DE2149256A1 - Hygrometer - Google Patents

Hygrometer

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DE2149256A1
DE2149256A1 DE19712149256 DE2149256A DE2149256A1 DE 2149256 A1 DE2149256 A1 DE 2149256A1 DE 19712149256 DE19712149256 DE 19712149256 DE 2149256 A DE2149256 A DE 2149256A DE 2149256 A1 DE2149256 A1 DE 2149256A1
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Chatanier Michel Jean
Leynaert Jacky Robert
Thiriot Alain Roger
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Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • G01N27/225—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity by using hygroscopic materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Description

OPPIOE JTATIOIiAL O1ETUDES ET DE REOHERCHES AEROSPATIALES
(O.N.E.R.A.) 142 S
Hygrometer.
Gegenstand der Erfindung ist ein Hygrometer.
Es sind Hygrometer verschiedener Bauarten zur Messung des Peuchtigkeitsgrades von Gasen bekannt, von denen gewisse die Verlängerung eines Haares unter der Einwirkung einer gesteigerten Feuchtigkeit, andere den Taupunkt, und wieder andere die Übertragung von Hyperfrequenzsehwingungen oder auch die Spektralanalyse benutzen.
Alle diese Hygrometer sollen auf langsam
■oder sehr langsam veränderliche Vorgänge ansprechen, wie sie bei der Klimatologie betrachtet werden .
Das erfindungsgemässe Hygrometer soll dagegen Informationen über schnell oder sehr schnell verlaufende Vorgänge liefern, wie dies bei der Untersuchung des Austausche
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der Pall ist, welcher in der Nahe einer bewegten Wasserfläche auftritt, obwohl es auch für Messungen in einem unbeweglichen Gas verwendet werden kann.
Das erfindungsgeinässe Hygrotnetex· ist durch
Kondensatoren bildende Mittel zur Messung der Dielektrizitätskonstante eines mit Wasserdampf beladenen Gases, welches gegenüber, diesen Mitteln in Umlauf versetzt wird, gekennzeichnet.
Die Erfindung sieht die Verwendung einer Verengung, in welcher Schallgeschwindigkeit herrscht, zur Erzielung einer konstanten Strömungsmenge des die Kondensatormittel umspülenden Gasstroms vor.
Bei einer Ausführungsform enthält der
Apparat ausserdem Mittel zur Bestimmung der anderen Faktoren, welche zusammen mit der Dielektrizitätskonstante die Ermittlung des gewünschten Werts der Wassermasse je Gasmasseneinheit ermöglichen.
Hierfür betrifft die Erfindung eine einen elektrischen Kondensator bildende. .Vorrichtung, welche für die Dielektrizitätskonstante der Luft empfindliche Kondensatormittel und für diese'unempfinäliche Kondensatormittel zusammenfasst, wodurch der Einfluss der gleichzeitig auf die ersten und die zweiten Mittel wirkenden Temperatur ausgeschieden werden kann.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Pig. 1 ist eine schematische teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäasen Apparats.
Pig. 2 ist eine Ansicht der diesem Apparat angehörenden Kondensatoranordnung in grösserem Maßstab.
Pig. 3 zeigt in noch grösserem Maßstab
und im Schnitt ein dieser Vorrichtung angehörendes Glied, dessen Elemente zur Verdeutlichung auseinandergezogen sind.
Pig. 4 ist ein elektrisches Sehalibild.
Der erfindungsgemässe Apparat besitzt
einen rohrförmigen Körper 10 mit zylindrischer Aussenflache 11, dessen innere Pläche 12 unter Ausgang von der Aussen-
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kante 13 einen ersten konvergierenden Rohrabschnitt 14 und hierauf einen zweiten konvergierenden Rohrabschnitt 15 bildet, welche mit einem divergierenden Rohrabschnitt 16 eine Verengung 17 bilden, wobei der divergierende Rohrabschnitt 16 in den Innenraum 18 des rohrförmigen Mastes 19 mündet, an welchen der Körper 10 befestigt ist, wobei eine Ansaugung durch einen Stutzen 20 an dem entgegengesetzten Ende der Kammer 18 vorgesehen ist j welche an der Verengung 17 und unmittelbar strömung saufvärts von dieser eine Strömung mit Schallgeschwindigkeit erzeugt.
Unmittelbar strömungsaufwärts von dieser Verengung sind in der so in dein Körper 10 erzeugten Strömung 21 im ganzen mit 22 bezeichnete, Kondensatoren bildende Mittel
12 3 angeordnet. Diese Mittel umfassen Belegungen 23 , 23 » 23 usw. (Pig· 2), wobei die ungeradzahligen Belegungen von einem ersten Ständer 24 und die geradzahligen Belegungen von einem zweiten Ständer 25 getragen werden, wobei einer dieser Ständer Körperschluss hat, z.B. der Ständer 25.
