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Korrosionsgeschwindigkeit smesser Die Erfindung bezieht sich auf
das Messen und die Untersuchungvon Korrosionsvorgängen und im besonderen auf ein
Gerät zur Ermittlung der Fortschrittsgeschwindigkeit solcher Vorgänge unter Anwendung
elektro-chemischer Methoden.
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Es ist oftmals erwünscht, die Geschwindigkeit zu bestimmen, mit der
Metalle in einem korrodierenden Medium, wie z*BO einer aggressiven Flüssigkeit,
korrodieren. Beispielsweise werden korrosionshemmende Mittel wässerigen Flüssigkeiten
zugesetzt, um die Korrosionsgeschwindigkeit ausgesetzter Metallflächen zu verringern,
und Instrumente werden dafür eingesetzt, die Korrosionsgeschwindigkeit dieser Metalle
zu ermitteln, um die Wirksamkeit der korrosionshemmenden Mittel festzustellen. Die
Messung der Korrosionsgeschwindigkeit von Metallen erfordert normalerweise Geräte
mit einem Meßkopf, der in das korrodierende Medium eintauchende Elektroden trägt.
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Diese Geräte werden normalerweise mit "Eorrosionsgeschwindigkeitsmesser"
bezeichnet. Die Elektroden in dem korrodierenden Medium unterliegen gewissen elektro-chemischen
Veränderungen, die mit der Korrosion des Körpers zusammenhängen, der die sog. Probenelektrode
bildet. Die Korrosbnsgaschwindigkeit kann mit den elektro-chemischen Einwirkungen
des korridierenden Mediums auf die Probenelektrode in Zusammenhang gebracht werden.
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Die Korrosion metallischer Materialien durch ein korrodierendes Medium
führt zur Freisetzung elektrischer Energie auf Grund des elektro-chemischen Prozesses0
Beispiels weise entwickeln zwei in das korrodierende Medium'eintauchende Metallelektroden
auf Grund von Halbzellenenffekten zwischen sich eine Potentialdifferenz. Das Potential
einer frei korridierenden Probenelektrode (kein äußerer Stromkreis) in einem dynamischen
System, worin die Korrosionsprodukte entweder abwandern oder sich auflösen, hat
einen Wert, welcher der betreffenden Elektrode eigen ist. Dieses Potential kann
mit "freies Korrosionspotential" der die Halbzelle bildenden, dem korrodierenden
Medium ausgesetzten Probenelektrode bezeichnet werden. Eine dem korrodierenden Medium
ausgesetzte Probenelektrode kann durch Leiten eines Stromes aus einer äußeren Stromquelle
über die Elektrode und das korrodierende Medium eine Polarisierung erfahren, bei
der sie in einen nichtkorrodierenden Zustand gerät.
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Die Größe der durch den Strom herbeigeführten Veränderung des elektrischen
Potentials der Probenelektrode bei der jeweiligen Elektrode wird mit "Polarisierungspotential"
bezeichnet. Dieses kann, je nach der Richtung des dieses Potential hervorrufenden
Stromes anodisch oder kathodisch sein. Die Abhängigkeit des Polarisierungspotentialzuwachses
von dem Zuwachs des betreffenden Stromes kann dazu herangezogen werden, die Korrosionsgeschwindigkeit
der dem Korrosionsvorgang unterworfenen Probenelektrode zu bestimmen.
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Bei einem bekannten Korrosionsgeschwindigkeitsmesser besteht die
Probe aus drei Elektroden, die einem korrodierenden Medium, wie z. B. einer korrodierenden
Flüssigkeit, ausgesetzt sind, ferner weist es eine einstellbare Stromquelle, ein
Amperemeter und ein Voltmeter hoher Impedanz als Hauptbauelemente auf. Die einstellbare
Stromquelle sendet über die Proben- und eine Hilfs- oder dritte Elektrode einen
kleinen elektrischen Strom. Zur gleichen Zeit gibt das Voltmeter die durch diesen
Strom hervorgerufene Polarisierungsspannung zwischen
der Probenelektrode
und einer Bezugselektrode an. Der Stromfluß führt zu einer geringen Polarisierung
der Oberfläche der ProNenelektrode und ruft als Folge davon eine Spannungsänderung
(Polarisierungsspannung) zwischen der Proben-und der Bezugselektrode hervor. Der
für die Erzeugung einer bestimmten gewünschten Polarisierungsspannung (normalerweise
etwa 10 Millivolt) erforderliche Strom ist der Korrosionsgesthwindigkeit der der
Korrosion unterliegenden Probenelektrode direkt proportional. Üblicherweise wird
die Polarisierungsspannung nämlich im wesentlichen innerhalb eines linearen Abhängigkeitsbereiches
der Spannung von der Korrosionsgeschwindigkeit gewählt, und gute Ergebnisse wurden
im Bereich von 5 - 20 Millivolt, vorzugsweise bei etwa 10 Millivolt Polarisierungsspannung,erzielt.
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Ist die Korrosionsgeschwindlgkeit sring, so führt bereits ein sehr
kleiner Stromfluß zur Poralisierung der Probenelektrode0 Ist die Korrosionsgeschwindigkeit
indessen groß, so ist ein stärkerer Strom zur Polarisierung der Probenelektrode
erforderlich. Der Gewichtsverlust der Probenelektrode durch den elektro-chemischen
Korrosionsvorgang ist nach dem Faraday'schen Gesetz direkt proportional dem fließenden
Strom. So ist es unter Verwendung von geeigneten Konstanten und Einstellungen des
Oberflächenbereiches der Probenelektrode möglich, das Amperemeter unmittelbar in
irgendwelchen gewünschten Einheiten der Korrosionsgeschwindigkeit zu eichen, vorausgesetzt,
daß der der Korrosionsgeschwindigkeit ausgesetzte Oberflächenbereich der Probenelektrode
entsprechend weit eingestellt werden kann. Um eine Symmetrie im Meßkopf zu erreichen
und aus anderen Gründen wird die dem Korrosionsvorgang ausgesetzte Oberfläche bei
sämtlichen Elektroden normalerweise gleich gemacht.
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So kann, wenn die Elektroden gleich und aus demselben Material, wie
z. B. 10-20 Flußstahl, ausgebildet sind, bei dem betrachteten Verfahren zur Bestimmung
der Korrosionsgeschwindigkeit eine jede der Elektroden als Hilfs-, Proben oder Bezugselektrode
Verwendung finden.
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Bei Korrosionsgeschwindigkeitsmessern der obengenannten Art wird
der zwischen der Proben- und der dritten Elektrode zur Erzeugung einer bestimmten
Polarisierungsspannung fließende Strom gemessen, um die an der Probenelektrode auftretende
Korrosionsgeschwindigkeit zu bestimmen. Jede Spannungsabwei chung gegenüber der
Polarisierungsspannung, wie etwa die bei "freier Korrosion" zwischen der Proben-
und der Bezugselektrode auftretende "freie Korrosionsspannung", führt zu fehlerhaften
Ergebnissen bei der Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit.
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Es liegt auf der Band, daß diese Geräte sehr genaue Ergebnisse erzielen
lassen, wenn die nicht zur Polarisierung beitragenden Spannungskomponenten,in erster
Linie die an den Elektroden vor und auch während des Fließens des Polarisierungsstromes
auftretende freie Korrosionsspannung zwischen diesen Elektroden, kompensiert werden
können. Zudem müssen bei diesen Geräten die Korrekturen für die bei freier Korrosion
und auch sonst auftretenden Spannungen erfolgen, ohne die Impedanz zwischen der
Bezugs- und der Probenelektrode innerhalb des korrodierenden Mediums zu beeinflussen.
Anderenfalls treten bei einem konstanten Polarisierungsstrom entsprechende Abweichungen
der Polarisierungsspannung zwischen diesen Elektroden auf.
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Korrosionsgeschwindigkeitsmesser unter Verwendung eines steuerbaren
Stromes zur Erzeugung einer bestimmten Polarisierungsspannung zwischen den Elektroden
können für eine manuelle Einstellung ausgelegt sein, um die Spannungskomponente
aus der freien Korrosion von der ermittelten Gesamtspannung zwischen der Proben-
und der Bezugselektrode zu trennen. Es wird dann nur die Polarisierungsspannung
als Maß dafür ermittelt, wann der steuerbare Strom genau die Größe erreicht, bei
der er eine genaue Messung der Korrosionsgeschwindigkeit an der Probenelektrode
ermöglicht. Über eine kurze Zeit während der manuellen Einstellung können jedoch
recht erhebliche Änderungen
der Größe der bei freier Korrosion auftretenden
Spannung und auch der Impedanz zwischen der Bezugs- und der Probenelektrode auftreten.
In diesem Fall kann mit solchen Geräten bei rasch wechselnden Einflüssen keine genaue
Messung der Korrosionsgeschwindigkeit erfolgen. Hinzu kommt, daß für jeden Elektrodensatz,mit
dem das Gerät ausgerüstet wird, d. h. in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen, manuelle
Einstellungen erfolgen müssen, um ganz genaue Ergebnisse bei der Bestimmung der
Korrosionsgeschwindigkeit zu erhalten.
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Die erforderliche Korrektur der freien Korrosionsspannung bei Korrosionsgeschwindigkeitsmessern
mit einstellbarem Strom wird zu einem aansten Hindernis, wenn Schaltelemente Verwendung
finden, um einen einzigen Korrosionsgeschwindigkeitsmesser in Verbindung mit in
einem weiten Umkreis verstreuten Meßköpfen zu verwenden, deren jeder eine Proben-,
eine Bezugs- und eine Hilfselektrode aufweist. Man denke zum Beispiel daran, daß
die Messung nebeneinander an zehn Proben in verschiedenen wässerigen Flüssigkeiten
innerhalb einer Raifinerie oder chemischen Anlage erfolgen soll, wobei die Meßköpte
etwa 1,6 Kilometer von dem Korrosionsgeschwindigkeitsmesser entfernt sind. All diese
Meßkopf werden nacheinander mit dem Korrosionsgeschwindigkeitsmesser verbunden.
