CH419670A - Verfahren zur Untersuschung nichtmagnetischer Stoffe - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Untersuchung nichtmagnetischer Stoffe
Das Patent betrifft ein Verfahren zur Unter  suchung    nichtmagnetischer   Staffe,    eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens und   eine Anwen-      dung desselben.   



   Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird der zu untersuchende Stoff in das Feld einer Selbstinduktionsspule gebracht,   idole    dadurch bewirkte   2inde-      rung der Güte dieser    Spule bestimmt und als Mass der zu untersuchenden Eigenschaft des Stoffes verwendet. Unter der Güte einer Selbstinduktionsspule versteht man bekanntlich das Verhältnis der Blindkomponente zur Wirkkomponente des Scheinwiderstandes der Spule. Dieses Verhältnis wird zweckmässig mit Wechselstrom, beim vorliegenden   Verfah-    ren vorzugsweise mit   Hochfrequenzstrom gemessen.   



      Man hat a. uf ähnliche Weise bereits die Hysterese-    verluste ferromagnetischer Materialien bestimmt. Es war aber nicht   vorauszusehen, dass    auch Eigenschaften   nichtmagnetischer Materialien, beispiels-    weise der Feuchtigkeitsgehalt oder der Gehalt an anderen   Friamdstoffen,    Verunreinigungen oder erwünschten Bestandteilen z. B. von Kunststoffen, auf diese Weise ermittelt werden können. Zur   Bestim-    mung des Feuchtigkeitsgehaltes von Holz hat man schon   dessen Gleichstromwiderstand gemessen.    Zu diesem Zweck müssen Elektroden fest am Holz ange  bracht, beispielsweise nadelförnuge Sonden m    dasselbe gestossen werden.

   Man hat   ur    ähnliche Zwecke auch schon die   Dielektrizitätskonstante    des zu untersuchenden Materials bestimmt, indem man dasselbe in das Feld eines Kondensators, also zwischen zwei Elektroden Gebracht hat. Hierzu muss das zu untersuchende Material an zwei einander gegenüberliegenden Seiten zugänglich sein, damit in einem   homo-    genen Feld gemessen wird und alle Teile der Probe das Ergabnis in gleichem Masse beeinflussen.



   Beim   erfintdungsgemässen Verfahren    ist es nicht notwendig, Elektroden fest an der Probe anzubringen, und es genügt, wenn die Probe an einer Seite zugänglich ist, in welchem Fall zweckmässig eine Flach  spuls    als Selbstinduktionsspule verwendet wird.



   Die erfindungsgemässe Einrichtung hat einen zur Aufnahme des zu untersuchenden Stoffes dienenden Messraum, welcher im Feld einer an ein   Spulengüte-    Anzeigegerät angeschlossenen Selbstinduktionsspule angeordnet ist.



   Das vorliegende Verfahren kann zur Untersuchung von Stoffen, insbesondere Kunststoffen, auf deren    Feuchtigkeitsgehalt oder Gehalt an anderen Fremd-    stoffen, Verunreinigungen   oder erwünschten Bestand-    teilen angewendet werden.



   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt. Im Zusammenhang damit wenden auch das erfindungsgemässe Verfahren und dessen erfindungsgemässe Anwendung beispielsweise beschrieben. Es zeigen :    Fig. l die Schaltung einer    Einrichtung zur Unter  suchung    nichtmagnetischer Materialien,
Fig. 2   dan      Zusammenhaag zwischen der Güte 6    der   Selbstinduktionsspule    der Einrichtung nach Fig.   1    und   dem Ausschlag a    des Galvanometers dieser Einrichtung.



   Die Einrichtung nach Fig.   1    hat eine   Zylinder-    spule 1, welche auf einen hohzylindrischen Körper   2    gewickelt ist. Der Hohlraum dieses Körpers 2 bildet den Messraum 3. Die Spule 1 bildet in Reihe mit einem veränderbaren Kondensator 4 einen Zweig einer Differentialmessbrücke, deren anderer Zweig durch einen Ohmschen Widerstand 5 gebildet ist.



  Der Differentialübertrager der Brücke ist mit 6 bezeichnet ; er hat eine Primärwicklung 61 mit einem Mittelabgriff 62 und eine Sekundärwicklung 63. Zur  Speisung der Brücke dient ein   Hochfrequenzgene-    rator 7, auf idessen Frequenz (z. B.   1    Megahertz) der Zweig   1,    4   ablgestimmt    ist. Der Widerstand 5 entspricht   der Wirkkomponente des Scheinwiderstandes    des Zweiges 1, 4 bei dieser Frequenz und leerem Messraum   3.    An die Sekundärwicklung 63 ist der eingang eines Hochfrequenzverstärkers 8, dessen Ver  stärkungsgrad einstellbar    ist und dessen Ausgang einen Gleichrichter 9 speist, angeschlossen. An einem   Galvanometer    10 kann der vom Gleichrichter 9 gelieferte Strom abgelesen werden.



