DE2149256A1 - hygrometer - Google Patents
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Description
OPPIOE JTATIOIiAL O1ETUDES ET DE REOHERCHES AEROSPATIALESOPPIOE JTATIOIiAL O 1 ETUDES ET DE REOHERCHES AEROSPATIALES
(O.N.E.R.A.) 142 S(O.N.E.R.A.) 142 p
Hygrometer.Hygrometer.
Gegenstand der Erfindung ist ein Hygrometer.The invention relates to a 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.There are hygrometers of various types for measuring the degree of humidity of gases known from some of them the lengthening of a hair under the influence of increased moisture, others the dew point, and still others use the transmission of hyperfrequency vibrations or spectral analysis.
Alle diese Hygrometer sollen auf langsamAll of these hygrometers are designed to operate slowly
■oder sehr langsam veränderliche Vorgänge ansprechen, wie sie bei der Klimatologie betrachtet werden .■ or address very slowly changing processes like them be considered in climatology.
Das erfindungsgemässe Hygrometer soll dagegen Informationen über schnell oder sehr schnell verlaufende Vorgänge liefern, wie dies bei der Untersuchung des AustauscheThe hygrometer according to the invention, on the other hand, is intended to provide information about fast or very fast running Deliver operations like this when examining the exchanges
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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.the pall is which is near a moving body of water occurs, although it can also be used for measurements in an immobile gas.
Das erfindungsgeinässe Hygrotnetex· ist durchThe Hygrotnetex according to the invention is through
Kondensatoren bildende Mittel zur Messung der Dielektrizitätskonstante eines mit Wasserdampf beladenen Gases, welches gegenüber, diesen Mitteln in Umlauf versetzt wird, gekennzeichnet. Means forming capacitors for measuring the dielectric constant a gas laden with water vapor, which is set against these agents in circulation.
Die Erfindung sieht die Verwendung einer Verengung, in welcher Schallgeschwindigkeit herrscht, zur Erzielung einer konstanten Strömungsmenge des die Kondensatormittel umspülenden Gasstroms vor.The invention envisages the use of a constriction in which the speed of sound prevails for Achieving a constant flow rate of the condenser means surrounding gas stream.
Bei einer Ausführungsform enthält derIn one embodiment, the
Apparat ausserdem Mittel zur Bestimmung der anderen Faktoren, welche zusammen mit der Dielektrizitätskonstante die Ermittlung des gewünschten Werts der Wassermasse je Gasmasseneinheit ermöglichen.Apparatus also means for determining the other factors, which together with the dielectric constant determine the desired value of the water mass per gas mass unit enable.
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.For this purpose, the invention relates to a capacitor forming an electrical capacitor. .Device which for the dielectric constant of the air summarizes sensitive capacitor means and, for this, 'insensitive capacitor means, whereby the influence of the temperature acting simultaneously on the first and the second means eliminated can be.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.The invention is explained below by way of example with reference to the drawing.
Pig. 1 ist eine schematische teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäasen Apparats.Pig. Fig. 1 is a schematic partially sectioned view of an apparatus according to the invention.
Pig. 2 ist eine Ansicht der diesem Apparat angehörenden Kondensatoranordnung in grösserem Maßstab.Pig. Figure 2 is an enlarged view of the condenser assembly associated with this apparatus.
Pig. 3 zeigt in noch grösserem MaßstabPig. 3 shows on an even larger scale
und im Schnitt ein dieser Vorrichtung angehörendes Glied, dessen Elemente zur Verdeutlichung auseinandergezogen sind.and in section a member belonging to this device, whose elements are pulled apart for clarity.
Pig. 4 ist ein elektrisches Sehalibild.Pig. 4 is an electrical visual image.
Der erfindungsgemässe Apparat besitztThe apparatus according to the invention has
einen rohrförmigen Körper 10 mit zylindrischer Aussenflache 11, dessen innere Pläche 12 unter Ausgang von der Aussen-a tubular body 10 with a cylindrical outer surface 11, whose inner surface 12 below the exit from the outer
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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.edge 13 forms a first converging pipe section 14 and then a second converging pipe section 15, which form a constriction 17 with a diverging pipe section 16, the diverging pipe section 16 in the interior 18 of the tubular mast 19 opens, to which the body 10 is attached, with a suction through a Nozzle 20 is provided at the opposite end of the chamber 18 j which is at the constriction 17 and direct flow Upstream from this a current with the speed of sound generated.
Unmittelbar strömungsaufwärts von dieser Verengung sind in der so in dein Körper 10 erzeugten Strömung 21 im ganzen mit 22 bezeichnete, Kondensatoren bildende MittelImmediately upstream of this constriction are the flow 21 thus generated in your body 10 Capacitor forming means designated as a whole by 22
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 25.12 3 arranged. These funds include occupancies 23, 23 »23 etc. (Pig * 2), with the odd-numbered assignments from a first stand 24 and the even-numbered assignments from a second stand 25, one of which stands is body-closed, e.g., stand 25.
