DE1798449B2 - Verfahren zur Messung von die Dielektrizitätskonstante beeinflussenden Eigenschaften eines Materials und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß den-ίο Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Eine Vorrichtung zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts von Werkstoffen der vorerwähnten Art isi beispielsweise aus der US-Patentschrift 30 25 465 bekannt. Bei dieser Vorrichtung, die auch als Testzelle bezeichnet werden kann, sind die Elektroden aufeinander zu und voneinander weg bewegbar, so daß der Abstand zwischen ihnen veränderbar ist ao Besonders nachteilig ist es, daß bei der Vorrichtung nach der vorerwähnten US-Patentschrift jeweils vier Frequenzmessungen zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts erforderlich sind:

a) Es ist eine Messung der Probe bei einem ersten *⁵ festgelegten Abstand der Elektroden erforderlich, d. h. bei einem während der Messung festgehaltenen Abstand, und

b) es ist weiterhin eine zweite Messung der Probe bei einem zweiten festen Abstand notwendig sowie

c) eine dritte Messung mit Luft oder einem anderen Bezugsmaterial bei einem ersten festen Abstand und schließlich

d) eine vierte Messung mit Luft bei einem zweiten festen Abstand.

Darüber hinaus ist es dann bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 30 25 465 erforderlich, das Verhältnis des Unterschiedes in den Frequenzen der Schritte a) und b) zu berechnen, welches nach der US-Patentschrift ein Maß für die Dielektrizitätskonstante des Materials sein soll. Darüber hinaus ist eine entsprechende Maßnahme hinsichtlich des Unterschiedes der Frequenzen der Schritte c) und d) erforderlich, wodurch man nach der genannten US-Patentschrift die Dielektriztätskonstante der Luft erhält, so daß man schließlich zu Dielektrizitätskonstanten des Materials relativ zur Luft gelangt, wie es gemäß der US-Patentschrift 30 25 465 angestrebt wird. Um nun den Feuchtigkeitsgehalt des Materials nach dem Verfahren gemäß dieser Patentschrift abzuleiten, ist es darüber hinaus noch erforderlich, eine Tabelle zu besitzen, welche die Beziehungen zwischen der absoluten Dielektrizitätskonstante zum Feuchtigkeitsgehalt des zu messenden Materials bei der Basisfrequenz des Tests wiedergibt.

Die US-Patentschrift 30 25 465 gibt die technische Lehre, daß es wesentlich bzw. entscheidend ist, die Veränderung der Dielektrizitätskonstanten, die durch die Veränderung des Abstandes hervorgerufen wird, vernachlässigbar klein zu halten, so daß es infolgedessen auch unabdingbar für das bekannte Verfahren ist, die Veränderung des Volumens der Zelle und die Veränderung der Dichte des Materials während der Messung vernachlässigbar klein zu halten. In den Berechnungen nach der US-Palcntschrift 30 25 465 wird notwendigerweise davon ausgegangen, daß sich die Dielektrizitätskonstante während der Messm-mm

nicht ändert. Aus diesen Gründen ist es wichtig, daß die Elektroden während jeder Messunp. praktisch in ihrer Stellung bleiben.

Aus den vorstehenden Ausführungen erkennt man die Schwierigkeit, Kompliziertheit, Zeitaufwendigkeit und die gesamte Nachteiligkeit, die das bekannte Verfahren nach der US-Patentschrift 3ü 25 465 aufweist, um zum Feuchtigkeitsgehalt des untersuchten Materials zu gelangen.

Es darf auch in diesem Zusammenhang nicht übersehen werden, daß sich gerade aus der Forderung, nach welcher die Abstandsänderung zwischen den Messungen vernachlässigbar sein soll, auch eine Aufwendigkeit in der Verfahrensdurchführung insofern ergibt, als es aus Genauigkeitsgründen nicht möglich ist, eine einfache Höhenveränderung durch eine Art Preßhub vorzunehmen, sondern es ist vielmehr bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 30 25 465 notwendig, genau calibrierte Zwischenlegscheiben in eine ebenfalls genau bzw. reproduzierbar »° eingebaute Testzellenkonfiguration einzufügen und auszubauen, da sich diese kleinen, nach der US-Patentschrift 30 25 465 angestrebten, vernachlässigbaren Abstandsänderungen unter Konstanthaltung der sonstigen Teslzellenverhältnisse sonst nicht mit der er- »5 forderlichen Genauigkeit erzielen lassen. Diese, dem bekannten Verfahren immanente Forderung hat notwendigerweise zur Folge, daß es erforderlich ist, die Testzelle zwischen den Messungen auseinanderzunehmen und wieder zusammenzubauen, um die Zwischenlegscheibe einzufügen bzw. herauszunehmen. Das muß wegen der erforderlichen vier Messungen nach Messungsbeginn mindestens dreimal erfolgen, nämlich zwischen der ersten und zweiten Messung, sowie zwischen der zweiten und dritten Messung und schließlich zwischen der dritten und vierten Messung.