   Da der   Zweig l,    4 auf   dieFrequenzdes    Hoch  frequenzgenerators abgestimmt ist.    und der Widerstand 5 der Wirkkomponente des Scheinwiderstandes dieses   Zweiges    1, 4 bei dieser Frequenz und leerem Messraum 3 entspricht, befindet sich die Brücke   1,    4, 5 und   6    im Gleichgewicht, und das Galvanometer 9 zeigt auf 0, solange sich kein zu untersuchendes Material im Messnaum 3   bafindet.    Wenn die Güte der Spule jedoch unter der Wirkung eines in den Messraum gebrachten Materials abnimmt, schlägt   das Galvanometer    10 aus.

   Fig. 2 zeigt ein Beispiel für den   Zusammenbang zwischen dem Aus-    schlag a des Galvanometers 10 und der Güte   O    der Spule 1,   wobei die Brücke bei ainer Spulengüte von    200 abgeglichen ist und das   Galvanometer    Vollausschlag (100 Skalenteile) zeigt, wenn die Spulengüte etwa 140 beträgt.



   Um die beschriebene Einrichtung zum Zweck der   Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes,    z. B. von   Kunststoffpulver oder wgranulat,    zu eichen, wird der Messraum 3 nacheinander mit Probematerialien mit    verschiedenem bakanntem Feuchtigkeitsgehalt gefüllt.   



  Dabei schlägt das   Galvanometer    10 jedesmal aus.



  Der Ausschlag beruht zum Teil auf einer Änderung der   Blindkomponente    und zum Teil auf einer Änderung der Wirkkomponente des Zweiges   1,    4, die auf eine e Änderung der Güte Q der Spule 1 zurückzuführen ist. Der erste Teil wird ausgeglichen, indem durch Veränderung des Kondensators 4 auf den   kleinsten Ausschlag des Galvanometers    10 eingestellt wird. Der restliche Teil, also der nach   dieser Ein-    stellung des Kondensators 4 verbleibende Ausschlag des Galvanometers 10 ist ein Mass der Anderung der   Spuleng, üte und dient    als Mass der Feuchtigkeit der Probe. Auf diese Weise wird mittels einer Anzahl Proben eine Eichkurve, gewonnen.



   Um den noch unbekannten Feuchtigkeitsgehalt einer im übrigen gleichartigen Probe zu bestimmen, wird diese in den Messraum   3 gefüllt,    der   Konden-    sator 4 auf den kleinsten Ausschlag des Galvanometers 10 eingestellt und zu diesem Ausschlag aus der Eichkurve der   zugehörigeFeuchtigkeitsgehalt    der Probe abgelesen. Statt eine Eichkurve zu verwenden,   kann das Galvanometer natürlich.    auch   direkt geeicht    werden, es kann auch mehrere zur direkten Ablesung verschiedener Eigenschaften von Proben verschiedener Art dienende Skalen. aufweisen.



   Zur Vereinfachung des Messverfahrens kann sowohl beim   Lichen    als auch beim eigentlichen Messen auf ein Nachstimmen des Kondensators 4 verzichtet werden. Auch kann die Einstellung des Kondensators 4 selbsttätig erfolgen, indem von der bei Rundfunk   empfängern bekannten automatischen Scharfabstim-    mung   sinngemäss Gebraouh gemacht    wird.



   Zur Vermeidung von Fehlern, welche   beispiels-    weise durch Schwankungen der Betriebsspannungen des Generators 7 oder durch Alterungserscheinungen der Einrichtung auftreten können, ist der Verstärkungsgrad des Verstärkers 8 veränderbar, und es wird   eine als   Normale dienende    Probe oder ein   Probekörper, dem    ein bestimmter Ausschlag des Galvanometers 10 zugeordnet ist, verwendet. Mit dieser Probe im Messraum 3 wird dann vor jeder   Messung der Verstarkun@sgr. ad des Verstärkers    8 so eingestellt, dass das Galvanometer 10 den dem   Normal  zugeordneten Ausschlag zeigt.



   Unter bestimmten Voraussetzungen kann auch zwischen verschiedenen Eigenschaften unterschieden werden, nämlich dann, wenn deren Einfluss auf die Spulengüte in verschiedenem Masse frequenzabhängig ist. In diesem Fall wird ein Generator 7 verwendet, mit dem mehrere verschiedene Frequenzen erzeugt werden können, wobei jeweils auch der Kondensator 4 und, soweit der Wirkwiderstand der Spule 1 frequenzabhängig ist, auch der Widerstand   5    nachgestellt werden muss.



   Eine Variante,   der beschrisbenen Einrichtun, g hat    an Stelle   der in Fig. l dargestellten Zylinderspule l      eine Flachspule,    deren eine Stirnseite an den Messraum angrenzt. Diese Variante eignet sich für die Untersuchung von Proben, die nur an einer Seite   zugänglich sind. Der zylinderiscbe Messraum    3 der dargestellten Einrichtung eignet sich insbesondere für die Untersuchung von pulverförmigem, körnigem, zylinderischem oder hohlzylinderischem Gut, wie Stäben und Rohren, die einzeln in den   Messrasum    gebracht werden, wenn ihr Durchmesser nur wenig g kleiner ist als derjenige des Messraums, oder die in Form eines s Bündels in den Messraum gebracht wer  den, wenn ihr Durchmesser weisentlich    kleiner ist als der des Messraumes.

