Sonde zur elektrodenlosen Messung der elektrischen Leitfähigkeit von
Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht stich auf eine Sonde zur elektrodenlosen Messung
der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten nach einer Nullmethodle, bestehend
aus zwei streuarmen, in die zu untersuchende Flüssigkeit getauchten Ringkernspulen,
die derart nebeneinander angebracht sind, daß ihre magnetischen Kraftflüsse mit
dem in der Flüssigkeit induzierten Strom verkettet sind. und von denen eine an eine
Wechselspannungsquelle angeschlossen ist.Probe for the electrodeless measurement of the electrical conductivity of
Liquids The invention relates to a probe for electrodeless measurement
the electrical conductivity of liquids according to a null method, consisting of
from two scattered toroidal core coils immersed in the liquid to be examined,
which are attached side by side in such a way that their magnetic fluxes with
are chained to the current induced in the liquid. and one of them to one
AC voltage source is connected.
Es ist bereits ein Verfahren zur elektrodenlosen Messung der elektrischen
Leitfähigkeit von Flüssigkeiten bekanntgeworden, das darin besteht, daß zwei Ringkernspulen,
von denen eine an eine Wechselspannungsquelle, die andere an einen Spannungsmesser
angeschlossen ist, so nebeneinander in die zu untersuchende Flüssigkeit gebracht
werden, daß ihre magnetischen Kraftflüsse mit dem in der Flüssigkeit induzierten
Strom verkettet sind. Dfe an der zweiten Spule gemessene Spannung bildet ein Maß
für die zu messende Leitfähigkeit. It is already a method for electrodeless measurement of the electrical
Conductivity of liquids has become known, which consists in the fact that two toroidal coils,
one to an AC voltage source, the other to a voltmeter
is connected, so placed side by side in the liquid to be examined
that their magnetic fluxes are similar to that induced in the liquid
Stream are chained. The voltage measured on the second coil forms a measure
for the conductivity to be measured.
Eine bekannte Nulimethode zur Messung der Leitfähigkeit besteht darin,
daß an die Spannungsquelle zusätzlich ein veränderlicher Spannungsteiler angeschlossen
wird. durch dessen Ausgangsspannung die Ausgangsspannung der Sonde kompensiert wird. A well-known zero method for measuring conductivity is to
that a variable voltage divider is also connected to the voltage source
will. the output voltage of which compensates for the output voltage of the probe.
Ein wesentlicher Nachteil der beschriebenen Anordnung besteht darin,
daß die Ausgangsspannung der Sonde nicht allein von der zu messenden Leitfähigkeit,
sondern auch von der Amplitude und Frequenz der Generatorspannung und von der Permeabilität
des verwendeten Kernmaterials abhängt. Sorgt man dafür, daß die Generatorspannung
genügend konstant ist, so bleibt doch die Abhängigkeit von der Permeabilität der
Kerne. Bei den zu verwendenden hochpermeablen Stoffen hängt diese stark von der
Temperatur und dem Druck ab. Eine zunächst möglich scheinende Stabilisierung durch
Einfügen eines Luftspalts ist mit der Methode unverträglich. da der Luftspalt eine
zu große magnetische Streuung bewirken würde. Bei der beschriebenen Nullinethode
wird durch Kompensation die Spannungsteilung der Sonde gemessen, es handelt sich
also um eine Nullmethodle in bezug auf diese Spannungsteilung, nicht dagegen auf
die Leitfähigkeit. In die Messung der Leitfähigkeit gehen auch bei dieser Methode
die Schwankungen der Permeabilität als Fehler voll ein. Hohe Anforderungen an die
Genauigkeit, wie sie z. B. in der Ozeanographie gestellt werden, können hierdurch
nicht erfüllt werden. A major disadvantage of the described arrangement is that
that the output voltage of the probe does not depend solely on the conductivity to be measured,
but also on the amplitude and frequency of the generator voltage and on the permeability
depends on the core material used. One ensures that the generator voltage
is sufficiently constant, the dependence on the permeability of the
Cores. In the case of the highly permeable substances to be used, this depends heavily on the
Temperature and pressure. A stabilization that seems possible at first
Inserting an air gap is incompatible with the method. because the air gap is a
would cause excessive magnetic scattering. With the described nullin method
if the voltage division of the probe is measured by compensation, it is
thus a null method with regard to this division of tension, not against it
the conductivity. This method is also used to measure conductivity
fully accept the fluctuations in permeability as an error. High demands on the
Accuracy such as B. in oceanography, can thereby
not be met.