Dabei erfordert jeder Meßkopf einen eigenen abgleich des Geräts, um das freie Korrosionspotential
an der Probenelektrode zu kompensieren. Darauihin erfolgt die exakte Messung durch
Einstellen des Stromes auf einen Wert, bei dem eine istimste Polarisation an den
Elektroden auftritt. Die Durchführung einer kathodischen und einer anodischen Messung
der Korrosionsgeschwindigkeit bei jeder einzelnen Probe führt dazu zu einer Verdoppelung
der erforderlichenOperationsschritte bei der manuellen Einstellung. Daher ist ein
automatisches System zur Durchführung der erforderlichen Korrekturen für das freie
Korrosionspotential sehr wUnschenswert.
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Zu diesem Zweck kann der Korrosionsgeschwindigkeitsmesser geeignete
Schaltkreise aufweisen, die automatisch eine gleiche, jedoch engengesetzte Spannung
zur Kompensation der freien Korrosionsspannung aus dem Stromkreis mit der Probön-
und dör Bezugselektrode liefern. Die freie korrosionsspannung beträgt normalerweise
weniger als 100 Millivolt und besitzt hEùiig etwa die gleiche Größe wie die betreffende
Polarisierungs-Milli- -spannung (normalerweise etwa 10/volt), die durch den gesteuerten
Strom zwischen diesen Elektroden zustande kommt. So sind also die Schaltkreise zur-
Korrektur der Eingangsspannung erforderlich zur Feststellung und anschließenden
automatischen Kompensation einer Spannung sehr kleiner Größe, nämlich im wesentlichen
der gleichen Größe wie derjenigen der. Polarisationsspannung, die sich zwischen
den Elektroden einstellt. Bei Entfernungen ab etwa 300 Meter gewinnt der Widerstand
der Verbindungsleitungen zwischen jedem einzelnen Meßkopf und dem Meßgerät Bedeutung.
Der Widerstand in diesen Leitungen ruft in dem Leiter an der Probenelektrode einen
Spannungsabfall hervor,der sich zu der freien Korrosionsspannung an dieser Elektrode
1d=uaddiert und durch die gleichen Schaltkreise kompensiert werden sollte. Dieser
Spannungsabfall ist jedoch eine Funktion des Polarisierungsstromes, der durch diesen
Leiter zu der Probenelektrode fließt. Infolgedessen ändert er sich mit der Größe
des Polarisierungsstromes, so daß unkorrigierbare Fehler in der Messung der Korrosionsgeschwindigkeit
auftreten können.
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Bei einer Art Korrosionsgeschwindigkeitsmesser mit automatischer
Korrektur unter Verwendung eines gesteuerten Polarisierungsstromes findet ein Integrator
in Verbindung mit einer Spannungsfolgeschaltung an den Elektroden Verwendung, um
einen Verstärker so zu steuern, daß er eine der freien Korrosionsspannung am Eingang
der Spannungsfolgeschaltung entsprechende Korrekturspannung erzeugt. In diesem Falle
wird das Ausgangssignal der Spannungsfolgeschaltung auf Null reduziert, so daß nur
die freie
Korrosionsspannung zwischen der Proben- und der Bezugselektrode
in Erscheinung tritt. Im "Nullbetrieb" wird an den Eingang der Spannungsfolgeschaltung
ein Bezugsstrom gegeben, der ein Eingangssignal entsprechd einer bestimmten Polarisierungsspannung
(etwa 1O Millivolt) hervorbringt. Der Integrator liefert dann einen gleichen, jedoch
entgegengerichteten Strom an den Eingang der Spannungsfolgeschaltung, die das Eingangssignal
entsprechend einer bestimmten Polarisierungsspannung zu Null macht. Ein Kondensator
innerhalb des Integrators speichert beide Komponenten des an den Eingang der Spannungsfolgeschaltung
gegeben Korrektureignals, Im "Arbeitsbetrieb" wird nun das Ausgangssignal eines
Ausgangsverstärkers auf die dritte Elektrode gegeben, während der Bezugsstrom von
dem Eingang der Spannungsfolgeschaltung weggenommen wird.
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Infolgedessen liefert der Integrator an den Eingang der Spannungsfolgeschaltung
eine entgegengesetzte freie Korrosionsspannung neben der bestimmten Polarisierungsspannung.
Das Ausgangssignal der Spannungsfolgeschaltung treibt den Ausgangsverstärker, bis
dieser Wert des Stromes zwischen den Elektroden überschritten wird, um annäherungsweise
eine entgegengerichtete Polarisierungsspannung am Eingang der Spannungsfolgeschaltung
hervorzurufen. Ein Anzeigegerät gibt schließlich den fließenden Strom an, der ein
Maß für die Korrosionsgeschwindigkeit ist. Obgleich dieser automatisch kompensierende
Korrosionsgeschwindigkeitsmesser zuiriedenstellend arbeitet, treten Fehler infolge
der Erzeugung der entgegengesetzten freien Korrosionsspannung und der Polar sierungsspannung
unmittelbar in dem Eingangskreis der Spannungsnachführungsschaltung, also im Bereich
hoher Empfindlichkeit in Erscheinung. Hinzu kommt, daß der Ausgangs-Eingangs-Kreis
zwischen der Spannungsfolgeschaltung und dem Ausgangsverstärker nicht in gleicher
Weise auf Signale während des "Null"- und des t2ArbeStsbetriebes" anspricht. Die
Zuführung des Bezugsstroies unmittelbar zu dem Eingang der Spannungsfolgeschaltung
führt zu einer Veränderung der Eingangsimpedanz, so daß das an den Ausgangsverstärker
gelangende
-Ausgangssignal keine bestimmte Abhängigkeit von der
bestimmten Polarisierungsspannung in beiden Betriebszuständen besitzt.
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Offensichtlich führt jeder Spannungsabfall in den Verbindungsleitungen
zwischen den Meßköpfen und dem Eingang der Spannungsfolgeschaltung zu Fehlern, da
die Spannungsfolgeschaltung selbst ein fehlerhaftes Signal für alle diejenigen Spannungen
liefert, die von den Spannungskomponenten aus der freien Korrosionsspannung und
der bestlmmten Polarisierungsspannung am Eingangskreis der Spannungsfolgeschaltung
abweichen.
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Diese Mängel sollen durch den erfindungsgemäßen Korrosionsgeschwindigkeitsmesser
behoben werden. Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen Korrosionsgeschwindigkeitsmesser
zu schaffen, der dem Erfordernis eines automatischen Geräts mit "Null-" und "Arbeitsbetrieb"
Rechnung trägt. Der erfindungsgemäße Korrosionsgeschwindigkeitsmesser gestattet
es, die freie Korrosionsspannung einwandfrei zu messen und automatisch zu kompensieren
sowie eine Eichung für die bestimmte Polarisierungsspannung durchzuführen, die zwischen
der Bezugs- und der Probenelektrode während der Messung der Korrosionsgeschwindigkeit
auftritt.
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Mit der Erfindung wird ein Korrosionsgeschwindigkeitsmesser geschaffen,
mit dem die Bestimmung der Sorrosionsgeschwindigkeit durch Polarisationsmessung
in einem korrodierenden Medium erfolgt. Dieses Gerät verwendet in einer bevorzugten
Ausführung mehrere Elektroden, die mit dem korrodierenden Medium in Berührung gebracht
werden, und von denen eine die Probe darstellt. Zumindest zwei Elektroden, von denen
eine wiederum die Probe ist, liegen in dem Eingangskreis eines Trennverstärkers,
der an seinem Ausgang ein Signal hervorbringt, welches bezeichnend ist für die Potentialdifferenz
zwischen diesen Elektroden. Dieses Ausgangssignal wird übqr eine Steuerimpedanz
an eine Gleichstromquelle mit einem Ausgangsverstärker gegeben, in dessen Ausgangskreis
ein Strom mit bestimmter Abhängigkeit
von dem Ausgangssignal des
Trennverstärkers auftritt.
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Der Strom aus dem Ausgangsverstärker wird wahlweise in einem ersten
Schaltkreis einer Signalkorrektureinrichtung und in einem zweiten Schaltkreis mindestens
zwei Elektroden zugeführt, von denen eine die Probe darstellt. Der Strom am Ausgang
des zweiten Schaltkreises ruft in dem Eingangskreis des Trennverstärkers eine Polarisierungsspannung
dieses Elektrodenpaares zusätzlich zu dessen freier Korrosionspannung hervor, Eine
Bezugsstromwelle wird wahlweise mit dem Eingang des Ausgangsverstärkers verbunden,
um in dem ersten Schaltkreis eine Ausgangsstromkomponente zu erzeugen, die für eine
bestimmte Rlarisationsspannung zwischen den mit dem Eingang des Trennverstärkers
verbundenen Elektroden bezeichnend ist. Dieser Ausgangsstrom wird der Signalkorrektureinrichtung
zur Integration und Speicherung eines Korrektursignals zugeführt, welches Komponenten
mit einer vorbestimmten Abhängigkeit von der freien Korrosionsspannung der Elektroden
und der bestimmten Polarisationsspannung besitzt, die zwischen diesen Elektroden
auftritt. Das Korrektursignal aus der Signalkorrektureinrichtung wird dem Trennverstärker
zugeführt, um dessen Ausgang so zu steuern, daß an ihm keine Signalkomponente entsprechend
der freien Xorrosionsspannung auftritt.