Abgesehen von der Zeitaufwendigkeit der Messung an sich, führt diese für die Messung nach der US-Patentschrift 30 25 465 benötigte lange Gesamtmeß- 4« zeit dazu, daß eine Drift in der Frequenz des Oszillators sowie andere Veränderungen in der Zwischenzeit auftreten und dadurch die Genauigkeit des bekannten Verfahrens stark beeinträchtigen. Neben den unvermeidbaren Fehlern, die bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift auf Grund des Vergleichs der berechneten Werte mit Handbuchwerten hervorgerufen werden, ist auch eine weitere Fehlerhaftigkeit der erhaltenen Werte durch die Annahme bedingt, daß keine Veränderung der Dielektrizitätskonstanten durch Veränderung des Abstandes der nickiroden hervorgerufen wird.

Fndlich macht die Zeitaufwendigkeit der Technik nach der US-Patentschrift 30 25 465 diese Technik ungeeignet für die Verwendung bei der Massenproduktion, d. h. zur Messung der Feuchtigkeit von in Massenproduktion hergestellten Pulpeballen in der Papier- und Zcllstoffindustric od. dgl.

Weiterhin ist aus der Zeitschrift »Inslruments- and Controlsystems«, Vol. 37, Juni 1974, S. 109 bis 114, bekannt, zwei Frequenzen zu vergleichen, und zwar mittels eines Vorwärts- und Rückwärlszählcrs.

Außerdem ist schließlich in der deutschen Patentschrift 9 60 217 ein direktanzeigendes DielcktrizitUtskonslantcn-Mcßgera't bekannt, dessen Mcßbchäller im Schwingungskreis eines Senders liegt und bei dem die in den Mcßbehäl.'er eingebrachte, zu messende

Substanz eine Frequenzänderung des Senders hervorruft. Zur Messung der Frequenzänderung wird nach dieser Druckschrift ein Diskriminator verwendet.

Die zuletzt erwähnte Vorrichtung verwirklicht an sich nur das allgemein bekannte Prinzip, daß man einmal die Meßzelle ohne die zu messende Substanz und einmal mit dieser betreibt und den Unterschied zwischen beiden Zuständen mißt.

Mit den bekannten Vorrichtungen ist es nicht möglich, die Eigenschaften von Faserballen während deren sonst üblichen Behandlung, die ohnehin abläuft, vor deren Versand, beispielsweise deren Verschiffung, zu messen.

Die Messung von Materialeigenschaften, beispielsweise bei den vorerwähnten Ballen, ist aber unter anderem aus folgenden Gründen wichtig:

Die Ballen der vorerwähnten Art werden vor der Verschiffung zusammengepreßt, um ihr Volumen zu verringern, und sie werden dann für die Verschiffung umreift. Der Rechnungswert der Ballen ist durch das Gewicht der Trockenfaser mit einer festgesetzten Spanne für den Prozentgehalt an Feuchtigkeit bestimmt. Demzufolge gestattet eine genaue Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts eine genaue Festsetzung der Kosten. Überdies werden auch die Verschiffungskosten vom Feuchtigkeitsgehalt beeinflußt, soweit sie auf dem Bruttogewicht beruhen. Außerdem kann die weitere Behandlung an den Empfangsstellen erfordern, daß der Feuchtigkeitsgehalt in Rechnung gestellt wird, da viele chemische Prozesse nach dem Trockengewicht der zu behandelnden Zellulosefaser gesteuert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art *u schaffen, die es gestattet, Materialeigenschaften, insbesondere der Feuchtigkeit, der in Frage stehenden Materialien in einfacher Weise direkt bei der ohnehin erforderlichen Behandlung der Materialien, also bei Ballen direkt bei deren Verpressen beispielsweise zum Zwecke der Verschiffung, mitlaufend durchzuführen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 zu entnehmen.

