DE1963598A1 - Device for determining the concentration in gas mixtures by measuring the magnetic susceptibility - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration in Gasgemischen durch Messung der magnetischen Suszeptibilität.Device for determining the concentration in gas mixtures Measurement of the magnetic susceptibility.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration in Gasgemischen durch Messung der magnetischen Suszeptibilität. Derartige Vorrichtungen sind zu entnehmen aus dem Handbuch Messen und Regeln in der chemischen Technik von Hengstenberg, Sturm und Winkler 1964, S. 527 - 544.The invention relates to a device for determining the Concentration in gas mixtures by measuring the magnetic susceptibility. Such Devices can be found in the manual Measurement and control in chemical Technology by Hengstenberg, Sturm and Winkler 1964, pp. 527 - 544.

Des weiteren seien die Patentschriften DP 1079859 (Hummel), US -Patent 2689332 (Green) und US-Patent 2467211 ( Hornfek) benannt.Furthermore, the patent specifications DP 1079859 (Hummel), US patent 2689332 (Green) and U.S. Patent 2467211 (Hornfek).

Die Erfindung befaßt sich speziell mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration in Gasgemischen durch Messung der magnetischen Suszeptibilität, bei der in einem Magnetfeld eine möglichst unmagnetische Scheibe bewegt wird, welche Hohlräume aufweist, die mit dem Meßgas und einem Vergleichsgas gefüllt sind.The invention is particularly concerned with an apparatus for determination the concentration in gas mixtures by measuring the magnetic susceptibility, in which a disc that is as non-magnetic as possible is moved in a magnetic field, which Has cavities which are filled with the measurement gas and a reference gas.

Ein wesentlicher Nachteil der in den VS-Patentschriften be -schriebenen Verfahren ist das Auftreten einer Störm@dulation durch die im Vergleich zu einem paramagnetischen Gas bei Normaldruck hohe magnetische Volumensuszeptibilität der rotierenden Modulationsscheibe. Die bereits gemachten Vorschläge zur Beseitigung dieses Mißstandes sind aus technischen- und physikalischen Gründen unbeEriedigend. So schlägt beispielsweise Hornfek (US-Patent-Nr.2467211) die Verwendung einer unmagnetischen Scheibe vo, die er durch Kombination einer dia- und einer paramagnetischen Scheibe herstellt. Abgesehen von den damit verknüpften technologischen und fertigungstechnischen Schwierigkeiten würde ein Abgleich auf Gesamtsuszeptibilität null nur für eine bestimmte Temperatur gültig serin, da der Diamagnetismus ein anderer Temperaturverhalten als der Paramaqnetismus zeigt. Bei Green (US-Patent-Nr.2689332) wird eine Lechscheibe verwendet, bei der die Störmudtllation durch die Scheibe mittels zweier Magnetspalte in Verbindung mit einer gegenphasigen Modulation unterdrückt wird. Abgesehen von dem größeren technischen Aufwand, erfordert diese Unterdrückung.A major disadvantage of those described in the VS patents Procedure is the occurrence of a disturbance @ modulation by the compared to a high magnetic volume susceptibility of the paramagnetic gas at normal pressure rotating modulation disc. The suggestions for elimination that have already been made this deficiency are unsatisfactory for technical and physical reasons. For example, Hornfek (U.S. Patent No. 2467211) suggests the use of a non-magnetic Disk vo, which he created by combining a slide and a paramagnetic disk manufactures. Apart from the related technological and production engineering A comparison to total susceptibility would be zero for only one particular difficulty Temperature valid serine, since the diamagnetism has a different temperature behavior than the paramagnetism shows. Green (US Patent No. 2689332) uses a Lech washer used, in which the Störmudtllation through the disc by means of two magnetic gaps is suppressed in connection with an anti-phase modulation. Apart from to the This suppression requires greater technical effort.

eine sorgfältige Justierung in der Zuordnung von Modulator -scheibe zu den beiden Magnetspalten, denn die in beiden Spalten bewirkten Fluß änderungen müssen nach Amplitude und Kurvenform exakt übereinstimmen. Ferner ist hierbei zu beachten, daß Unterschiede in der Magnetspaltlänge und in der Windungszahi der Induktionswicklungen den Abgleich ebenfalls störend beeinflussen können. Darüber hinaus hat der doppelte Meßspalt eine Recluzierung des Nutzwechselflusses um den Faktor 4 zur Folge,ahgesehen von der Tatsache, daß der nutzbare Wickelraum für die Induktionsspule ganz wesentlich herabgesetzt wird.Careful adjustment in the assignment of the modulator disk to the two magnetic gaps, because the flux changes caused in both gaps must match exactly in terms of amplitude and curve shape. Furthermore, here is to note that there are differences in the magnetic gap length and in the number of turns of the induction windings can also interfere with the adjustment. In addition, it has double Measurement gap results in a reduction in the useful alternating flow by a factor of 4, see from the fact that the usable winding space for the induction coil is very important is reduced.