Die Erfindung geht deshalb von dem Gedanken aus, eine Anordnung zu
entwickeln, die diesen Genauigkeitsforderungen dadurch genügt, daß der Leitwert
der Flüssigkeitsschleife unmittelbar mit einem zweiten Leitwert verglichen wird.
Dies wird erfindungs-
gemäß dadurch erreicht, daß jede der Spulen eine zusätzliche
Wicklung trägt, die zum Zwecke des Nullabgleiches über einen veränderbaren ohmschen
Widerstand miteinander verbunden sind. Die Verbindung der beiden Zusatzwicklungen
erfolgt dabei so, daß der Strom in der Flüssigkeit und der Strom in der Zusatzwicklung
den zweiten Kern in entgegengesetztem Sinne umßießen, so daß im Abgleichfall in
der zweiten Spule keine Spannung induziert wird. Dieses ist eine echte Nullmethode
zur Messung des Leitwerts. The invention is therefore based on the idea of an arrangement
develop that satisfies these accuracy requirements in that the conductance
the liquid loop is compared directly with a second conductance value.
This is inventive
according to achieved in that each of the coils has an additional
Winding carries, for the purpose of the zero adjustment via a changeable ohmic
Resistance are interconnected. The connection of the two additional windings
takes place in such a way that the current in the liquid and the current in the additional winding
encircle the second core in the opposite sense, so that in the adjustment case in
no voltage is induced in the second coil. This is a true zero method
for measuring the conductance.
Schwankungen der Amplitude und der Frequenz der Generatorspannung
sowie der Permeabilität der Kerne gehen in die Messung nicht ein.Fluctuations in the amplitude and frequency of the generator voltage
as well as the permeability of the cores are not included in the measurement.
Der reelle Leitwert der Flüssigkeitssclhleife kann auch mit einem
komplexen Leitwert verglichen werden. The real conductance of the fluid loop can also be with a
complex conductance can be compared.
Dazu werden in Weiterbildung des Er1îndungsgedankens die Zusatzwicklungen
über ein Schaltelement mit komplexem Leitwert miteinander verbunden, so daß zwischen
der Eingangs- und Ausgangsspannung der Sonde eine Phasendifferenz besteht. Diese
Phasendifferenz hängt ausschließlich von dem Verhältnis der beiden Leitwerte ab,
nicht von der Permeabilität der Kerne und der Amplitude der Generatorspannung. Da
der komplexe Vergleidisleitwert frequenzabhängig ist. hat man zwei Möglichkeiten
zur Bestimmung der'gesuchten Leitfähigkeit; entweder man mißt die Phasendifferenz
bei bekannter Frequenz, oder man mißt die Frequenz, die eine vorgegebene Phasendifferenz
ergibt. Schließlich kann man diese Anordnung unmittelbar
als frequenzbestimmenden
Phasenschieber in einer Oszill atorschaltung verwenden.For this purpose, the additional windings are used in further development of the inventive concept
connected to one another via a switching element with a complex conductance, so that between
There is a phase difference between the input and output voltages of the probe. These
The phase difference depends exclusively on the ratio of the two conductance values,
not on the permeability of the cores and the amplitude of the generator voltage. There
the complex comparison value is frequency-dependent. you have two options
to determine the conductivity sought; either one measures the phase difference
if the frequency is known, or the frequency is measured, which has a given phase difference
results. Finally, you can get this arrangement straight away
as frequency-determining
Use phase shifter in an oscillator circuit.
PATENTANSPPE LCTII 1. Sonde zur elektrodeniosen Messung der elektrischen
Leitfähigkeit von Flüssigkeiten nach einer Nullmethode, bestehend aus zwei streuarmen,
in die zu untersuchende Flüssigkeit getauchten Ringkernspulen, die derart nebeneinander
angebracht sind, daß ihre magnetischen Kraftilüsse mit dem in der Flüssigkeit induzierten
Strom verkettet sind, und von denen eine an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Spulen eine zusätzliche Wicklung trägt,
die zum Zwecke des Nullabgleichs
über einen veränderbaren ohmschen Widerstand miteinander
verbunden sind. PATENT APPROACH LCTII 1. Probe for electrodeless measurement of electrical
Conductivity of liquids according to a zero method, consisting of two scatter,
toroidal core coils immersed in the liquid to be examined, which are next to each other in this way
are attached that their magnetic fluxes with that induced in the liquid
Current are concatenated, and one of which is connected to an AC voltage source
is characterized in that each of the coils carries an additional winding,
those for the purpose of zeroing
with one another via a variable ohmic resistance
are connected.