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschallbild einer Vorrichtung zum Messen von die Dielektrizitätskonstante beeinflussenden Eigenschaften eines Materials,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Kondensators, der das Material zwischen seinen in ihrem Abstand verstellbaren Platten aufnimmt und als frequenzbestimmendes Element im Schwingkreis eine? Meßoszillators enthalten ist, und

F i g. 3 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach F i g. 1 in näheren Einzelheiten.

In der F i g. 1 ist eine aus drei Grundeinheiten nämlich einem Kondensator 100, einer Abgleich einheit 200 und einer Meßeinheit 300 bestehend« Vorrichtung dargestellt.

Der Kondensator 100 bildet eine Meß- bzw. Test zelle, die in Fig. 2 ausführlicher gezeigt ist. Das Di elcklrikum des Kondensators 100 wird durch da Material zwischen seinen Platten gebildet, und seini Kapazität hängt sowohl vom Dielektrikum als aucl vom Abstand der Platten ab, beispielsweise den

Schließungsgrad einer Ballenpresse, die den Kondensator enthält.

Um die Kapazität des Materials im Kondensator zu messen, der einen integrierten Teil der Vorrichtung darstellt, wird dieser mit der Meßeinheit 300 verbunden. In der Meßeinheit 300 ist, wie F i g. 3 zeigt, ein Meßoszillator variabler Frequenz eingebaut, dessen Ausgangsfrequenz zum Teil von der Kapazität des Kondensators 100 bestimmt wird. Änderungen in der Kapazität, wie sie durch Änderungen in der Frequenz angezeigt werden, werden von der Meßeinheit in Werte der ausgewählten Eigenschaft des zu prüfenden Materials, wie Feuchtigkeitsgehalt, umgewandelt.

Die Vorrichtung der F i g. 1 enthält auch eine im einzelnen in F i g. 3 gezeigte Abgleicheinheit 200, um eine Dauerdrift zu kompensieren. Die Drift ist die Abweichung von einem Gleichgewichtszustand, der in erster Linie auf Umgebungs- und Bestandteilsänderungen beruht. Die Abgleicheinheit 200 kann vorteilhaft mit einem Fühler zur Überwachung der Meßeinheit 300 und mit einer Vorrichtung zur Justierung der Kapazität des Kondensators 100 versehen sein, um eine Abweichung von einem vorher eingestellten Bezugswert zu korrigieren.

In F i g. 1 sind außerdem gestrichelt gezeichnete Steuerleitungen angedeutet, die von dem Kondensator 100 zur Abgleicheinheit 200 und zur Meßeinheit 300 verlaufen. Diese Steuerleitungen zeigen an, daß bestimmte Signale sowohl von der Abgleicheinheit 200 als auch von der Meßeinheit 300 davon abhängen, wie weit die Prüfung des Materials fortgeschritten ist. Während einer Prüfungsphase werden Schalter, wie in F i g. 2 gezeigt, betätigt. In F i g. 2 ist der Kondensator als hydraulische Presse ausgebildet, und zwar handelt es sich hierbei um eine Presse, derart, wie sie gewöhnlich in der Pulpe-Industrie verwendet wird, um die Pulpe zu Ballen zu pressen. Die Presse enthält eine stationäre Platte 101, die gewöhnlich mit dem Boden des Prüfraums durch Bolzen verbunden ist, und ein bewegliches Oberteil 102, dessen Stellung von einem hydraulischen Stempel 103 gesteuert wird. Die zu prüfenden Werkstoffe, etwa Blätter von Pulpefasern, werden zwischen das Ober- und Unterteil 101 und 102 gelegt. Dann wird mit dem Stempel 103 Druck angelegt, um das Oberteil 102 relativ zum festen Bodenteil 101 zu verschieben, so daß der Ballen vor dem Verschnüren zusammengepreßt wird. Die Bewegung jedes Ballens vor und nach dem Zusammenpressen ist durch Pfeile angezeigt, die auf der Kompressionsachse des Kondensators 100 senkrecht stehen.