Die erfindungsgemäße Anordnung vermeidet eine Störmodulation durch die Modulationsscheibe praktisch vollständig. Außerdem sorgt sie in einer Ausffihrungsform (bei der rotierenden Modulationsscheibe) dafür, daß evtl. noch auftretenden geringsfügige Störmodulationen von einer um ein Mehrfaches höheren Frequenz als die NuLzmodulation sind, so daß diese Störsignale mit elektrischen Mitteln leicht unterdrückt werden können.The arrangement according to the invention avoids interference modulation the modulation disk practically completely. It also takes care of one embodiment (with the rotating modulation disc) for the fact that any minor Interference modulations of a frequency that is several times higher than the frequency modulation are so that these spurious signals are easily suppressed by electrical means can.

Dies geschieht bei der Erfindung dadurch, daß bei der oben definierten Vorrichtung jeweils die gleiche Anzahl von Hohlräumen für das Meßgas bzw. das Vergleichsgas vorhanden sind und daß ferner die Anordnung der Hohlräume so getroffen ist, daß sich im Neßspalt (den Polschuhen gegenüber) immer die gleiche Fläche bzw. das gleiche Volumen an Gesmmthnhlraum und Scheibenmaterial befindet.This is done in the invention in that in the case of the above-defined Device each have the same number of cavities for the measurement gas or the reference gas are present and that furthermore the arrangement of the cavities is made so that In the Neßspalt (opposite the pole pieces) there is always the same area or the same Volume of joint space and disc material is located.

Mit Hilfe der erfindungsgemä.ßen Ausführung konnte der prinzipielle Vorteil der Wechselfüllungsmethode, nähmlich die (abgesehen von der diamagnetischen Störung) völlige Unabhängigkeit der Messung sowohl bezüqlich der NUllpunktstabilität als auch bezüglich der Empfindlichkeitskonskonstanz von der BegleiLgas-Zusammensetzung des Meßgases, in einer technisch nutzbaren Form reallsiert werden. Die anderen Vorzüge der Wechselfüllungsmethode, wie hohe Ansprechgeschwindigkeit und Durchflußunabhängigkeit sind ebenfalls gegeben.With the help of the embodiment according to the invention, the principle The advantage of the alternate filling method, namely the (apart from the diamagnetic Disturbance) complete independence of the measurement both with regard to the zero point stability as well as with regard to the constancy of sensitivity of the accompanying gas composition of the measuring gas can be realized in a technically usable form. The other benefits the alternating filling method, such as high response speed and flow independence are also given.

In den Abb.l und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung wieiergegeben.In Fig.l and 2 is an embodiment of an inventive Arrangement as given.

Die Abb. 1 zeigt den Gesamtaufbau der Anordnung. Die Hauptteile des Aufbaues sind : a) der gleichstromerregte Magnet 1 mit Meßspalt 2, Erregerspule 3 und Induktionsspule 4 b) die mit synchroner Drehzahl (z.B. 12,5 Upm) rotierende Modulatorscheibe 5, die iiber die Welle 6 mit dem Antriebsmotor 7 verbunden ist, c) die den Meßspalt 2 und die Modulatorscheibe 5 umschließende Meßküvette 8 mit den Ein- und Austrittssutzen 9 und lo für das zu analysierende Gas, im folgenden Meßgas genannt.Fig. 1 shows the overall structure of the arrangement. The main parts of the Structures are: a) the DC excited magnet 1 with measuring gap 2, excitation coil 3 and induction coil 4 b) the one rotating at a synchronous speed (e.g. 12.5 rpm) Modulator disk 5, which is connected to the drive motor 7 via the shaft 6, c) the measuring cuvette 8 surrounding the measuring gap 2 and the modulator disk 5 the inlet and outlet nozzles 9 and lo for the gas to be analyzed, in the following Called measuring gas.

d) Die Gleichstromquelle Uo mit dem Vorwiderstand Rv zur Erzeu -gung des Erregergleichstromes io für das magnetische Gleichfeld.d) The direct current source Uo with the series resistor Rv for generation of the excitation direct current io for the magnetic direct field.

e) Der Einrichtung zur Messung der im Magneten 1 auftretenden Wechselflüsse. Sie besteht aus dem Verstärker 11, der die in der Spule 4 auftretenden Wechselspannungen verstärkt und gleichrichtet sowie dem Meßinstrument 12 zur Messung der Gleichspannungen am Verstärkerausgang.e) The device for measuring the alternating fluxes occurring in the magnet 1. It consists of the amplifier 11, which the alternating voltages occurring in the coil 4 amplified and rectified and the measuring instrument 12 for measuring the DC voltages at the amplifier output.