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Mit dem dem Ausgangsverstärker innerhalb des ersten Schaltkreises
zugeführten Bezugsstromsignal ergibt das Korrektursignal ein erstes Ausgangssignal
aus dem Trennverstärker, welches für die bestimmte Polarisierungsspannung zwischen
den Elektroden bezeichnend ist. Das erste Ausgangssignal wird über die Steuerimpedanz
geleitet, um das Bezugsstromsignal vom Eingang des Ausgangsverstärkers wegzunehmen.
Infolge des von dem Ausgangsverstärker in dem zweiten Schaltkreis mit den Elektroden
weggenommenen Bezugsstromsignals liefert das Korrektursignal am Ausgang des Trennverstär'kers
ein zweites Ausgangssignal1 in dem jede Signalkomponente fehlt, welche der freien
Korrosionsspannung und der bestimmten Polarisierungsspannung zwischen den Elektroden
entspricht. Das zweite Ausgangssignal wird über die Steuerimpedanz geleitet, um
ein Signal am Eingang des Ausgangsverstärkers
hervorzurufen, mit
dem der Strom amAusgangdes zweiten Schaltkreises mit- den Elektroden gesteuert wird,
-so daß zwischen diesen die bestimmte Polarisierungsspannung auftritt. Eine Anzeigeeinrichtung
gibt den Ausgangsstron in dem zweiten Schaltkreis an, der die Polarisierungespannung
zwischen den Elektroden hervorruft, von denen eine die Probe darstellt.
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Das Wesen der Erfindung geht am besten aus der nachiolgenden Beschreibung
des anhand der begleitenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels hervor.
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Fig. 1 ist eine Darstellung des Leitungssystems, in dem der Meßkopf
für den Korrosionsgeschwindigkeitsmesser vorgesehen ist und der mehrere über ein
Kabel mit einer Schaltungsanordnung verbundene metallische Elektroden auini"t; Fig.
2 ist ein Schaltschema des Korrosionsgeschwindigbeitsmesser-a in Verbindung mit
der Probe nach Fig. 1; Fig. 3 symbolisiert die Aufzeichnungseinrichtung in Verbindung
mit der Schaltanordnung aus Fig. 2 mit einem typischen Aufzeichnungsträger; die
Figuren 4 und 5 zeigen die Schaltung einer geeigneten Stromquelle und Bezugsspannungsquelle
für die Schaltung nach Fig. 2 und Fig. 6 ist eine vergrößerte garstellung eines
Auizeichnungsträgers nach Art desjenigen aus Fig. 3, wie er bei der automatisch
fortschreitenden Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2 zustande kommt.
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Der in Fig. 1 gezeigte Meßkopf 11 liegt in einer Rohrleitung 12,
die ein korrodierendes Medium, wie z. B. eine wässerige Flüssigkeit, in Richtung
des Pieiles 13 führt. Zu der Dohrleitung
12 gehören zwei Rohre
14 und 16, die durch ein T-Stück 17 verbunden sind, in welches der Meßkopf 11 eingeschraubt
ist.
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Der Meßkopf 11 kann jede geeignete Form besitzen, beispielsweise eine
solche, wie sie in der USA-Patentschrift 3 406 101 dargestellt ist. Wie ersichtlich,
besitzt der Meßkopf 11 einen metallischen Körper 18 in Gestalt eines Schraubverschlusses,
der, gegeneinander und gegenüber dem Körper isoliert, die Elektroden 21, 22 und
23 trägt. Diese Elektroden stehen über nichtrkennbare Leiter innerhalb des Körpers
18 mit einem elektrischen Anschluß 19 in Verbindung. Dieser wiederum ist über ein
ggf. längeres Kabel mit der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung des Korrosionsgeschwindigkeitsmessers
verbunden. Genauer gesagt enthält das Kabel 24 elektrische Leiter 26, 27, 28 und
29, die an die Position 1 der Anschlußleiste einer Schaltvorrichtung 31 führen.
Die Elektroden 21, 22 und 23 stehen mit dem Leiter 26 bzw. 27 bzw. 28 in Verbindung,
und der Leiter 29 ist gleichfalls an die Elektrode 21 angeschlossen, um einen eigenen
Strompfad zur Masse der Schaltanordnung des Korrösionsgeschwindigkeitsmessers zu
bilden.
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Vorzugsweise sind die Elektroden 21, 22 und 23 gleich ausgebildet.
In der nachfolgenden Beschreibung sind sie in der genannten Reoihenfolge mit "Proben"-
"Bezugs"- und "Hilfselektrode" bezeichnet. Die Probenelektrode 21, die der exakten
Bestiniting der Korrosionsgeschwindigkeit beispielsweise eines besti""mten Stahles
dienen soll, muß aus diesem Stahl bestehen.
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Obgleich die Elektroden im übrigen normalerweise metallisch sind,
können sie an sich aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, das in der Lage
ist, Ionen in dem korrodierenden Medium in Lösung zu geben. An sich kann der Meßkopf
11 eine beliebige Zahl Elektroden aufnehmen, die durch geeignete Schaltung und elektronische
Verbindungen der Messung dienstbar gemacht werden können.
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Me Schaltvorrichtung 31 kann in beliebiger Weise ausgebildet sein.
Vorzugweise besteht sie aus einem mehrpoligen
Positionsschalter,
der durch ein Fortschaltrelais oder dgl.
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betätigt wird, wie durch die gestrichelte Linie 32 angedeutet. Der
Meßkopf 11 ist also mit den Anschlußklemmen der Position 1 der Schaltvorrichtung
31 verbunden. Bewegliche Kontakte verbinden wahlweise die Klemmen der einzelnen
Positionen mit solchen eines äußeren Schaltkreises, die mit R, T , Masse und A bezeichnet
sind. Weitere Meßköpfe können an die Klemmen der übrigen Positionen 2, 3 und 4 der
Schaltvorrichtung 31 angeschlossen werden. An der Position 2 der Schaltvorrichtung
ist eine Prüfvorrichtung 30 eingezeichnet.
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Diese enthält ein Widerstandsnetzwerk, mit dem die elektrischen Eigenschaften
des Meßkopf es 11 für den Fall nachgebildet werden, daß die Probenelektrode 21 (Flußstahl)
einer Korrosion von 10/1000 eines Zolls pro Jahr unterliegt.
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Wie gesagt, kann die Schaltvorrichtung 31 auf beliebige Weise betätigt
werden. Vorzugsweise ist sie jedoch in die übrige Schaltanordnung des Meßgerätes
über einen Zeitgeber 33 eingegliedert. Der Zeitgeber 33 kann in beliebiger Weise
ausgebildet sein, wie z. B. in Gestalt einer Schaltuhr, um gleichzeitig oder nacheinander
mehrere Schalter zu betätigen bzw. Schaltvorgänge auszulösen.
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Fig. 2 gibt die Schaltungsanordnung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Korrosionsgeschwindigkeitsmessen wieder.
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Die Elektroden 21, 22 und 23 des Meßkopfes 11 sind, wie gesagt, über
die Leiter 26 - 29 und die Schaltvorrichtung 31 mit den Klemmen R, T, A und Masse
der Schaltungsanordnung verbunden. Die Schaltungsanordnung enthält einen Trennverstärker
36, dessen Eingang innerhalb eines Stromkreises mit der Probenelektrode 21 und der
Bezugselektrode 22 liegt.
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Dieser Trennverstärker stellt eine Spannungsfolgeschaltung mit einer
hohen Impedanz am Eingang dar, um die Elektroden 21 und 22 elektrisch von der restlichen
Schaltung zu trennen.
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Vorzugsweise findet zu diesem Zweck ein Differentlaleingangs-Operationsverstärker
Verwendung. In diesem Fall hat der Verstärker
36, wie gezeigt,
einen ersten Eingang 37 und einen zweiten Eingang 38, die mit den Klemmen R bzw.
T verbunden sind. Genauer gesagt ist der Eingang 37 mit der Klemme R über einen
Strombegrenzungswiderstand 39 verbunden. Ein Potentiometer 41 ist mit den Klemmen
B+ und B- einer nichtgezeigten Abgleichspannungsquelle, beispielsweise einer Batterie,
verbunden. Von dem Abgriff 42 dieses Potentiometers führt ein Widerstand 43 zu der
Klemme R. Mit dem verstellbaren Abgriff 42 ist ein Abgleichstrom für den Eingang
37 einzustellen, mit dem ein jeglicher an diesem Eingang sonst auftretender Strom
kompensiert werden kann, der durch die Elektrode 22 fließen würde. Bei von den Klemmen
R, T und A getrennten Elektroden 21, 22 und 23 wird der Abgriff 42 des Potentiometers-41
so eingestellt, daß an dem Ausgang 44 des Trennverstärkers 36 kein Signal auftritt0
Das bedeutet, daß auch an den Eingang 37 des Verstärkers in diesem Fall kein Strom
gelangen darf.
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Der Ausgang 44 des Verstärkers ist an den Eingang 38 rückgekoppelt.
In dem Rtokkopplungskreis befindet sich ein Widerstand 45 zur Einstellung des Verstärkungsfaktors
des Verstärkers 36 auf einen Wert, der ausreicht für den Betrieb als Ausgangsverstärker
für den Ausgang 44. Normalerweise wird ein Verstärkungsfaktor von etwa 50 000 für
den Verstärker 36 geeignet sein. Der Eingang 38 des Verstärkers ist weiterhin über
eine gemeinsame Impedanz, wie z. B. den Widerstand 47, mit der Klemme T verbunden.
Der Widerstand 47 in Verbindung mit dem Rückkopplungskreis ergibt einen gemeinsamen
Signalpiad zwischen den Eingang 38 und der Klemme T. Auf diese Weise erscheint die
gesamte Potentialdifferenz zwischen den Klemmen R und T als Spannungssignal an dem
Widerstand 47.