Der Kondensator 100 ist so ausgeführt, daß er ausgewählte Eigenschaften während des Prüfvorganges zu messen gestattet. Zu diesem Zweck enthält das bewegliche Teil 102 eine Platte 110 aus Metall, die zusammen mit der Platte 101 die beiden Elektroden des Kondensators bildet. Die Platte 110 ist vom beweglichen Teil 102 und vom Ballen durch Isolierteile 113 isoliert. Die andere Platte 101 ist elektrisch geerdet. Bei dem gezeigten Aufbau hat die Platte 110 eine größere Oberfläche als der Querschnitt des größten zu komprimierenden Ballens, kann aber kleiner als die untere Fläche des Teils 102 sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Platte 110 und die Isoüerteile 113 auf Flächen innerhalb der Tragsäule des Kondensators 100 beschränkt. Dementsprechend besteht ein praktisch gleichförmiges elektrisches Feld zwischen den Platten 110 und 101, das eine genaue Messung der Dielektrizitätskonstante gestattet. Die Isoüerteile 113 für die Platte 110 können aus Phenolharz oder ähnlichem Material bestehen, das einer Drucklast von mehr als 210 kg/cm² widerstehen kann. Die Platte 110 kann in die Isolierung eingebettet und so angeordnet sein, daß ein Kontakt mit geerdeten Bauteilen verhindert wird. Eine Seite der Platte 110 ist elektrisch mittels einer Verbindungsleitung 111 mit einem elektronischen Schaltschrank 112 verbunden, der vorzugsweise an der Seite des beweglichen Teils 102 montiert ist. Der Schaltschrank 112 kann die gesamte oder einen Teil der Abgleicheinheit 200 und der Meßeinheit 300 enthalten, wie F i g. 3 zeigt. Die Platten 110 und 101 bilden einen Kondensator, dessen Kapazität durch die Gleichung (1) wiedergegeben wird:

Hier ist C die Kapazität in Mikrofarad zwischen den beiden Platten 110 und 101; A ist die Fläche der Platte 110 in Quadratzentimetern; h ist der Abstand zwischen den Platten 110 und 101 und E ist die zusammengesetzte Elektrizitätskonstante des Materials, das den Bereich zwischen den Platten 110 und 101 ausfüllt. C₀ ist der dämpfende Teil der gesamten Kapazität in Mikrofarad, der die Kapazitätseffekte der Drahtleitungen und der Abgleicheinheit 200 (s. F i g. 3) enhält.

Wenn daher die Höhe/z und die KapazitätC₀ in Gleichung (1) genau bekannt sind, so steht die Kapazitätsmessung in direkter Beziehung zur Elektrizitätskonstanten E und ist daher ein Maß für eine ausgewählte zu prüfende Eigenschaft, wie den Feuchtigkeitsgehalt, des Materials.

Der Einfluß von Veränderungen im dämpfenden TeUC₀ der Gesamtkapazität der Gleichung (1) wird ebenso wie andere störende Effekte durch die angewandte Vielfachmeßtechnik beseitigt.

Diese Technik sieht eine erste Kapazitätsmessung bei einem Abstand h 1 der Platten 101 und 102 des Kondensators in Fig. 2 vor und eine zweite Messung bei einem Abstand h 2. Die entstandene Änderung der Kapazität Λ C der beiden Messungen kann aus Gleichung (1) abgeleitet werden und wird durch die Gleichung (2) wiedergegeben:

AC = C\-Cl = 0,56A [^- - ^

Hierin ist E1 die Dielektrizitätskonstante des zwischen den beiden Platten befindlichen Materials beim ersten Abstand /11, und E 2 ist die Dielektrizitätskonstante des zwischen den Platten befindlichen Materials beim zweiten Abstand h 2. Cl ist die Kapazität für eine Dielektrizitätskonstante El bei einem Abstand h 1 der Platten des Kondensators, während C 2 die Kapazität für eine Dielektrizitätskonstante E 2 bei einem Abstand h 2 der Platten des Kondensators ist, und weiterhin A die Fläche der aktiven Platte des Kondensators bedeutet.

Die Kapazitätsänderung AC nach Gleichung (2) entspricht den Abständen h 1 und h 2 des Kondensators mit hoher Präzision.