Die Abb.2 zeigt in einer Aufsichts- und Schnittzeichnung ver -größert den Aufbau der Modulatorscheibe 5 mit der angedeuteten Zuordnung zum Magneten 2. Die Scheibe 5 besteht aus einer kreisförmigen Kunststoffscheibe 13 (Außen-Durchmesser z.B. 50 mm, Stärke z.B. 2mm ) mit den aufgeklebten Kunststoffolien 16 und 17 von z.B. je o,2 mm Starke. Die Scheibe 13 enthält im Beispiel wie angegeben auf zwei Lochkreisen dl und d2 je 24 Bohrungen 14 und 15. Die Bohrungen eines Lochkreises sind gleich groß und mit gleichem Winkelabstand angebracht. Gemäß denAbb.2a gestrichelt eingezeichneten Durchmesse sei die Modulationsscheibe 5 in eine geradzahlige Anzahl Sektoren (im Beispiel 8) aufgeteilt, Diese seien wie durch die Kreispfeile angedeutet als Meßgassektoren M und Vergleichgassektoren V bezeichnet, Die V-Sektoren enthalten im Beispiel abgesperrte Hohlräume, die z.B. mit Stick.-stoff als Vergleichsgas, gefüllt sind. Die Hohlräume der M-Sektoren werden durch im Beispiel nicht eingezeichnete Öffnungen vom Meßgas durchströmt. Diese Öffnungen können dünne seitliche Kanäle sein oder auch feine Löcher in den Abschluß folien 16 und 17. Es ist auch möglich die Folien an den Löchern in den Meßgasse3ctoren ein - und beidseitig ganz auszusparen. Es empfiehlt sich dann diese Löcher entsprechend dem Produkt aus Volumen und Suszeptibilität der ausgesparten Folienscheibchen kleiner zu machen. Die Anordnung der Löcher in der Modulatorscheibe 5 und der Querschnitt des Meßspaltes 2 ist wie in Abb. 2a ersichtlich so aufeinander abgestimmt, daß sich im Meßspalt bei jeder Stellung der Scheibe 5 der Bleiche Hohlraumquerschnitt und demzu -folge auch das gleiche Hohlraum-Volumen und somit auch stets das gleiche Festkörper-Volumen befindet.Fig. 2 shows an enlarged plan and sectional drawing the structure of the modulator disk 5 with the indicated assignment to the magnet 2. The disc 5 consists of a circular plastic disc 13 (outer diameter e.g. 50 mm, thickness e.g. 2 mm) with the glued-on plastic films 16 and 17 from E.g. each 0.2 mm thick. In the example, the disk 13 contains two as indicated Hole circles dl and d2 each with 24 holes 14 and 15. The holes in a hole circle are the same size and attached with the same angular spacing. Dashed according to Fig. 2a The indicated diameter is the modulation disk 5 in an even number Sectors (in the example 8) divided, These are as shown by the circular arrows indicated as measurement gas sectors M and reference gas sectors V, the V sectors contain closed cavities in the example, which e.g. with nitrogen as reference gas, are filled. The cavities of the M-sectors are not shown in the example The gas to be measured flows through openings. These openings can be thin lateral channels his or also fine holes in the end foils 16 and 17. It is also possible the foils at the holes in the measuring gate - and completely cut out on both sides. It is then advisable to use these holes in accordance with the product of volume and susceptibility to make the recessed foil discs smaller. The arrangement of the holes in the modulator disk 5 and the cross section of the measuring gap 2 can be seen as in Fig. 2a coordinated in such a way that in the measuring gap at every position of the disc 5 the pale cavity cross-section and consequently the same cavity volume and thus the same solid volume is always located.

Die Funktion der Gesamtanordnung (Abb.l) sei nun näher erläutert.The function of the overall arrangement (Fig. 1) will now be explained in more detail.

Als Folge der Gleichstromerregung (Gleichstrom io und SpUle 3) wird der Meßspalt von einem magnetischen GleichEuß durchsetzt, dessen Größe von der Amperewindungszahl in der Spule 3 und vom magnetischen Widerstand des aus Magnet 1 und Meßspalt 2 bestehenden Magnetkreises abhängt. Bei einem Meßspalt von z.B. 3 mm Länge und einem Eisenweg vom ca. lo cm Länge liegt bei Verwendung eines hochpermeablen Magnetmaterials der magnetische Widerstand praktisch nur im Meßspalt. Der Widerstand des Meßspaltes wird durch die rotierende Scheibe 5 nicht verändert, wenn die Meß -gassektoren und die Vertleichssektoren das gleiche Gas enthalten.As a result of the DC excitation (DC io and Coil 3) the measuring gap is penetrated by a magnetic equal flow, the size of which depends on the number of ampere-turns in the coil 3 and the magnetic resistance of the magnet 1 and measuring gap 2 existing Magnetic circuit depends. With a measuring gap of e.g. 3 mm length and an iron path lo cm in length is when using a highly permeable magnetic material magnetic resistance practically only in the measuring gap. The resistance of the measuring gap is not changed by the rotating disk 5 if the measuring gas sectors and the equalization sectors contain the same gas.