Die ungeradzahligen Belegungen v/erden durch einfache zu einander parallele Metallplatten gebildet und sind elektrisch mit dem sie tragenden Ständer 24 verbunden.
Die geradzahligen Belegungen sind zueinander und zu den ungeradzahligen Belegungen parallel. Sie umfassen einfache elektrisch mit dem sie tragenden Ständer 25 verbundene Metallplatten.
Eine oder einige dieser geradzahligen Platten werden jedoch durch zwei leitende Platten 26 und 27 gleicher Oberfläche (Fig. 3) gebildet, welche an einem Ende Löcher 28 bzw. 29 aufweiser., mit welchem sie an dem Ständer 25 angebracht sind, mit welchem sie elektrisch leitend verbunden sind. Auf ihren einander gegenüberliegenden Flächen 30 und 31 empfangen die Platten 26 bzw. 27 eine dielektrische Schicht 32 bzw. 33, z.B. aus Siliziumoxyd, und diese Schichten sind mit einem metallischen Häutchen 34 bzw. 35 überzogen. Die Häutchen 34 und 35 haben eine kleinere Fläche als die Platten 26 und 27, so dass sie von dem Ständer 25 entfernt bleiben und nicht elektrisch leitend mit diesem verbunden sind. Die so überzogenen Platten 26 und 27 werden gegeneinander gelegt.
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Die von ihnen'gebildete Platte, z.B. die
Platte 232, erfüllt die Aufgabe einer Belegung und. wirkt mit ihren Au3senflächen 36 bzw. 37 mit den-Nachbarplatten 23" und Zy*' zur Bildung eines Kondensators zusammen, dessen Dielektrikum durch das Strömungsmittel gebildet wird, in welches die Platten eintauchen, im vorliegenden Pail aas Gas der Strömung 21.
Ein anderer Kondensator wird durch das Zusammenwirken der durch die beiden Häutchen 34 und 35 gebildeten Belegung mit der Platte 26 einerseits und mit der Platte 27 andererseits gebildet, wobei dann das Dielektrikum durch die Schichten 32 und 33 gebildet wird, wobei Mittel vorgesehen sind, um diese beiden Kondensatorelemente parallel zu schalten.
Die Zahl der diese doppelte Aufgabe erfüllenden Platten 23 wird so gewählt, dass der erste Kondensator, bei welchem das Dielektrikum das Gas der Strömung. 21 ist, und der zweite Kondensator, in welchem das Dielektrikum durch die Schichten 32 und 33 gebildet wird, die gleiche Kapazität haben.
Zweckmässig sind die zusammengesetzten Platten über die ganze Höhe der Strömung 21 verteilt, um die verschiedenen Temperaturen zu berücksichtigen, welche in dieser herrschen können.
Der erste Kondensator 41, in welchem das
Dielektrikum das Gas der Strömung 21 ist, und der zweite Kondensator 42, in welchem das Dielektrikum innerhalb der Platten liegt, sind in die Zweige 45 und 46 einer Messbrücke 43 (Fig. 4) eingeschaltet, deren gemeinsamer Punkt 44 KörperSchluss hat und deren andere Zweige durch die Wicklungsabschnitte 47 und
48 einer Sekundärwicklung 49 des Transformators 50 gebildet werden, dessen Primärwicklung 51 mit dem Ausgang eines Oszillators 52 verbunden ist.
Der den Abschnitten 47 und 48 der Y/icklung.
49 gemeinsame Punkt 53 ist mit dem Eingang eine3 Verstärkers 54 verbunden, welcher auf die Frequenz des Oszillators 52 zentriert ist, und dessen Ausgang 55 an einen Synchrondetektor 56 angelegt ist, welcher ausserdem durch den Kanal 57 unmittelbar die von dem Oszillator 52 gelieferten Schwingungen
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empfängt. An dem Ausgang 58 des Detektors 56 sind die schwankenden Komponenten vorhanden, welche in einem Niederfrequenzverstärker 59 verstärkt werden. An dem Ausgang 60 dieses Verstärkers ist die Information vorhanden, welche für die Änderung der Dielektrizitätskonstante des den ersten Kondensator umspülenden Gases kennzeichnend ist.
Die elektronischen Vorrichtungen kennen
zweckmässig innerhalb des Korpers 10 angeodnet werden, wie dies schematisch bei 61, 62 oder 63 angedeutet ist.
Die Leiter oder Ausgangskabel sind innerhalb des Mastes 19 angeordnet.
Falls der Apparat zur Benutzung in der Nähe einer bewegten Wasserfläche, z.B. des Meeres, bestimmt ist, wird das Vorderende des zylindrischen Rohrkörpers 10 durch ein halbkugeliges Gitter 65 geschützt.
Eine Entnahme 64 in dem konvergierenden Rohrabschnitt 14 ermöglicht, jederzeit den Wert des statischen Drucks zu ermitteln.
Wenigstens ein an einer Belegung des Kondensators 22 befestigtes schnell ansprechendes Thermoelement 66 liefert die Messung der Temperatur des Gases·
Der Apparat liefert so alle Elemente für die gewünschte hygrometrische Bestimmung.
Sein Messbereich geht bis zu mehreren tausend Hertz.
Er besitzt eine hohe Empfindlichkeit.
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Claims (9)