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Der Verstärker 36 ist mit einer Stromquelle verbunden, wie z. B.
derjenigen aus Fig. 4 mit den Klemmen B+ und B-. Ehn Einstellwiderstand 48 an dem
Verstärker 36 erlaubt es, statische, d. h. nicht zu dem Signal gehörende Spannungen
zu kompensieren,
die in den Eingangs-Ausgangs-Kreisen auXtretenkönnent
Es ist ersichtlich, daß der Verstärker 36 eine nichtinvertierende Spannungsfolgeschaltung
darstellt. Das an den Klemmen R und T auf tretende Spannungssignal ruft an den Verstärkereingängen
37 und 38 eine Potentialdifferenz hervor. Infolgedessen liefert der Verstärker 36
an seinem Ausgang 44 ein Ausgangssignal, das für diese Potentialdifferenz bezeichnend
ist.
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Das Ausgangssignal aus dem Verstärker 36 wird über eine Steuerimpedanz,
im gezeigten Fall den Widerstand 46, einem Eingang 52 eines Ausgangsverstärkers
51 zugeführt. Der Ausgangsverstärker 51 kann von jeder beliebigen Form sein, die
geeignet ist, in ihrem Ausgangskreis einen Strom mit bestimmter Abhängigkeit von
dem Ausgangssignal aus dem Trennverstärker 36 hervorzurufen, das über die Steuerimpedanz
46 anliegt. Genauer gesagt kann der Verstärker 51 ebenfalls aus einem Differenzialeingangs
Operationsverstärker bestehen, der außer dem Eingang 52 an dem Widerstand 46 einen
weiteren Eingang 53 in Verbindung mit der Klemme T besitzt. Auch hier ist der Verstärkereingang
52 mit dem Ausgang 54 des Verstärkers durch einen Rückkopplungskreis verbunden,
Der Rtekkopplungskreis enthält einen RAckkopplungswiderstand 56, durch den der Verstärkungsfaktor
des yerstärkers 51 so bestimmt wird, daß er ausreicht zur Erzeugung eines Ausgangsstromes,
der die bestimmte Poiarisierungsspannung zwischen den Elektroden an den Klemmen
R und Tzur Folge hat. In diesem Falle erscheint ein Verstärkungsfaktor von etwa
20 000 geeignet. Bei der üblichen Messung der Korrosionsgeschwindigkeit sollte der
Ausgang 51 des Verstärkers einen Strom von etwa 5,5 Milliampere hervorbringen. D.
h., daß der Ausgangsverstärker 52 ein Spannungs-, Strom- oder Leistungsverstärker
mit hohem Verstärkungsfaktor sein kann.
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Der Eingang 52 des Verstärkers 51 ist in Bezug auf Gleichstromsignale
von dem Ausgang 44 des Verstärkers 36 durch einen Kondensator 57 in Serie mit zueinander
parallelen, entgegengesetzt gerichteten Elektroden 58 und 59 entkoppelt. Der
Kondensator
57 und die Dioden 58 und 59 liefern vom Ausgang 44 des Verstärkers 36 her außerdem
eine entgegengerichtete Rückkopplungsspannung zur Stabilisierung der Arbeitsweise.
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Der-Rückkoppluügswiderstand 56 ist durch einen Kondensator 61 überbrückt,
mit dem die Spitzen des Ausgangssignals aus dem Verstärker 36 abgeschnitten werden.
Weiterhin sind zwei gegenpolig hintereinanderogeschaltete Zenerdioden 62 mit einem
Paar einander entgegengerichteter Elektroden 63 in einem zu dem Widerstand 56 und
dem Kondensator 61 parallelen Kreis hintereinandergeschaltet. Hierdurch wird die
sich am Verstärkerausgang 54 einstellende Spitzenspannung auf einen Wert begrenzt,
bei dem der Verstärker 51 nicht in den Sättigungsbereich gerät. Beispielsweise schützt
ein maximaler Spannungsabfall von etwa 10 Volt an dem Rückkopplungswiderstand 56
den Verstärker 51 davor, bei großen Eingangssignalen in den Sättigungszustand zu
geraten. Der Verstärker 51 ist ein invertierender Verstärker in Bezug auf das Ausgangssignal
aus dem Verstärker 36.
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Der Ausgang 54 des Verstärkers 51 tritt zeitweise in einem Schaltkreis
mit einer Signalkorrektureinrichtung 66 und in einem zweiten Schaltkreis mit der
Elektrode 23 an der Klemme A in Verbindung, wobei der Stromkreis mit der Elektrode
21 über den Leiter 29 und Klasse geschlossen wird0 Genauer gesagt wird das Ausgangssignal
aus dem Verstärker 51 über einen Schalter 67 in dessen Null-Position über einen
Widerstand 68 der Signalkorrektureinrichtung 66 zugeleitet. Nimmt der Schalter 67
sande Arbeits-Stellung ein, so gelangt das Ausgangssignal aus dem Verstärker 51
über einen BereichAeinstellwiderstand 69 und einen Schalter 71, der dann ebenfalls
seine Arbeitsstellung einnimmt, zu der Klemme A der Schaltungsanordnung.
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Der Schalter 71 verbindet in seiner Arbeits-Stellung den zweiten Schaltkreis
mit einer Dämpfungswiderstandskette. Ein dem Eingang 52 des Verstärkers 51 zugeleiteter
Signalstrom ruft am Ausgang 54 des Verstärkers einen bestimmten Ausgangsstrom hervor.
Die
verschiedenen den Verstärker 51 umgebenden Bauelemente dienen nur dazu, daß der
Strom am Ausgang 54 des Verstärkers in geeigneten Grenzen bleibt, um die bestimmte
Polarisierungsspannung zwischen den Elektroden 21 und 22 hervorzurufen. Das Ausgangssignal
am Ausgang 44 des Verstärkers 36 wird durch den Widerstand 46 in ein Stromsignal
umgewandelt, mit welchem der Verstärker 51 angesteuert wird. Daher liefert das Spannungsausgangssignal
aus dem Trennverstärker 36 einen bestimmten Strom an den Eingang 52 des Ausgangsverstärkers
51. Beispielsweise ruft die freie Korrosionsspannung zwischen den Klemmen A und
T ein bestimmtes Ausgaflgssignal an dem Verstärker 36 hervor, mit dem der Verstärker
51 so angesteuert wird, daß der an seinem Ausgang 54 auftretende Strom der Probenelektrode
21 gerade das freie Korrosionspotential zu verleihen vermag.
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Der Verstärker 51 als Teil einer Gleichstromquelle für die Klemme
A ist mit einer geeigneten Stromquelle, wie beispielsweise der in Fig. 4 gezeigten
mit den Klemmen B+ und B-, verbunde, Ein Einstellwiderstand 64 in Verbindung mit
dem Verstärker 51 kann dazu Verwendung finden, eine statische, nicht zum Signal
gehörige Spannung in dem zugehörigen Eingangs-Ausgangskreis zu kompensieren.
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Die Signalkorrektureinrichtung 66 kann jede geeignete Form besitzen,
enthält jedoch vorzugsweise einen Differentialeingangs-Operationsverstärker 76 mit
einem ersten Eingang 77, der über den Widerstand 68 und den Schalter 67 mit dem
Ausgang 54 des Verstärkers 51 verbunden ist. Ein zweiter Eingang 78 des Verstärkers
76 steht über einen Widerstand 74 mit der Klemme T der Schaltungsanordnung in Verbindung,
Der Verstärker 76 besitzt einen Verstärkungsfaktor von mehr als 50 000, wobei ein
Rückkopplungskreis wiederum seinen Ausgang 79 mit seinem Eingang 77 verbindet. Der
Rückkopplungskreis enthält einen Kondensator 81 als Speicher für das Korrektursignal.
Genauer gesagt ruft der durch den Widerstand 68 fließende Strom am Eingang 77 des
Verstärkers76 ein Signal hervor, das durch den
Verstärker in ein
Korrektursignal umgewandelt wird, welches in dem Kondensator 81 gespeichert wird.
Dieses Korrektursignal steht in einer bestimmten Abhängigkeit von der Ausgangsspannung
des Verstärkers 51, die an dem Widerstand 68 anliegt.
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Man erkennt, daß der Verstärker 76 als Korrektursignal ein invertiertes
Signal liefert. Der Ausgang 79 des Verstärkers sXht über einen Kopplungswiderstand
82 mit dem Eingang 38 des Verstärkers 36 in Verbindung. Auf diese Weise ruft das
Korrektursignal einen von dem Ausgang 79 des Verstärkers über den Widerstand 47
fließenden Strom hervor, der das dem Verstärker 36 zugeleitete Korrektursignal darstellt
und an dem Widerstand 47 einen Spannungsabfall zur Folge hat, der dem zwischen den
Klemmen R und T auftretenden Signal entspricht.
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Zusätzlich zu den obenbeschriebenen Schaltelementen in Verbindung
mit dem integrierenden Verstärker 76 ist der Verstärkereingang 78 über einen Kondensator
83 mit Masse verbunden, um Gleichstromsignale auszuschließen. Der Verstärker 76
ist wiederum mit einem Einstellwiderstand, 84, ausgerüstet und mit einer geeigneten
Stromquelle, wie z. B. der in Fig. 4 gezeigten, verbunden.