Eine Veränderung ( Modulation) des magnetischen Widerstandes durch das Scheibenmaterial findet aufgrund des oben gesagten nicht statt.A change (modulation) of the magnetic resistance through the disk material does not take place due to the above.

Diese Feststellung ist für dieDurchführung der erfindungsgemäßen Meßmethode von atherordentlicher Bedeutung, weil praktisch alle in Frage kommenden Scheibenmaterialien (Kunsttsoff,Glas u.a.This finding is essential for the implementation of the measurement method according to the invention of utmost importance because practically all disc materials in question (Plastic, glass, etc.

nichtleitende Stoffe) eine Volumensuszeptihilität besitzen, die um den Faktor i bis lo größer ist als die von reinem Sauerstoff.non-conductive substances) have a volume susceptibility that is around the factor i to lo is greater than that of pure oxygen.

In der Praxis der Anwednung sollen jedoch Sauerstoffgehaltevon 1 Promille mit dem Gerät gemessen werden können. Wird in die Meßküvette ein Meßgas von z.B. lo % 02 in N2 eingeleitet (welches dann durch die Öffnungen in die Hohlräume der M-Sektoren eindringt) und befindet sich in den Hohlräumen des V-Sektors z.B.In practice, however, oxygen levels of 1 per mille should be used can be measured with the device. Is placed in the measuring cuvette a Sample gas of e.g. lo% 02 in N2 is introduced (which is then introduced through the openings into the Cavities of the M-sectors penetrates) and is located in the cavities of the V-sector e.g.

N2 so wird wegen der vergleichsweise hohen megnetiihen Suszeptibilität des 02 der magnetische Widerstand im Spalt 2 bei Drehung der Scheibe periodisch verändert (moduliert). Die Modulationsfrequenz (Meßfrequenz ergibt sich aus dem Produkt, aus Zahl der Sekt Xpaare und Umlauffrequenz). Sollte im vorliegendem Beispiel als FoLge von Fertigungs- und Justierfehlern dennoch - entgegen dem oben gesagten - eine Störmodulation durch das Scheibenmaterial auftreten, so liegt deren Frequenz im angegeben Beispiel bei der 6-fachen Meßfrequenz. Diese Störung ist dann leicht mittels elektrischer Sperrfilter in der Verstärkerschaltung zu eliminieren, was nicht möglich wäre, wenn die Störmodulation die gleiche Frequenz wie die Meßfrequenz besäße.N2 becomes so because of the comparatively high megnetiih susceptibility des 02 the magnetic resistance in gap 2 when the disk rotates periodically changed (modulated). The modulation frequency (measuring frequency results from the Product, from number of sparkling wine pairs and rotation frequency). Should in this example as a consequence of manufacturing and adjustment errors - contrary to what was said above - If interference modulation occurs through the pane material, its frequency lies in the example given at 6 times the measuring frequency. This disturbance is then easy using electrical blocking filters in the amplifier circuit to eliminate what would not be possible if the interference modulation had the same frequency as the measuring frequency owned.

An Stelle der Modulationsscheibe mit regelmäßig angeordneten Hohlräumen kann bei hinreichend großer Zahl der Hohlräume auch eine solche mit regellos angeordnetenHohl-räumen verwendet werden.Instead of the modulation disk with regularly arranged cavities If the number of cavities is sufficiently large, one with randomly arranged cavities can also be used be used.

Eine aus einem frittenartig gesinterten Werkstoff hergestellte Scheibe ist mit gleichem Vorteil für die Messung verwendbar, weil sich hierbei im Mittel die Unregelmäßigkeiten ausgleichen.A disc made from a frit-like sintered material can be used with the same advantage for the measurement, because here on average compensate for the irregularities.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme zur Beseitigung der durch das Grundmaterial der Modulationsscheibe bedingten Störmodualation ist die Verwednung eines Sperrfilters (imVerstärker), das auf die Störmodulationsfrequenz abgestimmt ist. Diese Frequent ergibt sich aus dem Produkt, aus Anzahl der Löcher pro Lochkreis und der Tourenzahl (Umdrehungen pro Sekunde) der Scheibe, Ein wesentliches -Merkmal der Erfindung ist, daß die Anordnung der Hohlräume so getroffen ist, daß sich im Meßspalt immer' das gleiche Gesamthohlraumvolumen befindet. Die Abb.1,2a und 2b gaben eine beispielsweise Ausführung wieder,welche zeigte, wie diese Bedingung (konstantes Hohlraumvolumen im Meßspalt) er -reicht werden kann. Die Verwendung von mehreren( evtl.sehr vielen) Holllrciumen in einem Sektor (für den Meßgassektor M bzw.Another advantageous measure for eliminating those caused by the base material The interference modulation caused by the modulation disc is the use of a blocking filter (in the amplifier) that is tuned to the interference modulation frequency. This Frequent results from the product, from the number of holes per bolt circle and the number of revolutions (Revolutions per second) of the disc, An essential feature of the invention is that the arrangement of the cavities is such that there is always' the same total void volume is located. Figures 1,2a and 2b gave an example Execution again, which showed how this condition (constant void volume in the measuring gap) can be reached. The use of several (possibly very many) Holllrciumen in a sector (for the measuring gas sector M resp.