Die ungeradzahligen Belegungen v/erden durch einfache zu einander parallele Metallplatten gebildet und sind elektrisch mit dem sie tragenden Ständer 24 verbunden.The odd-numbered assignments are formed by simple metal plates that are parallel to one another and are electrically connected to the stand 24 that supports them.
Die geradzahligen Belegungen sind zueinander und zu den ungeradzahligen Belegungen parallel. Sie umfassen einfache elektrisch mit dem sie tragenden Ständer 25 verbundene Metallplatten.The even-numbered assignments are parallel to each other and to the odd-numbered assignments. They embrace simple metal plates electrically connected to the stand 25 that supports them.
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.However, one or some of these even plates are made equal by two conductive plates 26 and 27 Surface (Fig. 3) is formed which has holes at one end 28 and 29 aufweiser. With which they are attached to the stand 25, with which they are electrically conductively connected. On their opposing surfaces 30 and 31, the plates 26 and 27 receive a dielectric layer 32 and 33, e.g. made of silicon oxide, and these layers are covered with a metallic membrane 34 or 35. The membranes 34 and 35 have a smaller area than the plates 26 and 27, so that they remain away from the stand 25 and are not connected to it in an electrically conductive manner. The so overdone Plates 26 and 27 are placed against one another.
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Die von ihnen'gebildete Platte, z.B. dieThe plate formed by them, e.g. the
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.Plate 23 2 , fulfills the task of an assignment and. cooperates with its outer surfaces 36 and 37 with the neighboring plates 23 ″ and Zy * ' to form a capacitor, the dielectric of which is formed by the fluid into which the plates are immersed, in the present Pail aas gas of the flow 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.Another capacitor is formed by the interaction of the two skins 34 and 35 Occupation formed with the plate 26 on the one hand and with the plate 27 on the other hand, the dielectric then through layers 32 and 33 is formed, means being provided to place these two capacitor elements in parallel switch.
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.The number of plates 23 fulfilling this double task is chosen so that the first capacitor, in which the dielectric is the gas of the flow. 21 is, and the second capacitor, in which the dielectric is through the Layers 32 and 33 formed have the same capacitance.
Zweckmässig sind die zusammengesetzten Platten über die ganze Höhe der Strömung 21 verteilt, um die verschiedenen Temperaturen zu berücksichtigen, welche in dieser herrschen können.The assembled plates are expediently distributed over the entire height of the flow 21 in order to avoid the various To take into account temperatures that can prevail in this.
Der erste Kondensator 41, in welchem dasThe first capacitor 41 in which the
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 undDielectric is the gas of flow 21, and the second capacitor 42, in which the dielectric lies within the plates, are in the branches 45 and 46 of a measuring bridge 43 (Fig. 4) switched on, whose common point 44 has body connection and the other branches thereof through the winding sections 47 and
48 einer Sekundärwicklung 49 des Transformators 50 gebildet werden, dessen Primärwicklung 51 mit dem Ausgang eines Oszillators 52 verbunden ist.48 of a secondary winding 49 of the transformer 50 are formed, the primary winding 51 of which with the output of an oscillator 52 is connected.
Der den Abschnitten 47 und 48 der Y/icklung.The sections 47 and 48 of the winding.
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 Schwingungen49 common point 53 is connected to the input of an amplifier 54, which is tuned to the frequency of the oscillator 52 is centered, and its output 55 to a synchronous detector 56 is applied, which also through the channel 57 directly the vibrations supplied by the oscillator 52
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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.receives. At the output 58 of the detector 56 are the fluctuating Components are present which are amplified in a low frequency amplifier 59. At the output 60 of this amplifier the information is available which is necessary for the change in the dielectric constant of the first capacitor surrounding gas is characteristic.
Die elektronischen Vorrichtungen kennenKnow the electronic devices
zweckmässig innerhalb des Korpers 10 angeodnet werden, wie dies schematisch bei 61, 62 oder 63 angedeutet ist.be expediently angeodnet within the body 10, such as this is indicated schematically at 61, 62 or 63.
Die Leiter oder Ausgangskabel sind innerhalb des Mastes 19 angeordnet.The conductors or output cables are arranged within the mast 19.
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.If the apparatus is for use nearby a moving water surface such as the sea is determined, the front end of the cylindrical pipe body 10 is through a hemispherical grid 65 protected.
Eine Entnahme 64 in dem konvergierenden Rohrabschnitt 14 ermöglicht, jederzeit den Wert des statischen Drucks zu ermitteln.A withdrawal 64 in the converging pipe section 14 allows the value of the static at any time To determine pressure.
Wenigstens ein an einer Belegung des Kondensators 22 befestigtes schnell ansprechendes Thermoelement 66 liefert die Messung der Temperatur des Gases·At least one quick-response thermocouple 66 attached to an occupancy of the capacitor 22 provides the measurement of the temperature of the gas
Der Apparat liefert so alle Elemente für die gewünschte hygrometrische Bestimmung.The apparatus thus provides all the elements for the desired hygrometric determination.
Sein Messbereich geht bis zu mehreren tausend Hertz.Its measuring range goes up to several thousand Hertz.
Er besitzt eine hohe Empfindlichkeit. It has a high sensitivity.
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