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Befindet sich der Schalter 47 in der Null-Position, so arbeitet die
Signalkorrektureinrichtung 66 in folgender Weise: Die freie Korrosionsspannung (einschließlich
des Spannungsabfalls in demLeiter) tritt wwischenLden Klemmen R und T ebenso wie
an dem Verstärkereingang 37 in Erscheinung. Inioigedessen tritt an dem Verstärkerausgang
44 ein für diese Spannung bezeichnendes Ausgangssignal auf, das durch den Widerstand
46 in ein Stromsignal umgewandelt wird. Dieses letztere ruft an dem Ausgangsverstärker
51 ein Ausgangs-Stromsignal hervor, welches in bestimmter Beziehung zu der genannten
Eingangsspannung steht. Dieses Stromsignal erzeugt in dem Widerstand 68 ein Spannungssignal,
das am Ausgang 79 des integrierenden Verstärkers 76 ein in dem Kondensator 81 gespeichertes
Korrektursignal
zur Folge hat. Dieses Korrektursignal-bewirkt
einen bestimmten Stromfluß durch den Widerstand 47, der das Korrektursignal für
den Eingang 38 des Verstärkers 36 bzw. einen entsprechenden Spannungsabfall hervorruft.
Dieser Spannungsabfall entspricht der freien Korrosionsspannung, die zwischen den
Klemmen R und T, d. h. am Eingang 37, zu verzeichnen ist.
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Damit wird das Ausgangssignal des Verstärkers 36 zu Null, indem die
Potentialdifferenz zwischen den Eingängen 37 und 38 kompensiert wird. Auch am Ausgang
des Verstärkers 51 tritt somit kein Signal auf, so daß weiterhin die Eingänge 77
und 78 des Verstärkers 76 kein Signal erhalten. Jedoch kann das in dem Kondensator
81 gespeicherte Signal nicht verschwinden, da zum einen der Verstärker 76 das gewünschte
Stromsignal an seinem Ausgang 79 weiterhin dem Widerstand 47 zuleitet und zum anderen
durch den Widerstand 68 kein Strom fließen kann, um den Kondensator 81 zu entladen.
Auf diese Weise also erfährt der Ausgang des Verstärkers 36 einen automatischen
Nullabgleich, durch den das Ausgangssignal des Verstärkers 36 zu Null wird, an dessen
Eingang keine Signalkomponente auitritt, die der freien Korrosionsspannung zwischen
der Proben- und der Bezugselektrode entspricht.
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Bei der hier betrachteten Ausführungsform des Geräts wird auf den
Eingang 52 des Verstärkers 51 über den Summierungspunkt 86 während des Abgleiches
ein Bezugsstrom gegeben. Dieser Bezugsstrom hat eine solche Größe, daß der Strom
am Ausgang 54 des Verstärkers 51 eine Komponente erhält, die der bestimmten Polarisierungsspannung
entspricht, welche zwischen der Proben-und der Bezugselektrode auftritt. Beispielsweise
ist bei in der Null-Position beiindlichem Schalter 67 eine bestimmte Ausgangsstromkomponente
erforderlich, die durch den Widerstand 68 fließt, um - zusätzlich zu der Komponente
aus der freien Korrosionsspannung - einen zusätzlichen Wert herbeizuftüiren, der
für die bestimmte Polarisierungsspannung nischen der Proben-und der Bezugselektrode
bezeichnend ist. Genauer gesagt sind in
dem von-der Slgnalkorrektureinrichtung
66 gelieferten Korrektursignal beide Komponenten enthalten. Infolgedessen liefert
das an dem integrierenden Verstärker 76 eintreffende Signal ein Korrektursignal
mit Komponenten aus der freien Korrosionsspannung und der bestimmten Polarisierungsspannung.
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Beispielsweise ruft, wenn die bestimmte Polarisierungsspannung, die
zwischen der Proben- und der Bezugselektrode auftritt, 10 Millivolt beträgt, das
Korrektursignal (im Arbeitsbetrieb) an dem Widerstand 47 einen Spannungsabfall von
10 Millivolt zusätzlich zu der betreffenden freien Korrosionsspannung zwischen den
Elektroden hervor.
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Das dem Summierungspunkt 86 zugeführte Bezugsstromsignal kann aus
jeder beliebigen geeigneten Stromquelle erhalten werden. Eine solche ist in Fig.
5 wiedergegeben und wird nachfolgend noch beschrieben. Die Stromquelle kann Abgriffe
positiver und negativer Spannung +VR und -VR aufweisen, die über einen Schalter
87, einen Signalleiter 88, einen weiteren Schalter 89 und einen Strombegrenzungswiderstand
91 mit dem Summierungspunkt 86 in Verbindung gebracht werden können. Über einen
Kondensator 90 können Schaltstromstöße zur Masse hin abfließen. Der Schalter 87
gestattet es, dem Ausgangsverstärker 51 sowohl eine positive als auch eine negative
Bezugsspannung zuzuführen, so daß der an seinem Ausgang erscheinende Strom entweder
eine kathodische oder eine anodische Polarisierung der Elektroden herbeizuführen
vermag. Der Schalter 89 hingegen bewirkt, daß die Bezugsspannung nur im Null- oder
Abgleichbetrieb an den Verstärker 51 gelangen kann.
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In diesem Falle also gelangt die Bezugsspannung über den Widerstand
91 zum Summierungspunkt 86 und von dort über den Eingang 52 in den Verstärker 51.
Das damit hervorgerufene bestimmte Stromsignal ruft an dem Ausgang 54 des Verstärkers
einen ebenso bestimmten Strom hervor, der die Komponente der bestimmten Polarisierungsspannung
dargestellt, die ein entsprechendes Signal an dem Widerstand 68 zur Folge hat. Der
Verstärker
76 wandelt die zusätzliche Komponente unter Integrierung
in das Korrektursignal um, das in dem Kondensator 81 gespeichert wird. Dieses Korrektursignal
ruft, wie gesagt, in den Widerstand 47 eine Stromkomponente hervor, die einen der
freien Korrosionsspannung und der bestimmten Polarisierungsspannung zwischen den
Elektroden entsprechenden Spannungsabfall zur Folge hat. Daher ist die Größe des
am Ausgang 44 des Verstärkers 36 auftretenden Spannungssignals groß genug, um die
durch den Widerstand 45 hindurchtretende Stromkomponente auf Grund der bestimmten
Polarisierungsspannung zu unterdrücken0 Dies führt zu einem zweiten Ausgangssignal
am Ausgang 44, welches nur für die bestimmte Polarisierungsspannung zwischen der
Proben- und der Bezugselektrode bezeichnend isto Das zweite Ausgangssignal, das
über den Widerstand 46 weitergeleitet wird, wirkt dem Bezugsstrom von dem Summierungspunkt
86 entgegen, wodurch das Ausgangssignal an dem Verstärker 51 praktisch zu Null wird.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform des Korrosionsgeschwindigkeitsmessers
nach Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Verstärker 51 als Summierungsverstärker fungiert,
dessen eines Eingangssignal Über den Widerstand 46 und dessen anderes in Gestalt
des Bezugsstromsignals über den Widerstand 91 zugeleitet wird. Wie gesagt, ist der
Verstätker 51 invertierend, so daß an seinem Ausgang ein um 180° phasenverschobenes
Signal gegenüber demjenigen an seinem Eingang 52 erscheint.
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Ebenso ist der Verstärker 76 invertierend, so daß auch an seinem Ausgang
ein gegenüber dem Signal an dem Widerstand 68 durch den Ausgangsstrom von dem Verstärker
51 hervorgerufenen Signal um 1800 phasenverschobenes Signal erscheint. Daher tritt
an dem Widerstand 47 wiederum ein phasenrichtiges Signal auf, das dem invertierenden
Eingang 38 des Verstärkers 36 zugeführt wird und dessen Ausgangssignal veranlaßt,
von dem erstgenannten zu dem zweiten Ausgangssignal mit solcher Phasenlage Uberzugehen,
daß das Bezugsstromsignal von dem Summierungspunkt 86 kompensiert wird. Die durch
das Korrektursignal an dem Widerstand
47 hervorgerufene Spannungsänderung
des Ausgangssignals aus dem Verstärker 36 entspricht gerade dem Wert, der durch
den Widerstand 46 weitergegeben wird, um das von dem Summierungspunkt 86 stammende
Bezugsstromsignal zu kompensieren, welches das Signal an dem Eingang 52 des Verstärkers
51 zu Nul#cht.
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Daher wird auch das am Ausgang 54 des Verstärkers 51 erscheinende
Signal praktisch zu Null. Auf diese Weise ist die Schaltungsanordnung nach Fig.
2 nun in Bereitschait, die tatsächliche Messung der Korrosionsgeschwindigkeit durchzuführen.
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Nun werden die Schalter 67, 71 und 89 in die Arbeits-Position gebracht.
Dabei hält der Kondensator 81 das gespeicherte Korrektursignal am Eingang 77 aufrecht.
Der Verstärker 76 wiederum führt dem Widerstand 47 den gleichen Strom zu, der an
dem Eingang 38 des Verstärkers 36 zu einer Korrektur spannung führt, die der freien
Korrosionsspannung und der bestimmten, zwischen der Proben- und der Bezugselektrode
auftretenden Polarisierungsspannung entspricht. Daher geraten die Eingänge 37 und
38 des Verstärkers 36 um die Größe der bestimmten Polarisierungsspannung aus dem
Gleichgewicht. Als Folge davon wiederum erscheint am Ausgang 44 des Verstärkers
36 ein Signal, das über den Widerstand 46 weitergeleitet wird und dabei die Gestalt
eines Stromsignals an dem Eingang 52 des Verstärkers 51 annimmt. Dieses Signal ruft
am Ausgang 54 des Verstärkers ein Stromsignal für die Hilfselektrode 23 hervor,
die mit der Klemme A verbunden ist.
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Dieser Strom am Ausgang 54 tritt durch den zweiten Schaltkreis zwischen
der Probenelektrode 21 und der Hilfselektrode 23 hindurch und erzeugt dabei eine
Polarisierungsspannung zwischen den Elektroden 21 und 22. Diese Spannung erscheint
an den Klemmen R und T der Schaltungsanordnung . Wenn daß Stromsignal am Ausgang
54 praktisch diejenige Größe ereicht hat, die zur Erzeugung der bestimmten Polarisierungsspannung,
beispeisweise 10 Millivolt, führt, haben auch die beiden Eingänge
37
und 38 des Verstärkers 36 dasselbe Potential angenommen.