den Vergleichsgassektor V) erbrachte hierbei den zusätzlichen Vorteil, daß die Frequenz der Störmodulation ein Vielfaches der Meßfrequenz betrug. Als weiterer Vorteil ist auch noch die Tatsache zu berücksichtngen, daß für einen durchbiegungssicheren Abschluß der Hohlräume beiRleinem Hohlraurndurchmesser eine wesentlich dünnere Folie verwendet werden kann, was wiederum zu einer Erhöhung des Meßeffektes und einer Verringerung der Störmodulation führt. Prinzipiell ist jedoch die Bedingung, konstantes Hohlraumvolumen im Meßspalt, auch mit einem Hohlraum je Sektor zu erfüllen. Die Abb. 2c und 2d geben hierzu einen Beispiel.the reference gas sector V) had the additional advantage of that the frequency of the interference modulation was a multiple of the measuring frequency. As another The advantage must also be taken into account that for a non-sagging Closure of the cavities with a small cavity diameter a much thinner film can be used, which in turn leads to an increase in the measuring effect and a Reduction of the interference modulation leads. In principle, however, the condition is constant Void volume in the measuring gap, also to be met with one cavity per sector. the Fig. 2c and 2d give an example of this.

Die mit einem Strich indizierten Elemente entsprechen hierbei den Elementen in Abb.2a und 2b. Der Prismatische Meßspalt be -sitzt einen trapezförmigen Querschnitt. Der Winkel zwischen den nicht parallen Trapezseiten ist gleich dem Sektorwinkel der Vergleichs- bzw. Meßsektroren. Im übrigen ist die Zuordnung des Meßspaltes zu der Modulatorscheibe aus der Abb. 2c zu erkennen.The elements indicated with a dash correspond to the Elements in Figures 2a and 2b. The prismatic measuring gap has a trapezoidal one Cross-section. The angle between the non-parallel sides of the trapezoid is equal to that Sector angle of the comparison or measurement sectors. In addition, the assignment of the The measuring gap to the modulator disk can be seen in Fig. 2c.

Es ist ersichtluch, daß sich bei jeder Stellung der Scheibe immer das gleiche Gesamthohlraumvolumen im Meßspalt befindet.It can be seen that in every position of the disc there is always the same total cavity volume is located in the measuring gap.

Infolge von Rundlauffehlern der Modularscheibe (bei Vorliegen einer Exzentrizität der Drehachse) können Störmodulationen dann auftreten, wenn das Hohlraumvolumen in radialer Richtung bis an den Rand des Magnetfeldes durch entsprechende Lochform ausge -dehnt wird. Letzteres erscheint im Interesse einer Erhöhung des Meßeffektes wünschenswert. Um die Bedingung,lconstantes Hohlraumvolumen im Meßspalt, auch gegenüber diesen Störungen aufrecht zu erhalten, muß das Loch so angeordnet sein, daß das gleiche Hohlraumvolumen in radialer Richtung sowohl nach innen wie nach außen über den Meßspalt hinausragt.As a result of radial run-out errors in the modular disc (if there is a Eccentricity of the axis of rotation) interference modulations can occur if the cavity volume in the radial direction up to the edge of the magnetic field through a corresponding hole shape is expanded. The latter appears in the interest of increasing the measuring effect desirable. To the condition, constant void volume in the measuring gap, also opposite To maintain these disturbances, the hole must be arranged so that the the same void volume in the radial direction both inwards and outwards the measuring gap protrudes.

Die Abb.3 und 4 zeigen eine Anordnung nach der Erfindung, bei der die Bewegung der Scheibe im Magnetfeld in Form von Schwingungen - im Beispiel als Querschwingungen - mit zweckmäßig kon -stanter Amplitude geschieht.Figures 3 and 4 show an arrangement according to the invention in which the movement of the disk in the magnetic field in the form of oscillations - in the example as Transverse vibrations - happens with an expediently constant amplitude.

Analog zu Abb.l zeigt die Abb.3,den Aufbau mit folgenden Hauptteilen a) dem glcichstromerregten Magneten 21 mit Meßspalt 22, Erregerspule 23 und Induktionsspule 24.Analogous to Fig. 1, Fig. 3 shows the structure with the following main parts a) the DC magnet 21 with measuring gap 22, Excitation coil 23 and induction coil 24.

