, insbesondere zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts von Materialien, wie auch eine selbsttätige Eichung einer derartigen Schaltung.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch eine erste Einrichtung zur Messung der Temperatur an der Meßsonde, durch eine zweite Einrichtung zur Einstellung der Amplitude des von einem der beiden Oszillatoren abgegebenen Ausgangssignals, durch erste Mittel zur Anpassung der Dämpfungscharakteristik der zweiten Einrichtung an die funktionale Abhängigkeit der gesuchten dielektrischen Eigenschaft von der Temperatur, und durch weitere Mittel zur Steuerung der von der zweiten Einrichtung in die Meßschaltung eingespeisten Signalamplitude in Abhängigkeit von der mit der ersten Einrichtung gemessenen Temperatur.

In weiterer Ausgestaltung· der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die zweite Einrichtung aus zwei zueinander als auch zum Ausgang des Oszillators jeweils parallel geschalteten Potentiometern besteht, die mit mechanisch gekuppelten, verschiebbaren Anzapfungen versehen sind, daß die ersten Mittel aus jedem der beiden Potentiometer jeweils parallel geschalteten Widerständen bestehen, daß eine von den Ausgangssignalen der Meßschaltung beaufschlagte erste Servoeinrichtung zur Steuerung der Einstellung der Potentiometeranzapfungen zwecks Unterdrückung der die erste Servoeinrichtung beaufschlagenden Signale vorgesehen ist, daß eine Registriereinrichtung mit den Potentiometeranzapfungen, deren Stellung ein Maß für die gesuchte Eigenschaft ist, gekoppelt ist, und daß die weiteren Mittel eine Abgleichschaltung enthalten, die mit der ersten Einrichtung zur Messung der Temperatur an der Meßsonde zusammengeschaltet ist.

Des weiteren wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß zwischen der Meßschaltung und der ersten Servoeinrichtung Filter- und Demodulatorschaltkreise zur Erzeugung eines der Differenz der bei den beiden Frequenzen am Ausgang der Meßschaltung auftretenden Signale entsprechenden Gleichstromsignale vorgesehen sind, daß die weiteren Mittel ein zwischen die Anzapfungen der beiden ersten Potentiometer geschaltetes drittes Potentiometer enthalten, das eine dritte verschiebbare Anzapfung aufweist, deren Stellung durch eine zweite, ebenfalls in den weiteren Mitteln enthaltene und von der Abgleicheinrichtung beaufschlagte zweite Servoeinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur an der Meßsonde derart steuerbar ist, daß ein durch Temperaturänderungen am Ausgang der Schaltkreise auftretendes Gleichstromdifferenzsignal zum Verschwinden gebracht wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch Verwendung zweier Frequenzen, die dem Meßkondensalor gleichzeitig aufgegeben werden, die z. B. im Falle der Anordnung nach USA.-Patentschrift 2 985 825 auftretende Schwierigkeit überwunden. Dabei wird ein Quotientenmesser zur Berechnung des Verhältnisses der Signale, die aus dem Meßkondensator bei den beiden Frequenzen gewonnen werden, verwendet. Dieser Quotientenmesser arbeitet in der Weise, daß die Amplitude des Oszillators niedrigerer Frequenz kontinuierlich erneut eingestellt wird, so daß die tatsächliche Amplitude der Signale S Index H und S Index L aufrechterhalten wird, die aus dem Meßkondensator mit dem Wert 1 abgeleitet werden, während dann, wenn der Ausgang des Oszillators niedrigerer Frequenz nicht erneut eingestellt würde, das Signal S Index L niedrigerer Frequenz zu bestimmten Zeiten mehr als 100 Mal größer wäre als das Signal S Index H höherer Frequenz, während zu anderen Zeiten die Signale die gleiche Amplitude haben könnten. Die Vorrichtung nach vorliegender Erfindung arbeitet somit stabil und exakt.