Für Messungen in genauen Höhen und Steueroperationen besitzt der Kondensator 100 der F i g. 2

Schalter SW-I bis SWS sowie ein Paar von Fotozellen 125-1 und 125-2. Die Fotozellen zeigen an, ob d°.r Kondensator besetzt ist. Die mit den Schaltern verbundenen Steuerfunktionen werden in Verbindung mit der Abgleicheinheit 200 und der Meßeinheit 300 der F i g. 3 erläutert. Die Schalter besitzen hohe Empfindlichkeit bei geringer Bewegungstoleranz bzw. kurze Schaltwege. In einem Versuchsmodell wurden Schalter mit einer maximalen Bewegungstoleranz von 0,013 mm verwendet. Für diese Genauigkeit sind die Schalter gekapselt, und der zugehörige Schaltarm 123 ist in einem Lager geführt.

Aus Fig.2 ersieht man, daß der SchalterSW-I mit einem Anschlagstift 121 betätigt wird, der an einer der Tragsäulen der Ballenpresse befestigt ist. Die anderen Schalter SW-I bis SWS sind in dem Gehäuse 122 enthalten, das an der Grundplatte 102 befestigt ist. Der erste Schalter SW-I ist nur geschlossen, wenn die obere Platte 102 in ihrer Ruhestellung ist. Die anderen Schalter werden nacheinander durch den Schaltarm 123 betätigt, der fest an der Platte 102 angebracht ist. Während der Bewegung der oberen Platte betätigt der Schaltann 123 nacheinander die Schalter SW-I bis SWS. Die Schalter SW-I bis SWS überwachen die verschiedenen Abstände der beiden Platten 110 und 101. So wird der erste Schalter SW-I betätigt, wenn der Abstand ein Maximum ist, während der zweite Schalter bei einem verringerten Abstand wirksam wird usw.

Die Arbeitsweise des Kondensators 100 der F i g. 2 ergibt sich aus einer näheren Beschreibung der Abgleicheinheit 200 und der Meßeinheit 100 an Hand des Diagramms der F i g. 3. Die Meßeinheit 300 enthält einen Meßoszillator 301, welcher von dem Kondensator 100 gesteuert wird, wie die gestrichelt gezeichneten Steuerleitungen andeuten.

Änderungen der Kapazität des Kondensators, z. B. bei einem dielektrischen Material mit relativ hohem Feuchtigkeitsgehalt, können Frequenzänderungen bis zu 20 000 Hz im Meßoszillator 301 mit variabler Frequenz verursachen, wobei der Meßoszillator 301 beispielsweise im Bereich von etwa 2 Megahertz arbeiten kann.

Die Frequenzänderung des Meßoszillators 201 ist bei kleinen Änderungen von der Kapazitätsänderung des Kreises linear abhängig, wie aus Gleichung (3) hervorgeht:

so daß

Darin ist / die Frequenz, bei der die Änderung Stattfindet; C die Kapazität, bei der die Veränderung stattfindet, k eine Kalibrierungskonstante und A f die angezeigte Frequenzänderung, die mit der Kapazitäts-Mnderung A C verknüpft ist.

Somit ist für alle praktischen Zwecke die angezeigte Frequenzänderung ein Maß für die zugehörige Kapazitätsänderung. Umgekehrt ist eine Änderung in der Kapazität mit der Dielektrizitätskonstante verbunden, wie in Gleichung (2) gezeigt.

Die Stromtoreinheit 310 enthält ein elektronisches Tor 322, welches W\ Betätigung einen Schailweg vom Mcßoszillator 301 711 dem Frequenzzähler 333 in der Stromtoreinheit 310 für eine vorbestimmte Zeit bildet. Das Tor 322 hat zwei äußere Schalter 323 und 324, welche die Schalter SW-I bzw. SW-4 des Kondensators 100 sein können oder von diesen Schaltern gesteuert werden. Der Frequenzzähler 333 zählt vorwärts und rückwärts und besitzt zwei äußere Schalter 334 und 335. Der Schalter 334 löscht den Inhalt des Frequenzzählers zu Beginn jeder Prüfoperation. Der Schalter 334 kann der Schalter SW-I des Kondensators 100 sein oder von diesem gesteuert werden.