b) der mit konstanter Frequenz (z.B. 75 Hz) und konstanter Amplitude (z.B. o,5 mm) schwingenden Modulatorscheibe 25. Diese ist über die Biegefelder 33 an der Halterung 34 befestigt. Zwecks Schwingungserregung ist minder Scheibe 25 über die Verbindung 26 ein Weicheisen-Stäbchen 27 verbunden , das sidi im inhomogenen Bereich des Wechsel feldes der Spule 28 (Wechselstromquelle 29) befindet.b) the one with constant frequency (e.g. 75 Hz) and constant amplitude (e.g. 0.5 mm) vibrating modulator disk 25. This is via the bending fields 33 attached to the bracket 34. For the purpose of vibration excitation, less disk 25 is used A soft iron rod 27 is connected via the connection 26, which is in the inhomogeneous Area of the alternating field of the coil 28 (AC power source 29) is located.

c) der den Meßspalt 22 und die Modulatorscheibe 25 umschließenden'Meßküvette 30, die mit dem die Feder umschließenden Rohr 35 einen geschlossenen Hohlraum bildet. Die Zu- und Ableitung des Meßgases erfolgt über die Stutzen 31 und 32.c) the measuring cuvette surrounding the measuring gap 22 and the modulator disk 25 30, which forms a closed cavity with the tube 35 enclosing the spring. The gas to be measured is supplied and discharged via the nozzles 31 and 32.

d) die Gleichstromquelle Uo mit dem Vorwiderstand Rv zur Erzeugung des Erregergleichstromes io für das magnetische Gleichféld.d) the direct current source Uo with the series resistor Rv for generation of the excitation direct current io for the magnetic constant.

e) der Wechselfluß-Meßeinrichtung, bestehend aus Verstärker 36 und Anzeigeinstrument 37.e) the alternating flux measuring device, consisting of amplifier 36 and Display instrument 37.

Die Abb.4 zeigt eine Schnittzeichnung durch die Modulatorscheibe 25. Die Scheibe besteht aus einem flachen'Zylinderring 38, aus Kunststoff mit den nicht gezeichneten Abdeckplatten (ca.o,3 mm stark). Der'Quersteg 39 teilt den Zylinder-Innenraum in zwei gleiche Halbzylinder. Der rechte Halbzylinder ist beispielsweise abgesperrt und enthält ein Vergleichsgas. Der linke Halbzylinder M besitzt zwei kleine Öffnungen 40 und 41, durch die das Meßgas ein - und ausströmt.Figure 4 shows a sectional drawing through the modulator disk 25. The disc consists of a flat cylinder ring 38, made of plastic with the not marked cover plates (approx. 3 mm thick). Der'Quersteg 39 divides the cylinder interior in two equal half cylinders. The right half cylinder is locked, for example and contains a reference gas. The left half cylinder M has two small openings 40 and 41, through which the measuring gas flows in and out.

Die Funktion der Anordnung in Abb.3 entspricht im Wesentlichen der der Abb.l. Zum Unterschied von Abb.l wird hier jedoch nur ein kleiner Teil des im Meßspalt befindlichen Hohlraumes der Modulatorscheibe für den Meßefrekt ausgenutzt; und zwar wird entsprechend der jeweiligen Lage der schwingenden Scheibe ein größerer bzw. kleinerer Teil des Meßspaltes mit Meßgas erfüllt sein. Es handelt sich hierbei um eine der Schwingungsamplitude entsprechenden partiellen Wechsel füllung. Aber auch hier wird eine Störmodulation durch das Scheibenmaterial vermieden,da, wie aus Abb.4 ersichtlich, sich steter das gleiche Volumen an Scheibenmaterial im Meßspalt befindet.The function of the arrangement in Fig. 3 essentially corresponds to that Fig.l. In contrast to Fig. 1, only a small part of the im The cavity of the modulator disk located in the measuring gap is used for the measuring rectilinear; namely a larger one depending on the respective position of the vibrating disk or a smaller part of the measuring gap must be filled with measuring gas. It is here around one of the oscillation amplitudes corresponding partial change filling. But here, too, interference modulation by the pane material is avoided, since As can be seen from Fig. 4, there is always the same volume of disc material in the Measuring gap is located.

Bei Verwendung von 2 miteinander verbundenen Modulatorscheiben wie in Abb.5 dargestellt, läßt sich das Meßsystem auch für Torsionsscll^zingungen ausführen. In Abb.5 sind zur Vereinfachung die Einrichtungen zur Gleichstromversorgung, zur Schwingungsanregung und zur Wechselflußmessung und die Meßküvette fortgelassen. Im übrigen sind die folgenden Teile eingezeichnet Magnete 51, 61; Meßspalte 52, 62 t Erregerspule 53 ; Induktionaspule 54; Modulatorscheibe 55, 65 mit Verbindungsstege 56, Toxsionsfeder 57, 67 und Halterungen 58, 68. Die Öffnungen an der Modulatorscheibe zum Durchleiten des Meßgasas sind ebenfalls weggelassen.When using 2 interconnected modulator disks such as As shown in Fig.5, the measuring system can also be used for torsional vibrations. In Fig.5, the devices for direct current supply, for simplification Vibration excitation and for alternating flow measurement and the measuring cell omitted. In addition, the following parts are shown magnets 51, 61; Measuring column 52, 62 t excitation coil 53; Induction coil 54; Modulator disk 55, 65 with connecting webs 56, Toxsionsfeder 57, 67 and brackets 58, 68. The openings on the modulator disc for the passage of the measuring gas are also omitted.