Auch ist im Falle vorliegender Erfindung ohne Bedeutung, ob einer oder beide der Oszillatoren ihre Schwingungsamplitude ändern, weil dies auf einfache Weise durch Verwendung eines Potentiometers korrigiert werden kann. Schließlich kann auch die Temperaturkompensationsfunktion der Einstellvorrichtung für den Oszillatorausgang aufgegeben werden, beispielsweise dadurch, daß die Schleifdrahtpotentiometer doppelt ausgeführt sind, wobei einer für eine hohe Temperaturfunktion und der andere für eine niedrige Temperaturfunktion ausgelegt ist und eine weitere Einstellung auf die Temperatur am Meßkondensator zur Auswahl des geeigneten Gemisches der Hochtemperatur- und Niedertemperaturfunktionen anspricht.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung an Hand zweier Ausführungsbeispiele erläutert.

F i g. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der mit zwei Frequenzen arbeitenden Meßanordnung;

F i g. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 1, bei der eine Temperaturkompensation und eine selbsttätige Eichung vorgesehen sind.

Bei bestimmten Meßvorgängen hat es sich als zweckmäßig und wünschenswert erwiesen, Frequenzen von 100 und 100 kHz zu verwenden. Der Ausgang eines der Oszillatoren 10, 12 vorzugsweise des Oszillators 12 niedriger Frequenz, wird von einer Anzapfung 14 eines Potentiometers oder Spannungsteilers 15 abgenommen, damit die Größe des Signals durch Veränderung der Potentiometereinstellung geändert werden kann. Wenn in der Beschreibung nichts anderes angegeben ist, wird das Ausgangssignal des Oszillators 12 niedriger Frequenz als das an der Anzapfung 14 auftretende Signal betrachtet. Die Signale werden, wie in der deutschen Offenlegungsschrift 1 498 815, offengelegt am 3. April 1969, erläutert, einem Wechselstromrückkopplungsverstärker 20 über entsprechende Eingangsimpedanzen 16 und 18 aufgegeben und an die Kapazitätsmeßsonde 28 gelegt, die das zu messende Material 11 aufnimmt.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird in Verbindung mit der Feuchtigkeitsmessung betrachtet. Wenn die Brücke abgeglichen ist und wenn gleiche Signale bei jeder Frequenz zugeführt werden, wenn ferner das Material 11 keine Feuchtigkeit enthält, weist das Signal S'h hoher Frequenz, das an der Klemme 29 erzeugt wird, die gleiche Amplitude wie das Signal S'_L niedriger Frequenz auf, das heißt, 5'// = S'i. Wenn Feuchtigkeit in das Material 11 eingeführt worden ist, wächst das Signal niedriger Frequenz stärker an als das Signal hoher Frequenz (S'l > S'n). Wenn nur die Masse des Materials vergrößert würde, würde sowohl das Signal hoher Frequenz, als auch das Signal niedriger Frequenz an-

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wachsen, das Verhältnis des einen Signals zum ande- Verhältnis von S_L zu 57, verdoppelt werden. Wenn

ren würde jedoch konstant bleiben. der Feuchtigkeitsgehalt des Materials so geändert