  1. Patentansprüche
    Apparat zur Messung des Feuchtigkeitsgrades eines Gases, gekennzeichnet durch einen Kanal (14-15-16) mit einer Verengung (17), in welcher Schallgeschwindigkeit herrscht, für den Umlauf einer Gasströmung, sowie Mittel (22), Vielehe elektrische Messkondensatoren bilden, deren Belegungen in die Strömung (21) in der Nähe der Verengung (1?) eintauchen.
  2. 2.) Apparat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Entnahmestelle (64) zur Abnahme des statischen Drucks des Gases der Strömung (21).
  3. 3.) Apparat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Thermoelement (66) zur Messung der Temperatur des Gases der Strömung (21).
  4. 4.) Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (14-15-16) von einem Rohrkörper (10) umgeben ist, wobei elektronische Vorrichtungen (61, 62, 63) für die Behandlung der von den Kondensatormitteln (22) gelieferten Information zwischen dem Kanal und dem Körper untergebracht .sind.
  5. 5·) Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekenn-
    zeichnet, dass der Körper (10) von dem Ende eines rohrförmigen Mastes (19) getragen wird,an dessen anderem Ende (20) eine Ansaugung erzeugt wird, welche das Gas in der Strömung (21) in Umlauf versetzt.
  6. 6.)Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatormittel einen ersten Kondensator (41), dessen Dielektrikum das Gas der Strömung ist und einen zweiten, einen Bezugskondensator bildenden Kondensator (42), dessen Dielektrikum nicht dieses Gas ist, umfassen*
  7. 7.) Apparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kondensator (42) sich innerhalb einer eine Belegung des ersten Kondensators bildenden Platte (232) befindet.
  8. 8.) Apparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platte des ersten Kondensators in zwei aneinander gelegte Platten unterteilt ist, welche die Aufgabe von Belegungen im Zusammenwirken mit einem Zwischenmetall-
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    häutchen (54, 35) erfüllen, wobei sie von diesem Häutchen durch ein festes Dielektrikum (32, 55) getrennt sind,
  9. 9.) Verfahren zur Messung des Feuchtigkeitsgrades eines Gases, dadurch gekennzeichnet daß eine Gasströmung des zu messenden Gases erzeugt wird, und daß die Messung· durch eine Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten des strömenden Gases erfolgt»
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    Leerseite
DE19712149256 1970-10-05 1971-10-02 Vorrichtung zur Messung des Feuchtigkeitsgrades eines Gases Expired DE2149256C3 (de)

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NL2001521C2 (nl) 2008-04-25 2009-10-27 Fluid Well Instr B V Inrichting en werkwijze voor het meten van een elektrische eigenschap van een door een buis heen stromend fluïdum.

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GB1312888A (en) 1973-04-11
DE2149256B2 (de) 1974-11-07
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