In den genannten Beispielen liann das magnetische Gleichfeld auch mit Hilfe eines Permanentmagneten erzeugt werden. Die zusätzliche Erregerspule fällt dann fort. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß der nicht zu vernachlässigende magnetische Wechselfeldwiderstand den Meßeffekt herabsetzt, doch lassen sich auch Konstruktionen angeben, bei denen in einen geschlossenen aus Meßspalten und Weicheisenjochen bestehenden Magnetkreis der magnetische Fluß eines Permantmagneten eingeführt wird.In the examples mentioned, the constant magnetic field can also be used can be generated with the help of a permanent magnet. The additional excitation coil falls then away. The disadvantage here, however, is that the magnetic Alternating field resistance reduces the measuring effect, but constructions can also be used specify where in a closed one consisting of measuring gaps and soft iron yokes Magnetic circuit the magnetic flux of a permanent magnet is introduced.

Bei einer anderen erfindungsgemäßen Anordnung wird der Ausgangsstrom des wechselspannungsverstörkers auf eine zusätzliche den Magnetfluß umschließende Kompensationsspule gegeben. Bei richtiger Phasenlage, die mir einem Phasenschieber abzugleichen ist, wird dann der mit der Modulationscheibe erzeugte Wechsel fluß zu null gemacht. Die sich im Gleichgewicht bei hinreichend hoher Verstärkung einstellende Augangswechselspannung des Verstärkers ist dann ein genaues Maß für die zu messende Suszeptibilitätsdifferenz. Der Verstärkungsgrad geht dann in erster Näherung nicht in die Messung ein.In another arrangement according to the invention, the output current of the AC voltage amplifier to an additional one surrounding the magnetic flux Compensation coil given. If the phase position is correct, it gives me a phase shifter is to be adjusted, then the alternating flow generated with the modulation disk made to zero. That which occurs in equilibrium with a sufficiently high gain AC output voltage of the amplifier is then an exact measure for the one to be measured Susceptibility difference. As a first approximation, the gain factor is then not possible into the measurement.

Eine logische Konsequenz des Erfindungsgedankens ist es, den Einfluß von barometrischen Druckschwankungen auf das Meßergebnis dadurch zu kompensieren, daß entweder der Druck des VergleichS-gases oder das Volumen der Vergleichskammern entsprechend und proportional zu den Druckschwankungen geändert wird. Die Volumenpensation kann dadurch vorgenommen werden, daß die Abschluß folien der Vergleichsgashohlräume sehr dünn (als sogenannte schlappe Membrane) gehalten werden. Hierdurch vermindert sich das effektive Modulationsvolumen umgekehrt proportirnal zum Luftdruck und kompensiert so den durch eine Luftdruckzunahme entstehenden erhöhten Modulationseffekt, so daß die Modulation bei konstanter Temperatur nur noch vom 02-Gehalt des Meßgases abhängt. Bei der Druckkompensation sind die Abschluß folien als starre Hohlraumabschlüsse ausgeführt. Auf der Modulationsscheibe z.B. der Scheibe 13 (Abb.2d) ist eine flache Kompensationsdose von etwa dem halben Scheibendurchmesser und ca. 5 mm lichter Höhe angebracht. Die Dose ist mit den Vergleichshohlräumen durch Kanäle verbunden und ist einseitig mit einer dünnen Folie, die für den vo1ständigen Druckausgleich zwischen Innenraum und Außenraum sorgt, abgeschlossen. Eine Erhahung des Luftdruckes hat eine Erhöhung des Innendruckes zur Folge, wodurch der Luftdruckeinfluß auf das Meßergebnis kompensiert wird. Während die Volumenkompensation für den gesamten Meßbereich wirksam ist, stimmt die Druckkompensation ur für einen bestimmten Meßwert.A logical consequence of the idea of the invention is the influence to compensate for barometric pressure fluctuations on the measurement result that either the pressure of the reference gas or the volume of the reference chambers is changed accordingly and proportionally to the pressure fluctuations. The volume compensation can be made that the closure foils of the reference gas cavities be kept very thin (as a so-called slack membrane). This diminishes the effective modulation volume is inversely proportional to the air pressure and compensated so the increased modulation effect resulting from an increase in air pressure, so that the modulation at constant temperature only depends on the O2 content of the measuring gas. In the case of pressure compensation, the closure foils are used as rigid cavity closures executed. On the modulation disk, e.g. disk 13 (Fig. 2d), there is a flat one Compensation box about half the disc diameter and approx. 5 mm clear height appropriate. The can is connected to the reference cavities by channels and is one-sided with a thin film that allows for complete pressure equalization between Interior and exterior space ensures complete. Has an increase in air pressure an increase in the internal pressure result, whereby the air pressure influence on the measurement result is compensated. While the volume compensation is effective for the entire measuring range is, the pressure compensation ur is correct for a certain measured value.