Die Signale beider Frequenzen, die an der Klemme werden soll, daß das Verhältnis von Sl zu 5// sich 37 erzeugt werden, werden einem Verstärker 40 zu- von dem Wert 1 auf den Wert 2 verändert, könnte geführt, der eine Rückkopplungsschleife über einen 5 der Ausgang des Oszillators um den Faktor 2 verKondensator 41 aufweisen kann. Der Ausgangsver- ringert werden, damit das Verhältnis auf den Wert 1 stärker 40 wirkt als Wechselstromsummierverstärker zurückgeführt wird. Dies wird von der Schaltanord- und führt die addierten Signale den Filtern 42 und 44 nung nach F i g. 1 automatisch erreicht und die Stelhoher und niedriger Frequenz zu, falls erforderlich, lung der Anzapfung 14 ist der reziproke Wert des unter zusätzlicher Verstärkung. Diese Filter 42 und io Verhältnisses von Sl zu Sn, das vorhanden gewesen 44 trennen das Signal hoher Frequenz von dem wäre, wenn die Oszillatoren den gleichen Ausgang Signal niedriger Frequenz und geben die getrennten gehabt hätten. Eine Ablesevorrichtung 56 kann mit Signale an die Modulatoren 46 und 48, die getrennte der Anzapfung über eine Verbindung 58 so gekop-Gleichstromsignale Sn und S_L ergeben, deren jedes pelt sein, daß sie die Anzapfstellung und damit den einem entsprechenden Signal hoher und niedriger 15 Feuchtigkeitsgehalt abliest. Die besondere Beziehung Frequenz S'n und S'l entspricht, die an der Klemme zwischen der Anzapfstellung und der Ableseskala 37 erscheinen. Obgleich jedes dieser Signale syste- wird durch die besondere Art und Weise bestimmt, matisch auf die Signale, die aus einem entsprechen- in der das Potentiometer 15 gewickelt ist. Die Schaltden Signalgenerator zugeführt werden, und auf die anordnung kann damit so geeicht werden, daß der Masse des Materials bezogen ist, zeigt das Verhältnis 20 Feuchtigkeitsgehalt direkt abgelesen werden kann,
dieser Signale SdSn den Feuchtigkeitsgehalt des Ma- In F i g. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform terials 11 an. In vorliegender Vorrichtung wird die- dargestellt, wobei Vorkehrungen für die Temperaturses Verhältnis nicht direkt, sondern über ein Servo- kompensation und eine selbsttätige Eichung getrofsystem gemessen, das dieses Verhältnis konstant hält, fen sind. Die Grundschaltung ist die gleiche wie in vorzugsweise auf dem Wert 1. Die Ausgangskreise 25 der Anordnung nach Fig. 1 und gleiche Teile sind der Demodulatoren einschließlich entsprechender auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Widerstände 47 und 49 können so eingestellt werden, wesentliche Unterschied liegt in dem Potentiometer daß sie eine verschiedene Verstärkung für die beiden 15, das so abgeändert worden ist, daß eine Tempe-Signale ergeben, und damit kann ein unterschied- raturkompensation erreicht wird. Die besondere Art liches konstantes Verhältnis aufrechterhalten wer- 3° und Weise, in der das Potentiometer gewickelt ist, den; vorzugsweise sind die Verstärkungsfaktoren je- bestimmt das Verhältnis zwischen dem Ablesemaßdoch gleich und das Verhältnis wird auf dem Wert 1 stab und der Anzapfungsstellung. Dies ergibt eine gehalten. geeignete Beziehung zwischen der Skalenanzeige und

Um dies zu erreichen, können die Ausgänge der dem Feuchtigkeitsgehalt. In manchen Fällen ergibt Demodulatoren einem Servoverstärker 50 zugeführt 35 die Meßschaltung nicht bei allen Temperaturen diewerden, der in üblicher Weise arbeitet und einen selben Abgleichbedingungen für ein und denselben Ausgang mit einer Amplitude und Polarität erzeugt, Feuchtigkeitsgehalt. Unter solchen Umständen würde die von der Differenz Sl-Sh zwischen den beiden die Anordnung nach F i g. 1 bei verschiedenen Stel-Gleichstromsignalen abhängen. Der Ausgang des lungen der Anzapfung 14 zum Abgleich kommen, Verstärkers 50 treibt den Servomotor 52 an, der 40 wenn die Temperatur sich erheblich ändert, und die mechanisch über eine Verbindung 54 (z. B. eine Anzeige auf der Ableseskala würde sich ändern und Welle) die Anzapfung 14 so verschiebt, daß der Aus- somit eine fehlerhafte Ablesung ergeben,
gang des Oszillators 12 niedriger Frequenz verändert Um solche Änderungen der Anzeige zu vermeiden, wird. In Abhängigkeit davon, ob das Signal S_L nied- wird das Potentiometer 15 in zwei Teilen ausgeführt, riger Frequenz kleiner oder größer als das Signal S/_{ 45 nämlich mit 15« und 15t. Das Potentiometer 15// hoher Frequenz ist, ist die Polarität des Ausgangs des besteht aus einem Schleifdraht 60 mit Parallelwider-Servoverstärkers 50 so gewählt, daß der Motor 52 in ständen 62, die Abschnitten des Potentiometers pareiner Richtung umläuft, bei der die Anzapfung 14 allel geschaltet sind, um diesem die entsprechende nach oben oder unten verschoben wird, so daß der Charakteristik bei einer hohen Temperatur, vorzugs-Ausgang des Oszillators 12 niedriger Frequenz soweit 5° weise etwas höher als die höchste Temperatur, die vergrößert oder verkleinert wird, wie notwendig ist, normalerweise bei den durchgeführten Messungen um den Unterschied zwischen den beiden Gleich- auftritt, zu verleihen. Veränderliche Widerstände 64 Stromsignalen zu verringern. Solange die beiden Si- und 66 dienen zur Einstellung der oberen und untegnale verschieden sind, wird die Anzapfung ver- ren Grenzen der Änderungen des Potentiometers, schoben. Sind die beiden Signale gleich, ist das 55 wodurch der Meßbereich festgelegt wird. Würde die Servosystem abgeglichen und die Anzapfung 14 ist Anordnung bei der vorerwähnten hohen Temperatur an der Stelle auf dem Schleifdraht angelangt, die die arbeiten, würde eine Anzapfung 14# am Potentioentsprechende Ausgangsamplitude des Oszillators 12 meter 15// eine Einstellung vornehmen, wie dies vorergibt, damit dieser Abgleich erzeugt wird. Die Stel- stehend für die Anzapfung 14 in Verbindung mit lung der Anzapfung zeigt diesen Ausgang an und ^6o F i g. 1 beschrieben ist, und es würde eine entgibt auch die Feuchtigkeit an, wie im folgenden ge- sprechende Anzeige des Feuchtigkeitsgehalts an der zeigt wird. Vorrichtung 56 abgelesen werden. In ähnlicher Weise