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Nun ändert sich der Wert des am Ausgang 44 des Verstärkers 36 auftretenden
Spannungssignals so, daß ein zweites Ausgangssignal erhalten wird, das über den
Widerstand 46 zu einen Stromsignal am Summierungspunkt 86 des Einganges 52 wird.
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Mit diesem Stromsignal wird der Verstärker 51 so ausgesteuert, daß
an seinem Ausgang ein Strom solcher Größe auftritt, die zur Erzeugung der bestimmten
Polarisierungsspannung an den Elektroden erforderlich ist.
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Wie erwthnt, führt der dem Summierungspunkt 86 beim Null- oder Abgleichbetrieb
zugeführte Strom zur Festlegung des Ausgangssignals des Trennverstärkers 36 während
des Arbeits-Betriebes auf einem solchen Wert, daß am Summierungspunkt 86 am Eingang
52 des Ausgangsverstärkers ein identisches Stromsignal auftritt. Auf diese Weise
liefert der Ausgangsverstärker 51 unabhängig von der Außenimpedanz am Ausgang 54
an Qie Klemme b einen Strom derjenigen Größe, der erforderlich ist, um die bestimmte
Polarisierungsspannung zwischen der Proben- und der Bezugselektrode zu erzielen.
Man erkennt, daß mit der beschriebenen Schaltung die gleiche Beziehung zwischen
dem Ausgangssignal des Trennverstärkers 36 und den Stromsignalen am Eingang 52 des
Ausgangsverstärkers 51 beim Null-oder Abgleichbetrieb ebenso wie bein Arbeits-Betrieb
erhalten wird. Es tritt also keine Veränderung der Impedanz oder des relativen Signalniveaus
beim Ubergang von den einen auf den anderen Betriebszustand auf. Dies fAhrt zu einer
großen BetriebsstablittLt bei dem erfindungsgeiäen Korrosionsgeschwindigkeitsmesser.
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Beim Null-Betrieb besitzt der Trennverstärker 36 einen Verstärkungsfaktor
A1, der sich durch den Wert der Widerstände 45 so bestimmt, daß das Ausgangssignal
E0 gleich der Potentialdifferenz zwischen den Eingängen 37 und 38 multipliziert
mit dem Verstärkungsfaktor A1 ist. Beispielsweise kann das Ausgangssignal
Eg
bei einer Potentialdifferenz von 10 Millivolt zwischen den Eingängen 37 und 38 +
1-3 Volt betragen.
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Beim Null-Betrieb besitzt der Ausgangsverstärker 51 einen Verstärkungsfaktor
von etwa 20 000. Die Summe der Ströme am Summierungspunkt 86, der auch an Masse
liegt, ist null. Das Ausgangssignal E0> das über die Steuerimpedanz 46 zugeführt
wird, bewirkt das Verschwinden des Bezugsstromsignals IS von dem Eingang 52. Daher
tritt an dem Widerstand 46 ein Spannungssignal des Wertes Eo/Is auf. Wenn beispielsweise
Eo + 2,75 Volt und das Bezugsstromsignal IS 5,5 Mikroampere beträgt, so muß der
Widerstand 46 einen Wert von 5 000 Ohm besitzen.
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Das Bezugsstromsignal IS am Eingang 52 des Ausgangsverstärkers 51
ergibt in dem Kondensator 81 ein Signal der Korrektureinrichtung 66, das in dem
Widerstand 47 einen Strom hervorruft, der einen der freien Korrosionsspannung zwischen
den Elektroden 21 und 22 und der bestimmten Polarisierungsspannung entsprechenden
Spannungsabfall zur Folge hat, der beispielsweise 10 Millivolt betragen kann. Die
Parameter der Signalkorrektureinrichtung 66 und der damit zusammenhängenden Bauteiles
insbesondere des Widerstandes 47, werden demgemäß gewählt. Aus diesem Grund besitzt
das Ausgangssignal E0 genau diese Größe, die.durch die Steuerimpedanz 46 weitergeleitet,
zur Beseitigung des Bezugsstromsignales IS am Summierungspunkt 86 und damit am Eingang
52 des Ausgangsverstärkers 51 führt.
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Beim Arbeits-Betrieb verschwindet das Bezugsstromsignal vom Summierungspunkt
86, während das Korrektursignal zum Verschwinden der beiden Komponenten. der freien
Korrosionsspannung und der bestimmten Polarisierungsspannung aus dem Ausgangssignal
des Trennverstärkers 36 führt. Wenn ein Strom vom Ausgang 54 des Ausgangsverstärkers
51 über die Elektrode 23 Rließt, um die Elektroden 21 und 22 mit der bestimmten
Polarisierungsspannung zu polarisieren, ruft das Ausgangssignal des Trennverstärkers
36, welches über die Steurimpedanz 46
fließt; am Eingang 52 des
Ausgangsverstärkers 51 ein Stromsignal hervor, mit dem diejenige Stromgröße erzeugt
wird, die das- Auftreten der bestimmten Polarisierungsspannung zwischen der Bezugs-und
der Probenelektrode zur Folge hat. Dies wird erreicht, da das Ausgangssignal Eg
aus dem Trennverstärker 36 eine bestimmte Abhängigkeit von.dem Strom am Ausgang
54 des Ausgangsverstärkers 51 besitzt, die von dem während des Null-Betriebes zur
Abstimmung der Schaltungsanordnung verwendeten Bezugsstromsignal abhängt.
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Die Steuerung des Ausgangsverstärkers mit einem von einem Strom hervorgerufenen
Spantungssignal führt zu einer bedeutenden Verbesserung des Steuerwirkungsgrades
und der Stabilität gegenüber Versuchen, unmittelbar eine ähnliche Funktion durch
Variierung von Millivolt-Signalen in hochempfindlichen Schaltkreisen von Spannungsverstärkern
zu erzielen.
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Der von dem Eingangskreis hoher Impedanz des Trennverstärkers 36
gebildete Spannungskreis ist von dem Stromkreis, in welchem der Ausgang 54 des Ausgangsverstärkers
51 zusammen mit der Elektrode 23 liegt, wirksam getrennt. D. h., daß die Klemme
T der Schaltungsanordnung von dem Leiter 29 getrennt ist, welcher der Elektrode
21 Strom zuführt. Die Eingänge 37 und 38 des Trennverstärkers 36 sind gegenüber
widerstandsbedingten Spannungen aus dem Strom am Ausgang 54 des Verstärkers 51 vollkommen
entkoppelt. Infolgedessen werden die widerstandsbedingten Spannungen zwischen den
Klemmen R und T von dem Strom am Ausgang 54 des Ausgangsverstärkers nicht beeinflußt.
Daher kann das den Meßkopf 11 mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 verbindende
Kabel 24 unabhängig von den darin auftretenden widerstandsbedingten Spannungsabfällen
jede beliebige Länge erhalten. Beispielsweise erscheinen die gleichen ofiderstandsbedingten
Spannungsabfälle in den Leitern 26 und 27 und treten an den beiden Klemmen R und
T der Schaltungsanordnung auf. In dem vom Eingangskreis des Trennverstärkers 36
gebildeten Spannungskreis stellen die widerstandsbedingten Spannungen konstante
Größen dar, die in die freie Korrodierungsspannung eingehen und die Arbeitsweise
des Trennverstärkers 36 nicht beeinflussen.
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Der Strom am Ausgang 54 des Ausgangsverstärkers im Arbeits-Betrieb
kann auf jede geeignete Weise angezeigt werden. Vorzugsweise wird der Ausgangsstrom
des zweiten Schaltkreises durch ein Ausgabegerät gemessen, da er die bestimmte Polarisierungsspannung
zwischen der Proben- und der Bezugselektrode hervorruft. Dieser Strom hängt, wie
noch genauer in der USA-Patentschrift 3 406 101 beschrieben, mit der an der Probenelektrode
21 festzustellenden Korrosionsgeschwindigkeit zusammen. Vorzugsweise findet ein
Ausgabegerät Verwendung, mit dem die Impedanz des zweiten, mit der Elektrode 23
verbundenen Schaltkreises nicht verändert wird. Zu diesem Zweck kann en Spannungsfolgeverstärker
96 mit dem Verstärkungsfaktor 1 Verwendung finden. Auch der Verstärker 96 ist vorzugsweise
ein Differentialeingangs-Operationsverstärker und besitzt einen ersten Eingang 97.
der über einen Signalibildungswiderstand 98 im zweiten nur Schaltkreiws zber den
Schalter 67 mit dem Ausgang 54 des Ausgangsverstärkers 51 verbunden ist. Der daraus
hervorgehende Strom ruft am Eingang 97 eine entsprechende Spannung hervor.
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Infolge davon erzeugt der Verstärker 96 an seinem Ausgang 99 ein entsprechendes
Ausgangssignal. Über einen Rückkopplungswiderstand 101 wird dieses Ausgangssignal
dem zweiten Eingang 102 des Verstärkers zugeleitet. Der RückkopplungstiderAtand
101 besitzt eine solche Größe, daß im Verstärker 96 praktisch der Verstärkungsfaktor
1 erreicht wird. Das am Ausgang 99 auf tretende Ausgangssignal gelangt über eine
Kette aus den Widerständen 103>' 104 und 105 zur Masseklemme der Schaltungsanordnung.
Ein mit einem Eichwiderstand 107 in Serie geschaltetes Amperemeter 106 ist durch
den Schalter 67 wechselweise mit einem Ende des Widerstandes »3 und mit dem zweiten
Schaltkreis zu verbinden.