Der Schalter 335 schaltet den Lauf des Frequenzzählers 333 um. Der Schalter 335 kann der Schalter SW-3 sein oder von diesem gesteuert werden. Schließlich ist in der Meßeinheit 300 ein Drucker 341 enthalten, der den verbleibenden Zählwert aufzeichnet. Dieser Drucker wird mit dem Schalter 342 gesteuert, welcher der Schalter 5^-5 sein kann oder von diesem gesteuert werden kann.

Das Meßsystem nach Fig.3 zeigt die Dielektrizitätskonstante des Materials an, indem die Kapazität bei zwei unterschiedlichen Plattenabständen des Kondensators 100 gemessen wird, in dem sich das zu prüfende Material befindet.

Geht man von dieser Voraussetzung aus, dann sind hier die Dielektrizitätskonstanten El und El der Gleichung (2) dem Prüfmaterial bei den Abständen hl und hl der Platten 101 und 110 zugeordnet. Die experimentelle Prüfung hat gezeigt, daß im allgemeinen eine eindeutige Beziehung zwischen den beiden Dielektrizitätskonstanten El und E2 besteht, so daß die Kapazitätsänderung A C für die beiden Abstände h 1 und h 1 eine Funktion der effektiven Dielektrizitätskonstanten E des Prüfmaterials ist, wie Gleichung (4) zeigt:

Hierin ist AC (hl -hl) die Kapazitätsänderung für die beiden Abstände Λ1 und hl der Platten des Kondensators; k ist eine Kalibrierungskonstante, und /(E) ist eine eindeutige Funktion der effektiven Dielektrizitätskonstanten E des zu prüfenden Materials. Um eine Kapazitätsmessung bei den beiden unterschiedlichen Abständen Λ1 und hl der Platten 110 und 101 auszuführen, ist der Kondensator 100 nach F i g. 3 mit Schaltern SW-I und SW-4 versehen. Der Kondensator 100 enthält den Schalter SW-I, um den Zähler umzukehren, und den Schalter SWS zur Steuerung des Druckers.

Dementsprechend sind den beiden Abständen ftl und hl im Stromtor 322 der Meßeinheit 300 zwei Schalter 323 und 324 zugeordnet, die mit den Schaltern SW-I bzw. SW-4 verknüpft sind. Für den Frequenzzähler 333 ist der äußere Schalter 335 mit derr Schalter SW-3 verknüpft. Außerdem hat der Fre quenzzähler einen äußeren Schalter 334, der mit den Schalter SW-I verbunden ist. Der Endschalter SW-i des Kondensators 100 ist mit dem äußeren Schaltei 342 des Druckers 341 verbunden.

Nach F i g. 3 enthält die Abgleicheinheit 200 nu einen von Hand justierbaren Kondensator 215. Die» Art Justierung reicht für die Fehlerkompensation aus

Die Betätigung des Meßsystems nach F i g. 3 ge schieht in folgender Weise:

Zu Beginn wird der Schalter SW-I des Kondensa tors 100 betätigt, wodurch der Frequenzzähler 333 ii die Nullstellung gebracht wird. Wird nun, wie darge stellt, ein Ballen Papierfasern im Raum zwischen dei Platten des Kondensators eingesetzt, so erreicht di

Platte 110 den Abstand h\ in bezug zur ortsfesten F^Ialte 101. In dieser Stellung betätigt der Schalterarm 123 den Schalter SW-2, der das Tor 322 für eine vorbestimmle Zeit schließt, beispielsweise für Vm bis Vioo Sekunde. Während dieses Intervalls zählt der Frequenzzähler 333 die Schwingungen des Meßoszillators 301 variabler Frequenz.

Wenn die Kompression des Ballens weiter fortschreitet, dann betätigt der Schaltarm 123 den Schalter 5^-3, wodurch die Zählrichtung des Frequenzzählers 333 umgekehrt wird. Die Messung läuft weiter bis zu einem Punkt, in dem der Abstand der Platten gleich hl ist und der vierte Schalter SW-A betätigt wird, um wieder den Meßoszillator über das Tor 322 an den Frequenzzähler für die gleiche Zeitspanne anzuschließen. Weil der Frequenzzähler diesmal jedoch durch den dritten Schalter51^-3 in seiner Zählrichtung umgekehrt worden isl, wird der zuvor entstandene Zählwert um eine Einheit für jede gezählte

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Schwingung während dieses zweiten über das Tor laufenden Zeitintervalls vermindert. Im Ergebnis ist der Nettowert des Frequenzzählers am Ende des Meß- bzw. Prüfvorgangs ein Maß für die Kapazitätsdifferenz .1C in Gleichung (3). So kann der vom Frequenzzähler angezeigte Differenzwert direkt in Einheiten der Dielektrizitätskonstanten geeicht werden, und er stellt somit den Feuchtigkeitsgehalt des zu messenden Materials dar.