   Für alle diese Materialien    ist der zylindrische Messpaum sehr vorteilhaft, im    Gegensatz zum im Querschnitt rechteckigen und zur Vermeidung von Streufeldern langgestreckten Raum eines Kondensatorfeldes, bei   idem    der Hohlraum rader Rohren oder Stäben angepasst noch bequem durch ein Rohrbündel ausgefüllt werden kann, sich zwar für Pulver und körniges Material eignet, aber in allen Fällen umständlich zu reinigen ist.



   Wenn das beschriebene Verfahren zur Unter  suchung    des Feuchtigkeitsgehaltes von Kunststoffen angewendet wird, kann   die Feuchtigkeit sowohl ober-      flächlich    als auch im Material enthalten sein, beispielsweise aus einer   Wasserhaut    oder einem Gehalt an einer anderen Flüssigkeit, z. B. einem Lösungsmittel oder einem Weichmacher, bestehen.



   Nach   idem    beschriebenen Verfahren können auch Flüssigkeiten, Gase und Dämpfe untersucht werden. 



  Ein   beispielswaises    Anwendungsgebiet ist die Be  stimmung der    Dichte von Gasen und Dämpfen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Untersuchung nichtmagnetischer Stoffe, dadurch gekennzaichnet, dal3 der zu untersuchende Stoff in das Feld einer Selbstinduktions- spule gebracht, die dadurch bewirkte Änderung der Güte dieser Spule bestimmt und als Mass der zu untersuchenden Eigenschaft des Stoffes verwendet wird.

   UNTERANSPRUCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der zu iuntersuchende Stoff in den von der Spule umschlossenen Raum gebracht wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der zu untersuchende Stoff an eine Stirnseite der Spule gebracht wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, Unteran- spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Giite der Spule bei Hochfrequenz bestimmt wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Eigenschaft des zu untersuchenden Stosses durch Vengleich mit dem mittels Eichmaterialien vorbestimmter Eigenschaften festgestellten Zusammenhang zwischen der Güteänderung und der betreffenden Eigenschaft bestimmt wird.

   5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterscheidung zwischen mehreren Eigenschaften, deren Einfluss auf die Spulengüte in verschiedener Weise frequenzabhängiig ist, die Anderung der Spulengüte bei verschiedenen Frequenzen bestimmt wird.

   6. Verfahren nach Unteranspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff in das Feld der in einem in Resonanz erregten Schwingungskreis liegenden Spule gebracht, dieser Schwingungskreis danach auf Resonanz nachgestimmt und die Differenz der ohne und mit dem Stoff im Spulenfeld erzielten Resonanz- ströme als Mass der zu untersuchenden Eigenschaften des Stoffes verwendet wird.

   PATENTANSPRUCH II Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patenbanspruch I, gekennzeichnet durch einen zur Aufnahme des zu untersuchenden Stoffes die nenden Messraum, welcher im Feld einer an ein Spulengüte-Anzeigerät angeschlossenen Selbstinduktionsspule angeordnet ist.

   UNTERANSPRUCHE 7. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Messraum von der Spule umschlossen ist.

   8. Einrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule eine Zylinderspule ist.

   9. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Messraum an einer Stirn- seite der Spule angeordnet ist.

   10. Einrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule eine Flachspule ist.

   11. Binrichtung nach Patentanspruch II oder einem der Unteransprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch einen Wechselstromgenerator (7), eine von diosem gespeiste Brückenschaltung, welche einen die Selbstinduktionsspule (l) enthaltenden und auf die Frequenz des Generators abgestimmten Resonanzkreis in einem Zweig (1, 4), einen zur Einstellung des Brückengleichgewichts bei leerem Messraum (3) dienenden Ohmschen Widerstand (5) in einem m anderen Zweig, eine die Grösse von Abweichungen von Bpückengleichjgewicht und damit die Anderung der Güte der Spule anzeigenden Brückenindikator (8, 9, 10) und eine Abstimmvorrichtung (4)

   zur Korrektur der durch den zu untersuchenden Stoff im Mess raum-bewirkten Verstimmung hat.

   12. Einrichtung nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmvorrichtung eine automatische Abstimmvorrichtung ist.

   PATENTANSPRUCH III Anwendung des Verfahrens nach Patentan spruch I, zur Untersuchung von Stoffen auf ihre Bestandteile.

   UNTERANSPRÜCHE 13. Anwendung nach Pabenbanspruch III, zur Untersuchung von Stoffen auf ihren Fremdstoffgehalt.

   14. Anwendung nach Patentanspruch III, zur Untersuchung von Stoffen auf ihren Feuchtigkeitsge- halt.

   15. Anwendung nach Patentanspruch III, zur Un tersuchurng von Kunststoffen.