Das Verhältnis von S_L zu 57/ zeigt den Feuchtig- besteht das Potentiometer 15/, aus einem Schleifdraht keitsgehalt des zu messenden Materials an. Bei einer 61, Parallelwiderständen 63 und veränderlichen Wivon der Anmelderin vorgeschlagenen Anordnung ⁶5 derständen 65 und 67, die das entsprechende Potenweisen die Ausgänge der beiden Oszillatoren gleiche tiometer für eine niedrige Temperatur ergeben, vorAmplituden auf. Würde der Ausgang des Nieder- zugsweise etwas niedriger als die niedrigste Tempefrequenzoszillators verdoppelt werden, würde das ratur, die gewöhnlich bei den durchzuführenden

Messungen auftritt. Die Anzapfung 14t würde sich in ähnlicher Weise auf die entsprechende Stellung für die vorerwähnte niedrige Temperatur einstellen. Die Anzapfungen 14t und 14// werden mechanisch als Einheit durch eine Verbindung 54 verschoben. Somit ist das Signal aus der Anzapfung 14/, bei der niedrigen Temperatur und das Signal 14_W bei der hohen Temperatur, sowie in ihrem Wert dazwischenliegende Signale bei dazwischenliegenden Temperaturen geeignet.

Damit die entsprechende Charakteristik für dazwischenliegende Temperaturen erreicht wird, ist ein Potentiometer 68 zwischen Anzapfungen 14// und 14i eingeschaltet, das den entsprechenden Teil der Signale jeweils aufnimmt. Das heißt, bei hohen Temperaturen wird die Anzapfung 70 in die Nähe des mit der Anzapfung 14« verbundenen Endes verschoben, damit mehr von dem Signal an der Anzapfung 14// aufgenommen wird und somit weniger von dem Signal an der Anzapfung 14t. Bei tiefen Temperaturen verschiebt sich die Anzapfung 70 in die Nähe des anderen Endes, um mehr von dem Signal an der Anzapfung 14/, aufzunehmen. Zur Steuerung der Stellung der Anzapfung 70 in Abhängigkeit von der Temperatur ist eine Abfühleinrichtung 72, die ein temperaturempfindlicher Widerstand sein kann, in die Nähe der Meßsonde 28 und des zu messenden Materials 11 gebracht. Die Temperaturabfühleinrichtung ist mit einer Meßvorrichtung verbunden, die vorzugsweise eine selbstabgleichende Temperaturbrücke 74 mit einem Abgleichpotentiometer 76 ist, das über eine Vorrichtung 77, z. B. eine Welle, von einem Servomotor 78 betätigt wird. Letzterer seinerseits wird von dem Ausgang des Servoverstärkers 80 beaufschlagt, der die Unsymmetrie der Temperaturbrücke verstärkt. In üblicher Weise stellt die Brücke 74 sich selbst auf den Ausgleich ein, wobei die Stellung der Welle 77 die Temperatur anzeigt. Gleichzeitig ist die Welle 77 mit der Vorrichtung 82 verbunden, die ebenfalls eine Welle sein kann, welche an die Anzapfung 70 angeschlossen ist. Wenn die Temperatur an der Sonde sich ändert, wird die Anzapfung 70 so verschoben, daß sie das entsprechende Signal aufnimmt und zur Sonde weiterleitet. Die Ablesevorrichtung 56 liest auch dann genau ab, wenn die Temperatur sich ändert.

