DE869270C - Gasanalytisches Verfahren - Google Patents

Description

• Gasanalytisches Verfahren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Bestandteiles eines Gases in Gasgemischen, insbesondere zur'Bestimmung der Luftfeuchtigkeit. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß an bestimmten Materien, die dem zu untersuchenden Gasgemisch ausgesetzt werden, sich eine Schicht eines Bestandteiles des zu untersuchenden Gasgemisches in irgendeiner Form niederschlägt. Der Erfindung liegt die weitere Erkenntnis zugrunde, daß die Stärke der an der festen Materie anliegenden Schicht eines bestimmten Bestandteiles abhängig von dem Anteil dieses zBestandteiles an dem zu untersuchenden Gasgemisch ist. So ist z. B. beobachtet worden, daß die Stärke eines an einer Glasfläche anhaftenden Wasserbeschlages abgängig von dem Wasserdampfgehalt der umgebenden Gasatmosphäre ist. Es besteht also in diesem Fall ähnlich wie in anderen Fällen ein Gleichgewicht zwischen dem Gehalt der Gasatmosphäre an Wasserdampf und der Dicke der Wasserhaut auf der Glasoberfläche. Bekanntlich läßt sich diese Wasserhaut nur bei sehr hohen Temperaturen endgültig vertreiben.
• Die Erfindung macht sich diese Erkenntnis zunutze. t)las erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Bestandteiles eines Gases in Gasgemischen, insbesondere zur Bestimmung von Luftfeuchtigkeit, besteht darin, daß die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche einer festen Materie, wie vorzugsweise Glas, in Kontakt mit dem Gasgemisch gemessen werden. Das Verfahren kann auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden.
• Eine sehr einfache Form besteht darin, daß der komplexe Wechselstromwiderstand einer Meßanordnung bestimmt wird, in der der zu untersuchende Beschlag einem oder mehreren Belegen derart gegenübergestellt ist, daß der Verschie- bungsstrom überwiegend durch ein konstantes Dielektrikum und der Leitungsstrom durch den zu untersuchenden Beschlag läuft. Durch die Trennung des Verschiebungsstromes von dem Leitungsstrom, der durch den;Beschlag läuft, wird erreicht, daß die Dielektrizitätskonstante der festen Materie die Messung nicht beeinflußt. Das Verfahren kann dabei beispielsweise derart durchgeführt werden, daß an den zu untersuchenden Beschlag unter Zwischenschaltung eines praktisch verlustfreien Dielektrikums in einem gewissen Abstand zwei Kondensatorbelege angelegt werden, wobei die Kapazität dieser Meßanordnung bestimmt wird. Bei dieser Anordnung werden die beiden Belege durch den jeweils gegenüberliegenden Beschlag zu zwei Kondensatoren ergänzt. Der Widerstand zwischen den beiden Kondensatoren ist abhängig von der Leitfähigkeit und damit von der Dicke des Beschlages. Zweckmäßig wird das Verfahren so durchgeführt, daß als Dielektrikum der Träger des Beschlages dient. So kann z.B. zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit des Dielektrikums Glas dienen, auf dem sich eine Wasserhautschicht niederschlägt, deren Dicke abhängig von der Luftfeuchtigkeit ist.
• Eine andere Ausführungsform des Verfahrens kann darin bestehen, daß ebenfalls unter Zwischenschaltung eines praktisch verlustfreien Dielektrikums an den Be'schlag ein Kondensatorbelag gelegt wird, und daß in dem zu untersuchenden Beschlag eine Elektrode,angeordnet ist. Dadurch wird nur ein Kondensator gebildet, wobei der Widerstand zwischen dem Kondensatorteil in~ dem B'eschlag und der Elektrode von der Leitfähigkeit abhängig ist.
• Diese Elektrode kann auch ersetzt werden durch eine sehr große Kapazität gegen den Beschlag.
• Die Messung des komplexen Wechselstrom widerstandes dieser Anordnung kann grundsätzlich mit allen bekannten Methoden durchgeführt werden. So kann der komplexe Wechselstromwiderstand nach Betrag und Phase mit einer 33rückenschaltung gemessen werden. Der komplexe Wechselstromwiderstand kann auch mit einer Resonanzmethode gemessen werden. Auch ist es möglich, den komplexen Wechselstromwiderstand mit einer Phasensprungmethode zu messen.
• Zur.Erzeugung und Messung der Hochfrequenz kann auch neben anderen Methoden die Methode des Schwingaudion dienen, bei der der Generator der Hochfrequenzschwingung gleichzeitig auch als Indikator arbeitet, so daß man mit einer einzigen Röhre auskommt. Man gelangt auf diese Weise zu einer besonders bequemen Methode mit direkter Anzeige.
• Generell kann die Größe der Kapazität und deren Verlustwinkel mit jedem beliebigen der vielen bekannten Meßmethoden gemessen werden.