ίο Da die Zählung differenziert und durch differenzierte Kombination zweier Frequenzen erfolgt, werden die normalerweise auftretenden Drift- oder Steuereffekte praktisch durch die Subtraktion der Zählwerte ausgeschaltet. Fehler infolge einer Brutto-Frequenzänderung im Meßoszillator 301, wie sie durch die Zählung für den ersten Abstand h 1 angezeigt werden, werden durch gelegentliche Prüfung der Oszillatorfrequenz und Justierung der Abgleicheinheit 200 vermieden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung von die Dielektrizitätskonstante beeinflussenden Eigenschaften eines Materials, welches zumindest in geringem Maße komprimierbar ist, insbesondere des Feuchtigkeitsgehalts, der Zusammensetzung und der Dichte, bei dem das Material zwischen die Platten eines Meßkondensators, der als frequenzbestimmendes Element im Schwingkreis eines Meßoszillators enthalten ist, gebracht wird, und bei dem der Frequenzunterschied zwischen einer ersten und zweiten Meßstellang der Platten gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Materials beim Übergang der Platten von der ersten in die zweite Meßstellung unter merklicher Änderung der Dielektrizitätskonstanten verändert und daß der Frequenzunterschied zwischen den beiden Meßstellungen der Platten durch Vorwärtszählung der Frequenz des Meßoszillators während eines bestimmten Zeitintervalls bei der ersten Meßstellung der Platten und Rückwärtszählung für ein gleiches Zeitintervall bei der zweiten Meßstellung gewonnen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Messen von die Dielektrizitätskonstante beeinflussenden Eigenschaften eines Materials, welches zumindest in geringem Maße komprimierbar ist, insbesondere des Feuchtigkeitsgehalts, der Zusammensetzung und der Dichte, mit einem Kondensator, der das Material zwischen seinen in ihrem Abstand verstellbaren Platten aufnimmt und als frequenzbeslimmendes Element im Schwingkreis eines Meßoszillators enthalten ist, und mit einer Meßeinrichtung zum Messen des Frequenzunterschiedes zwischen einer ersten und zweiten Meßstellung der Platten, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Platten (101, 110) zwischen der ersten und zweiten Meßstellung (A 1 bzw. h 2) derart bemessen ist, daß die Dichte des Materials beim Übergang der Platten von der ersten in die zweite Meßstellung unter merklicher Änderung der Dielektriztätskonstanten veränderbar ist und daß zur Messung des Frequenzunterschiedes zwischen der ersten und zweiten Meßstellung der Platten (101, 110) ein in seiner Zählrichtung umkehrbarer Frequenzzähler (333) vorgesehen ist, der mit dem Ausgang des Meßoszillators (301) über eine die Oszillatorschwingung in der ersten bzw. zweiten Meßstellung (A 1 bzw. h 2) während eines bestimmten Zeitintervalls durchlassende Schaltung (322) verbunden ist, und der Mittel (335) zur Umkehr der Zählrichtung beim Übergang der Platten von der ersten in die zweite Meßslcllung (Zi 1 bzw. Ii 2) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Oszillatorschwingung durchlassende Schaltung (322) mehrere Schalter (323, 324) aufweist, die bei einer Veränderung des Abstandes der Platten (101, 110) automatisch nacheinander betätigt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Umkehr der Zählrichtung aus einem ersten Schalter (335) bestehen, daß der Frequenzzähler (333) einen zweiten Schalter (334) zur Löschung der Zählanzeige aufweist und daß diese beiden Schal ter (335, 334) durch weitere Schalter (SWl SW 3) am Kondensator in Abhängigkeit vom Ab stand der Platten steuerbar sind.