Um die Meßanordnung zu eichen, ist ein Kondensator 84 an die Sondenkapazität 28 an Stelle des Materials 11 gelegt. Dieser geeichte Kondensator weist vorzugsweise eine Kapazität auf, die der Änderung der Sondenkapazität äquivalent ist, wenn Material an der Sonde während des Meßvorgangs vorhanden ist. Unter diesen Bedingungen sollen die Ausgangssignale Sh und Sr, gleich sein, wobei gleiche Eingangssignale aus den Oszillatoren 10 und 12 vorliegen, vorausgesetzt, daß die Anordnung bei allen Frequenzen gleich anspricht, das heißt, daß die Anordnung bei vollem Ausgang des Potentiometers 15 abgeglichen sein soll. In dem Fall, daß das System nicht so abgeglichen ist, soll der Eingang des Potentiometers 15 geändert werden, um die Anordnung abzugleichen. Vorzugsweise wird die Anordnung von Zeit zu Zeit nachgeeicht. Hierfür ist eine Zeitschaltvorrichtung 86 vorgesehen, die einen Schalter 88 periodisch über eine Verbindung 90, z. B. eine Welle oder einen Stößel, betätigt. Der Schalter arbeitet in der Weise, daß er den Kondensator 84 parallel zur Sonde 28 legt. Gleichzeitig betätigt die Zeitschaltvorrichtung einen Schalter 92 und verbindet die Eingangsimpedanz 18 niedriger Frequenz mit dem vollen Ausgang des Potentiometers 15. Ebenfalls gleichzeitig beeinflußt die Zeitschaltvorrichtung 86 den Schalter 94 in der Weise, daß sie den Ausgang des Verstärkers 50 an einen Servomotor 96 koppelt, der über eine Verbindung 97, z. B. eine Welle, wirkt, um die Stellung einer Anzapfung 98 auf einem Widerstand 100 zu verändern.

Die Anzapfung 98 ist wie die Anzapfung 14 der Meßanordnung angeordnet und bewirkt, daß der volle Ausgang des Potentiometers der geeignete Wert ist, der zum Abgleich der Schaltung mit reiner Kapazität parallel zur Sonde erforderlich ist. Die Schaltung ist somit für eine Standardmessung genormt und andere Messungen können relativ hierzu durch entsprechende Beziehung zwischen Potentiometer 15 und Ablesevorrichtung 56 vorgenommen werden.

Gleichzeitig beeinflußt die Zeitschaltvorrichtung 86 einen Schalter 102, der einen Motor 104 einschaltet. Dieser Motor läuft in einer solchen Richtung um, daß er eine Antriebsvorrichtung 106 treibt, die in Form von Wellen und Zahnrädern ausgebildet sein kann, damit die Sonde 28 von dem Material 11 abgenommen wird, so daß die Eichung erreicht wird, ohne daß Material an der Sonde vorhanden ist. Wenn die Sonde entfernt ist, ist nur der Eichkondensator 84 parallel zur Probe geschaltet und die Eichung wird ohne Beeinflussung durch das zu messende Material erreicht.