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In Verbindung mit einem Umpolungsschalter 94 gestattes das Amperemeter
106, den/dem' zweiten Schaltkreis mit dem Ausgang 54 des Verstärkers 51 fließenden
Strom abzulesen, gleichgültig or kathodisch oder anodisch ist. Der Verstärker 96
weist weiterhin den üblichen Einstellwiderstand 108 und eine geeignete Verbindung
nit einer StroMquelle auf, wie z. B. der in Fig. 4 dargestellten mit den Klemmen
B+ und B-.
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Der soweit beschriebene Korrosionsgeschwindigkeitsmesser kann indessen
auch mit einem automatisch anfzeichneden Gerät betrieben werden, wie es in Fig.
3 angedeutet ist. Zu diesem Zweck ist ein erster Anschluß 109 an der Verbinduncrsstelle
den -zwischen7iderständen 104 und 105 und ein zweiter Anschluß 111, der über einen
Widerstand 110 mit Masse verbunden ist, in Serie mit einem Schalter 112 vorgesehen,
der diesen zweiten Ausgang in der Arbeits-Position über einen Widerstand 113 mit
dem zweiten Schaltkreis am Ausgang 54 des Verstärkers 51 verbindet. Gleichzeitig
tritt dieser über einen Bereichswiderstand 69 und engen Schalter 136 mit der Klemme
A und dem Verstärker 96 in Verbindung. Der Schalter 112 verbindet den Anschluß 111
während des Null-Betriebes mit dem Ausgang 79 des Signalkorrekturverstärkers 76
zwischen den Widerständen 114 und 116.
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Die Widerstandskette in Verbindung mit dem Schalter 112 dient zur
Spannungsteilung, um eine konstante Ausgangsimpedanz für das Aufzeichengerät lli
sowohl im Null- als auch im Arbeitsbetrieb aufrechtozuzerhalten.
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Das Aufzeichengerät 117 kann von jeder geeigneten Ausführung sein,
wie beispielsweise einer solchen, die eine Aufzeichnung auf einer Karte 124 in Abhängigkeit
von einem veränderlichen Spannungssignal am Eingang liefert. Als 'solches Gerät
kommt beispielsweise das unter der Bezeichnung 680 Autograph von Mosley vertriebene
in Betracht. Dieses Gerät vermag positive und negative Eingangsspannungen in Symmetrie
zu einem Mitteleingang auf zunehmen. Daher gibt die Karte 124 in diesem Falle anodische
wie kathodische Korrosionsgeschwindigkeiten Bu erkennen, je nach der Richtung des
in dem zweiten Schaltkreis an dem Ausgang 54 des Verstärkers 51 fließenden Stromes.
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Das Auf zeichengerät 117 vermag die freie Korrosionsspannung wiederzugeben,
die durch das erste Ausgangssignal des Trennverstärkers 36 repräsentiert wird. An
den Anschluß 111 gelangt, wenn sich der Schalter 112 in seiner Null-
Position
befindet, ein sich an den Widerständen 114 und 116 bildendes Signal aus dem Y,orrektursignal,
welches vom Ausgang 79 des Verstärkers 76 stammt. Das aem Widerstand 47 zugeführte
Korretursignal weist Komponenten auf, die der freien Korrosionsspannung wie auch
der bestimmten Polarisierungsspannung entsprechen, die sich zwischen den Elektroden
des Meßkopfes 11 einstellt. Die der bestimmten Polarisierungsspannung entsprechende
Komponente wird von dem Anschluß 109 für das Aufzeichengerät durch ein Eompensationssignal
ferngehalten. Zu diesem Zweck verbindet der Schalter 71 in der Null-Position den
Eingang 97 des Verstärkers 96 über einen Schalter 118 und eine Kettenschaltung aus
den Widerständen 119, 121 und 122 mit der Bezugsspannungsquelle. Während des Auftretens
eines gorrektursignals für den oberen Bereich, welches im Hinblick auf den Schalter
133 erwünscht ist, wird das Kompensationssignal über einen Schalter 133 zur Masse
abgeleitet. Das Kompensationssignal tritt nur beim Null-Betrieb zwischen den Widerständen
119 und 122 der Bezugsspannungsquelle auf. Es sorgt bei Zuführung zum Eingang 97
des Verstärkers 96 dafür, daß in dessen Ausgangssignal diejenige Spannungskomponente
verschwindet, die der bestimmten Polarisierungsspannung auf Grund eines Bezugsstromsignales
am Summierungspunkt 86 entspricht. Auf diese Weise erhalten die Anschlüsse 109 und
111 für das Auf zeichengerät im Null-Betrieb nur die Korrektursignalkomponente,
die einem der freien Korrosionsspannung entsprechenden Strom am Ausgang 79 des Verstärkers
76 entspricht. So zeigt also die Ahfzeichnung des Geräts 117 im Null-Betrieb nur
die freie Korrosionsspannung, die zwischen der Probenelektrode 21 und der Bezugselektrode
22 auftritt. Das Amperemeter 106 hingegen zeigt im wesentlichen Null, da der Strom
am Ausgang 54 des Verstärkers 51 beim Null-Betrieb im wesentlichen zu Null wird.
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Mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 läßt sich eine automatische
Aufeinanderfolge des Null- und des Arbeits-Betriebes erzielen, ebenso wie anodischer
und kathodischer Betriebszustände, durch Bedienung der Schalter 67, 71, 89 und 112
bzw. 87,
94 und 118 über den automatischen Zeitgeber 33. Die Betätigung
der Schalter kann über mechanische Verbindungsglieder oder durch Relaiswicklungen
erfolgen. Auch können SCR-Gleichrichter die Schaltfunktionen erfüllen. In der Darstellung
geht von dem Zeitgeber 33 eine Anzahl gestrichelter Linien ab, welche die Verbindungen
zu den einzelnen Schalteznsymbolisieren.
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Die Schaltungsanordnung kann mit jeder beliebigen Funktionsfolge betrieben
werden. Beispielsweise kann der Zeitgeber 33 dazu Verwendung finden, die verschiedenen
Schalter einmal beim treten einer positiven Bezugsspannung von ihrer Nullin die
Arbeitsposition zu bringen, um am Summierungspunkt 86 ein Bezugsstromsignal zu erzeugen,
mit dem die resultierende Polarisierung der Elektroden eine anodische Korrosionsgeschwindigkeitsbestimmung
zuläßt, und ein anderes Mal mit einer negativen Bezugsspannung, die zur Erzeugung
eines Bezugsstromsignales am Summierungspunkt 86 führt, welches eine kathodische
Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit ermöglicht. Diese Funktionen können zunächst
für die Prüfvorrichtung 30 und dann für den Meßkopf 11 erfolgen, die beide an die
Schaltvorrichtung 31 angeschlossen sind. Zusätzlich zu diesen Funktionen kann eine
kleine Zeitverzögerung erwünscht sein, wenn die Schalter von ihrer Arbeits- in die
Null-Position geführt werden, so daß jede zurückbleibende Polarisierungsspannung
zwischen den Elektroden 21 und 22 Zeit findet zu verschwinden. Auf diese Weise ist
zu Beginn eines jeden Arbeitsspiels nur die freie Korrosionsspannung vorhanden,
die zwischen diesen Elektroden auftritt, wenn die Schalter ihre Null-Position einnehmen.
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Bei einem solchen Funktionsablauf liefert das Auf zeichengerät 117
eine Aufzeichnung, wie sie auf der Karte 124 in Fig. 6 dargestellt ist. Die Aufzeichnung
beginnt am oberen Rand der gezeigten Karte und setzt sich mit der Zeit nach unten
hin fort. Die Karte 124 gibt die eben beschriebene typische Funktionsweise der Schaltungsanordnung
nach Fig. 2 wieder.
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Die Prüfvorrichtung 30 tritt mit den Klemmen R, T, A und Masse in
der Position 2 der Schaltvorrichtung 31 während des Null-Betriebs in Verbindung.
Als reine Widerstandskette liefert die Prüf vorrichtung kein Ausgangssignal, das
einer freien Korrosionsspannung entsprechen würde. Daher weist die Karte 124 für
eine kurze Zeit, beispielsweise 20 Sekunden, einen Kurvenabschnitt 126 auf, der
einem Eingangssignal von der Größe Null entspricht. Nun führt der Zeitgeber 33 die
einzelnen Schalter in ihre Arbeits-Position. Die Prüfvorrichtung 30 liefert nun
infolge des Stromes im zweiten Schaltkreis am Ausgang des Verstärkers 51 eine (anodische)
Polarisierungsspannung zwischen den Klemmen R und T, die einer Korrosionsgeschwindigkeit
von 10/1 000 Zoll pro Jahr entspricht. Der Verstärker 51 bringt einen Strom derjenigen
Größe hervor, die erforderlich ist, um die bestimmte Polarisierungsspannung für
eine Korrosionsgeschwindigkeit von 10/1 000 Zoll pro Jahr zu erzeugen. Dieser Strom
wird durch das Amperemeter 106 angezeigt, während das Auf zeichengerät 117 den Kurvenabschnitt
127 aufzeichnet. Eine sehr geringe Kapazität in der Prüfvorrichtung 30 ist verantwortlich
für den abgerundeten Anfang des Kurvenabschnites 127.
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Der "Arbeits-Abschnitt erstreckt sich über die Dauer einiger Minuten,
beispielsweise drei Minuten, um sicherzustellen, daß für die Ablesungein stabiler
Zustand eingetreten ist.
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Daraufhin betätigt der Zeitgeber 33 die Schaltvorrichtung 31, um
den Meßkopf 11 in Verbindung mit den entsprechenden Klemmen der Schaltungsanordnung
nach Fig. 2 zu bringen,und führt die betreffenden Schalter in ihre Null-Position.