Zur besseren Klarstellung des Erfindungsgedankens seien nochmals die wesentlichen Punkte herausgestellt. Ausgehend von der Uberlegung, daß die Wechselfüllungsmodulation sher günstige Vor- aussetzungen für eine technische Suszeptibilitätsmethode bietet, wurdendieser Methode anhaftende Mängel, nähmlich die störende Modulation durch das Material der Modulationsscheibe, beseitigt.To better clarify the idea of the invention, the essential points should be emphasized again. Based on the consideration that the alternating filling modulation has very favorable advantages exposures for a technical susceptibility method, deficiencies inherent in this method, namely the disruptive modulation caused by the material of the modulation disk, were eliminated.

Dies geschieht erfindungsgemäß durch zwei Maßnahmen 1, durch Formgebung der Modulationsscheibe und des Meßspaltes, so daß sich in allen Phasen der Modulation stetes das gleiche Volumcn an Hohlraum im McßspalL befindet.This is done according to the invention by two measures 1, by shaping the modulation disc and the measuring gap, so that in all phases of the modulation The same volume of cavity is always located in the cavity.

2. bei der Anordnung mit rotierender Modulationsscheibe zusatzlich durch Erhöhung der Zahl der gleichmäßig angeordneten Hohlräume, was zu einer Erhöhung der Störfrequenz im Vergleich zur Meßfrequenz führt, so daß diese Störfrequenz durch elektrische Filter leicht unterdrückt werden kann.2. additionally for the arrangement with a rotating modulation disc by increasing the number of evenly spaced cavities, resulting in an increase the interference frequency compared to the measurement frequency, so that this interference frequency through electrical filters can be easily suppressed.

Claims (7)

Patentansprüche.Claims. 1. Vorrichtung zur Bestimmung magnetisch wirksamer Gasbestandteile in einem Gasgemisch, bei der zwischen den Polen eines Magnetes eine möglichst unmagnetische Scheibe bewegt wird, mit Hohlräumen, die mit dem Meß- und einem Vergleichsgas gefüllt sind und bei der die durch die Magnetfeldänderung induzierte Spannung als Maß für die Kor'zentration gemessen wird, dadruch gekennzeichnet, daß sich im Meßspalt des Magneten (den Polschuhen gegenüber) immer das gleiche Volurnen an Gashohlraum und Scheibenmaterial befindet.1. Device for determining magnetically effective gas components in a gas mixture with a magnet that is as non-magnetic as possible between the poles of a magnet Disc is moved, with cavities that are filled with the measurement gas and a reference gas and where the voltage induced by the change in the magnetic field is used as a measure of the Kor'zentration is measured, characterized by the fact that in the measuring gap of the Magnets (opposite the pole pieces) always have the same volume on the gas cavity and Disc material is located. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßspalt eine kreisförmige Scheibe rotiert, bei der jeweils die gleiche Anzahl von benachbarten Hohlräumen abwechselnd das Meßgas und das Vergleichgas enthalten und immer mehrere Hohlräume gleichzeitig sich im Meßspalt befinden.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the measuring gap a circular disc rotates, each with the same number of adjacent ones Cavities alternately contain the measuring gas and the reference gas and always several There are cavities in the measuring gap at the same time. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Hohlräume so groß ist, daß im statistischen Mittel sich immer auch ohne besondere räumliche Zuordnung die gleiche Anzahl von Hohlräumen im Meßspalt befindet.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the number the cavities is so large that in the statistical mean there is always no special spatial allocation is the same number of cavities in the measuring gap. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume in der Scheibe durch Löcher gebildet sind und die Sdeibe auf beiden Seiten durch eine Platte oder Folie abgeschlossen ist.4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the cavities in the disc are formed by holes and the disc on both Sides is closed by a plate or foil. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe aus frittenartigem Material hergestellt ist.5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the disc is made of frit-like material. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung der durch die Permeabilität des Scheibengrundmaterials bedingte Störmodulation bei der Verstärkung des,Meßsignales ein Sperrfilter verwendet ist,das auf die Frequenz der lIauptkomponcAte dieser Störmodulation abge -stimmt ist.6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that to eliminate the caused by the permeability of the disk base material Noise modulation in the amplification of the measurement signal, a notch filter is used, which is tuned to the frequency of the main component of this interference modulation. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation des Luftdruckeinflusses die Vergleichsgashohlräume mit solchen Folien abgeschlossen sind, die einen möglichst vollständigen Druckausgleich zwischen Innen- Außenraum ermöglichen.7. Apparatus according to claim 1-4, characterized in that for Compensation of the air pressure influence the comparison gas cavities with such foils are completed, which ensure as complete a pressure equalization as possible between the interior Enable outdoor space. L e e r s e i t eL e r s e i t e