Ist ausreichend Zeit verstrichen, daß die Eichung durchgeführt ist, betätigt die Zeitschaltvorrichtung 86 Schalter 95, 88, 102 und 92, um die Schaltung in den Meßzustand zu versetzen. Der Schalter 94 verbindet den Servoverstärker 50 mit dem Meßservomotor 52. Der Schalter 88 trennt den Kondensator 84 von seiner Stellung parallel zu der Sonde und erdet eine Seite des Kondensators. Der Schalter 102 schaltet den Motor 104 ein, so daß dieser in entgegengesetzter Richtung umläuft und die Sonde an das zu messende Material zurückbringt. Der Schalter 92 verbindet die Eingangsimpedanz 18 mit den Ausgangsanzapfungen des Potentiometers 15; die Messung wird dann automatisch fortgesetzt, bis der nächste Eichvorgang durch die Zeitschaltvorrichtung 86 eingeleitet wird.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abänderungen möglich; obgleich z. B. die Sonde als Kapazitätssonde bezeichnet ist, kann die Dielektrizitätskonstante des zu messenden Materials eine imaginäre Komponente (eine Widerstandskomponente) aufweisen, und die Sondenelektroden brauchen nicht gegenüber dem zu messenden Material isoliert zu sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung einer von der Dielektrizitätskonstanten abhängenden charakteristischen Eigenschaft eines Materials, mit einer eine kapazitive Meßsonde, eine Abgleichimpedanz und einem Phasenumkehrverstärker enthaltenden Meßschaltung, mit zwei Oszillatoren zur Speisung der Meßschaltung bei zwei unterschiedliehen Frequenzen, mit einem zwischen der Meßschaltung und den Oszillatoren angeordneten rückgekoppelten Verstärker, gekennzeichnetdurch eine erste Einrichtung (72) zur Messung der Temperatur an der Meßsonde (28), durch eine zweite Einrichtung (15h, 15z:, 14«, 14^,) zur Einstellung der Amplitude des von einem der beiden Oszillatoren (12) abgegebenen Ausgangssignals, durch erste Mittel (62, 63) zur Anpassung der Dämpfungscharakteristik der zweiten Einrichtung an die funktionale Abhängigkeit der gesuchten dielektrischen Eigenschaft von der Temperatur, und durch weitere Mittel (68, 70, 74, 76, 77, 78, 80, 82) zur Steuerung der von der zweiten Einrichtung (15//, 15l, 14//, 14/,) in die Meßschaltung (20, 34, 28, 26, 24, 30, 32) eingespeisten Signalamplitude in Abhängigkeit von der mit der ersten Einrichtung (72) gemessenen Temperatur.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung aus zwei zueinander als auch zum Ausgang des Oszillators (12) jeweils parallel geschalteten Potentiometern (15// bzw. 15l) besteht, die mit mechanisch gekuppelten, verschiebbaren Anzapfungen (14// bzw. 14/,) versehen sind, daß die ersten Mittel aus jedem der beiden Potentiometer (15//, 15i) jeweils parallel geschalteten Widerständen (62 bzw. 63) bestehen, daß eine von den Ausgangssignalen der Meßschaltung (20, 34, 28, 26, 24, 30, 32) beaufschlagte erste Servoeinrichtung (52, 54) zur Steuerung der Einstellung der Potentiometeranzapfungen (14h, 14_t) zwecks Unterdrückung der die erste Servoeinrichtung (50, 52, 54) beaufschlagenden Signale vorgesehen ist, daß eine Registriereinrichtung (56) mit den Potentiometeranzapfungen (14//, 14t), deren Stellung ein Maß für die gesuchte Eigenschaft ist, gekoppelt ist, und daß die weiteren Mittel eine Abgleichschaltung (74) enthalten, die mit der ersten Einrichtung (72) zur Messung der Temperatur an der Meßsonde (28) zusammengeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Meßschaltung (20, 34, 28, 26, 24, 30, 32) und der ersten Servoeinrichtung (52, 54) Filter- und Demodulatorschaltkreise (42, 44, 46, 48, 47, 49, 50) zur Erzeugung eines der Differenz der bei den beiden Frequenzen am Ausgang der Meßschaltung auftretenden Signale entsprechenden Gleichstromsignale vorgesehen sind, daß die weiteren Mittel ein zwischen die Anzapfungen (14//, 14*,) der beiden ersten Potentiometer (15//, 15l) geschaltetes drittes Potentiometer (68) enthalten, das eine dritte verschiebbare Anzapfung (70) aufweist, deren Stellung durch eine zweite, ebenfalls in den weiteren Mitteln enthaltene und von der Abgleicheinrichtung (74) beaufschlagte zweite Servoeinrichtung (80, 78, 76, 77, 82) in Abhängigkeit von der Temperatur an der Meßsonde (28) derart steuerbar ist, daß ein durch Temperaturänderungen am Ausgang der Schaltkreise (42, 44, 46, 48, 47, 49, 50) auftretendes Gleichstromdifferenzsignal zum Verschwinden gebracht wird.