• Eine einfache Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß der komplexe Wechselstromwiderstand über eine Frequenzänderung gemessen wird.
• Im folgenden sind einige praktische Durchführungsformen beschrieben. So kann z. B. die Kapazität zwischen den Meßbelegen dem Schwingungskreis eines Röhrengenerators mit schwacher, aber sehr frequenzabhängiger Rückkopplung parallel geschaltet werden, dessen Amplitude dann ein Maß für die Dämpfung und Verstimmung des Kreises bildet, dem die Meßkapazitãt parallel liegt.
• Die einfachste Realisierung eines derartigen Generators stellt die an sich bekannte Huth-Kühn-Schaltung dar, deren Gitterkreis die Meßkapazität enthält und deren Anodenkreis so abgestimmt ist, daß sich der Gitterkreis mit abnehmender Frequenz von der Anodenkreisresonanz entfernt, so daß die Amplitude des Generators sowohl wegen wachsender Dämpfung als auch wegen der wachsenden Verstimmung mit zunehmender Dicke der Wasserhaut abnimmt.
• Selbstverständlich läßt sich eine solche Wirkung auch mit sehr vielen anderen bekannten Schaltungen erreichen. Zur Durchführung des Verfahrens kann die Meßvorrichtung jeweils den entsprechenden Bedingungen angepaßt werden und jede beliebiegeform erhalten. Eine einfache Ausführungsform besteht in zwei oder mehreren Kondensatorbelegen, die innerhalb eines stabförmigen, vorzugsweise aus einem einseitig abgeschlossenen rohrförmigen Körper gebildeten Dielektrikums angeordnet sind.
• Die Erfindung sei an Hand einer schematischen Darstellung näher erläutert.
• Abb. 1 zeigt das Schema einer Meßanordnung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann, während Abb. 2 eine einfache Ausführungsform der Meßanordnung darstellt.
• Bei dem in Abb. 1 dargestellten Beispiel eines Prinzips der Meßanordnung ist die Glasplatte I an ihrer Oberseite einer Atmosphãre a ausgesetzt, deren Wassergehalt bestimmt werden soll. Auf der Glasplatte I bildet sich eine Wasserhaut 3, deren Stärke abhängig von dem Wassergehalt der Atmosphäre 2 ist. Unterhalb der Glasplatte I sind zwei Metallbelege 4 und 5, z. B. aus Stanniolstreifen, angeordnet. In dem 13eschlag 3 dagegen fließt im wesentlichen ein Leitungsstrom. Die Größe und der Verlustwinkel der zwischen 4 und 5 bestehenden Kapazität ist eindeutig abhängig von dem Widerstand der Wasserhaut 3, der seinerseits wieder ein Maß für deren Dicke ist. Die Größe und der Verlustwinkel dieser [Kapazität können nun mit irgendeiner beliebigen der vielen bekannten Methoden gemessen werden.
• Eine besonders einfache, leicht herstellbare und vielseitig verwendbare Ausführungsform einer Meßvorrichtung, die ebenfalls beispielsweise zur i13èstimmung der Luftfeuchtigkeit dient, zeigt die Abb.'2. Bei dieser sind in dem Innern eines abgeschlossenen Glasrohres 6, von dem nur ein als Fühler dienendes Ende gezeichnet ist, die Belege 7 und 81 angeordnet. Nach Möglichkeit ist dafür zu sorgen, daß im Innern des Fühlers kein Wasser vorhanden ist. Der Fühler wird der wasserdampfhaltigen Luft ausgesetzt. Auf seiner Oberfläche bildet sich die Schicht von Wasserhaut 9. An Stelle der zwei Belege 7 und 8 können auch mehrere Belege angeordnet sein, die in beliebiger Form zu Gruppen zusammengeschaltet werden können.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Bestimmung des Bestandteiles eines Gases in Gasgemischen, insbesondere zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche einer festen Materie, wie vorzugsweise Glas, in Kontakt mit dem Gasgemisch gemessen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Wechselstromwiderstand einer Meßanordnung bestimmt wird, in der die zu untersuchende Oberfläche einem oder mehreren Belegen derart gegenübergestellt ist, daß der Verschiebungsstrom überwiegend durch ein konstantes Dielektrikum und der Leitungsstrom durch den zu untersuchenden Beschlag läuft.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Dielektrikum der Träger des Beschlages dient.
4. 4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Wechselstromwiderstand über eine Frequenzänderung gemessen wird. j.
5. Verfahren nach Anspruch +, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Huth-Kühn-Schaltung.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I bis 5, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere Kondensatorbelege, die innerhalb eines stabförmigen, vorzugsweise aus einem einseitig abgeschlossenen rohrfo..rmigen Körper gebildeten Dielektrikums angeordnet sind.