Darauf erscheint die freie Korrosionsspannung zwischen den Elektroden 21 und 22
an den Eingängen der Aufzeichenvorrichtung 117 und wird von dieser während eines
bestimmten Zeitintervalls von beispielsweise 20 Sekunde als Kurvenabschnitt 128
aufgezeichnete. Die Karte 124 kann eine Millivolt-Teilung aufweisen, so daß die
freie Korrosionsspannung unmittelbar abgelesen werden kann. Diese kann beispielsweise
20 Millivolt betragen. Nun führt der Zeitgeber 33 die betreffenden Schalter in ihre
Arbeits-
Position. Darauf erzeugt der an der Klemme A erscheinende
Strom aus dem Kreis mit den Elektroden 21 und 23 die bestimmte Rilarisierungsspannung
zwischen den Elektroden 21 und 22. Dieser Strom wird von dem Amperemeter 106 ebenso
wie von der Aufzeichenvorrichtung 117 angezeigt, in welcher auf der Karte 124 der
Kurvenabschnitt 129 entsprechend etwa 15/1 000 Zoll pro Jahr aufg:ezeichnet wird.
Eine bestimmte minimale Kapazität innerhalb des Meßkopf es 11 führt dabei zu einer
Spitze 131 am Anfang des Abschnittes 129. Nach kurzer Zeit wird jedoch ein Gleichgewichtszustand
erreicht, in dem das aufgezeichnete Signal stabil wird.
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Nun kann der Zeitgeber den obenangegebenen Positionsablauf wiederholen,
wobei allerdings die Schalter 87 und 118 entsprechend einer negativen Bezugsspannung
umgestellt werden, so daß der am Ausgang 54 des Verstärkers 51 erscheinende Strom
nunmehr eine kathodische Polarisation hervorruft. Der Ablauf vollzieht sich im übrigen
in der gleichen Weise, und die entsprechenden Kurvenabschnitte auf der Karte 124
sind durch Hinzufügung von dazu gekennzeichnet. Da der betreif ende Kurvenverlauf
zu dem zuerst beschriebenen im wesentlichen spiegelsymmetrisch ist, erübrigt sich
eine weitere Beschreikung.
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Generell geben die bei anodischer und kathodischer Messung der Korrosionsgeschwindigkeit
ermittelten Werte bei demselben Meßkopf 11 und einem bestimmten korrodierenden Medium
gleiche Korrosionsgeschwindigkeiten zu erkennen. Dennoch können gewisse Variationet
auftreten. Es ist zu bemerken, daß die freie Korrosionsspannung, die durch die Kurvenabschnitte
128 bzw. 128a wiedergegeben wird, in beiden Fällen kathodisch ist. Indessen kann
sie auch zuweilen anodisch werden. Die beschriebene Schaltungsanordnung wird weder
davon beeinilußt, ob die freie Korrosionsspannung anodisch oder kathodisch ist,
noch von ihrer Größe. D. h., daß die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 eine automatische
Korrektur der freien Korrosionsspannung herbeiführt.
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Es versteht sich, daß mit der auf gezeigten Schaltungsanordnung auch
andere Reihenfolgen eingehalten werden können.
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Beispielsweise kann der Zeitgeber 33 so ausgelegt sein, daß zunächst
eine aufeinanderfolgende Messung bei allen möglichen Positionen der Schaltvorrichtung
31 erfolgt, bei welcher auf jede kathodische Korrosionsgeschwindigkeitsbestimmung
eine anodische folgt. Die Schaltungsanordnung ist so vielseitig, daß sie jede gewünschte
Arbeitsfolge zuläßt, solange der Zeitgeber 33 die erforderlichen Schaltschritte
veranlassen kann.
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Bei der Erfindung kann es erwünscht sein, für das dem Eingang 38
des Trennverstärkers zugeführte Korrektursignal ,verschiedene Bereiche vorzusehen.
Zu diesem Zweck kann, wie gezeigt, zu dem Widerstand 47 ein Parallelwiderstand 132
zuschaltbar sein, um, ungeachtet des gleichen in dem Kondensator 81 gespeicherten
Signals dem Eingang 38 ein geändertes Korrektursignal zuführen zu können. Mit dem
Schalter 133 kann der Parallelwiderstand 132 von der Klemme T getrennt und mit dem
Ausgang 79 des Verstärkers 76 verbunden werden, wenn der Bereich des Korrektursignals
geändert werden soll, da die Impedanz des Ausganges 79 praktisch Null ist0 In der
Zeichnung nimmt der Schalter 132 seine Stellung für einen kleinen Bereich ein. Bei
der Umschaltung des Widerstandes 132 von der Klemme T zu dem Ausgang 79 wird die
Impedanz des Einganges 38 des Verstärkers 36 nicht beeinflußt. Damit verbleibt der
Widerstand 132 effektiv in Verbindung mit dem Eingang 38, ohne dessen Impedanz zu
verändern. Beispielsweise ist bei der gezeigten Verbindung des Widerstandes 132
entsprechend kleinem Bereich das Korrektursignalin der Lage, eine freie Korrosionsspannung
bis zu einem Wert von etwa 100 Millivolt zu kompensieren. Ist der Widerstand 132
jedoch mit dem Ausgang 79 des Verstärkers 76 verbunden, so kann das Korrektursignal
einen genügenden Stromfluß in dem Widerstand 47 hervorrufen, um eine freie Korrosionsspannung
von beispielsweise bis zu 500 Millivolt zu
kompensieren. Falls
erwünscht, können freilich auch andere Maßnahmen zur Änderung der Größe des Korrektursignals
am Eingang 38 getroffen werden. Die geschilderte Schaltung findet auch Verwendung,
um im großen Bereich den Widerstand 122 parallel zu dem Widerstand 121 zu legen,
um eine ordnungsgemäße &ufzeichnung der Aufzeichenvorrichtung 117 zu ermöglichen.
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Wie erwähnt, kann der Ausgangsstrom des Verstärkers 51 bei ein und
demselben Wert des dem Verstärkereingang 52 zugeführten Bezugsstromsignales in einem
bestimmten Bereich verändert werden. Daher müßte die Skala des Anzeigegeräts, d.
h., des Amperemeters 106 und der Aufzeichenvorrichtung 117, ziemlich gedrängt ausgeführt
sein, um den Gesamtbereich der.meßbaren Korrosionsgeschwindigkeiten zu erfassen.
Falls erwünscht, können daher mehrere Bereichswiderstände 134 zu dem Widerstand
69 parallel und in Serie mit dem zweiten Schaltkreis geschaltetwerden, der den Ausgang
des Verstärkers 51 mit der Klemme A verbindet. Der geeignete Bereichswiderstand
kann durch einen einpoligen Mehrfachschalter 136 ausgewählt werden, der von Hand
oder auch über eine geeignete Verbindung durch den Zeitgeber 33 schaltbar ist. Beispielsweise
kann der Schalter 136 in jeder beliebigen Reihenfolge in Abhängigkeit von der Stellung
der Schaltvorrichtung 31 geschaltet werden,-um jedesmal den vollen Skalenbereich
des Amperemeters 106 und der Aufzeichenvorrichtung 117 zur Anzeige auszunutzen,
wobei die Bereiche z. B. 10/1 000, 100/1 000, 500/1 000 usw. Zoll pro Jahr betragen
können. Die Wahl des jeweiligen Bereichswiderstandes bestimmt die Größe der Polarisierungsspannung,
die durch einen bestimmten Strom am Ausgang 54 des Verstärkers 51 hervorgerufen
werden kann. Den Bereichswiderständen kann ein Kondensator 154 parallelgeschaltet
sein, der als Spannungsfilter wirkt und die Anpassung an den Meßkopf 11 verbessert.
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Eine Gleichstromquelle zum Betrieb der verschidenen Verstärker der
soweit beschriebenen Schaltungsanordnung ist in Fig. 4 gezeigt. Demnach besitz ein
Transformator 137 eine PrimArwicklung,
die an eine geeignete Wechselstromquelle
anschließbar ist. Die Sekundärwicklung des Transformators 137 steht mit einer Gleichrichterbrücke
138 und Spannungsteilerwiderständen 139 und 141 in Verbindung, um an den Ausgangsklemmen
B+ und B-positiv bzw. negativ gerichtete Arbeitsströme hervorzurufen.
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Mit zwei eonerdioden 142 und 143, denen Kondensatoren 144 bzw.
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146 parallel geschaltet sind, ist ein Mittelabgriff geschaffen, der
mit Masse verbunden ist. Das Potential dieses Mittelabgriffs kann gegenüber demjenigen
einer tatsächlichen Masse, die aus dem Meßkopf 11 bestehen oder mit diesem verbunden
sein kann, abweichen. Jedenfalls aber liefert der Mittelabgriff das in der gesamten
Schaltungsanordnung nach Fig. 2 auftretende Massepotential.
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Die Stromquelle nach Fig. 4 ist in der Lage, unter Verwendung der
Schaltung nach Fig. 5 positive und negative Bezugs-Spannungen zu liefern. Zu diesem
Zweck ist eine Serie von Widerständen zwischen die Klemmen B+ und B- geschaltet,
die aus festen Widerständen 147 und 148 sowie Potentiometern 149 und 151 besteht.
Die Potentiometer 149 und 151 sind durch Zenerdioden 152 bzw. 153 überbrückt, deren
Verbindung mit dem Mittelabgriff der Stromquelle an Masse liegt. Die Abgriffe der
Potentiometer 149 und 151 liefern positive und negative Bezugsspannungen, die den
Schaltern 87 und 118 der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 zugeführt werden können.
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Selbstverständlich sind gegenüber dem vorausgehend im einzelnen beschriebenen
Ausführungsbeispiel mancherlei Abweichungen im Rahmen der Erfindung möglich, die'sich
dem Fachmann im Bedarfsfall ohne weiteres anbieten.