DE404809C - Verfahren zum Nachweis und zur quantitativen Analyse von Gasen aus der Tonhoehe eines oder mehrerer mit dem zu bestimmenden Medium gefuellter und elektrisch zu Schallschwingungen erregter Resonatoren - Google Patents

Description

• Verfahren zum Nachweis und zur quantitativen Analyse von Gasen aus der Tonhöhe eines oder mehrerer mit dem zu bestimmenden Medium gefüllter und elektrisch zu Schallschwingungen erregter Resonatoren. Es ist wiederholt vorgeschlagen worden, Gasgemische dadurch zu analysieren, daß man mit ihnen Pfeifen anbläst und aus der Tonhöhenänderung, die durch Vergleich mit einer Tonquelle von konstanter Frequenz festgestellt wird, auf den Prozentgehalt, in dem ein Gas einem anderen, z. B. der Luft, beigemischt ist, schließt. Insbesondere sind solche Pfeifen zum Nachweis von Grubengasen verwendet worden. Eine gewisse Unbequemlichkeit und Unsicherheit ist bei diesen Apparaten bedingt durch das Anblasen, welches entweder große Apparaturen erfordert oder welches, wenn inail sich mit primitiven Vorrichtungen begnügt, leicht zu Fehlern führt, da der Pfeifenton von der Stärke des Anblasens abhängt. Demgegenüber bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren, bei dem ein Anblasen vermieden wird und welches eine außerordentlich genaue Bestimmung der Tonhölle gestattet.
• Das Wesen der Erfindung besteht darin, (laß in einem oder mehreren mit dein zu bestimmenden Gase gefüllten und elektrisch zu Schallschwingungen erregten Resonatoren die Schwingungen sich durch akustische Rückkopplung selbsttätig aufrechterhalten. Derartige, sich selbst durch akustische Rückkopplung zu Schwingungen erregende Vorrichtungen sind an sich bekannt. Man hat auch bereits vorgeschlagen, die Schwingungsfrequenz derartiger Vorrichtungen durch die Verbindung mit Resonatoren von verschiedener Größe zu variieren und auf diese Weise Wechselströme verschiedener Frequenz zu erzeugen. Durch die vorliegende Erfindung wird zum ersten Aale eine derartige Vorrichtung zur Analyse von Gasgemischen vorgeschlagen. Die Änderung der Frequenz wird hierbei nicht mehr durch Änderung der Dimensionen des Resonators bewirkt, sondern es wird ein Re-"onator ganz bestimmter Größe verwendet und dieser mit dein zu analysierenden Gase gefüllt. Die Tonhöhensteigerung kann direkt als Maß des Prozentgehaltes, in dem ein anderes Gas der Luft beigemischt ist, benutzt werden. Der große Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, claß man unmittelbar in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Gasgemisches elektrische Schwingungen bestimmter Frequenz. erhält, die sich selbständig erregen, und daß infolgedessen durch elektrische: Wellenmesser o. dgl. die Frequenz außerordentlich bequem und genau festgestellt werden kann. Eine besonders große Genauigkeit wird erzielt, wenn man, wie an sich bekannt, den erzeugten Schwingungen andere Schwingungen bekannter und konstanter Frequenz überlagert und die Zahl der Schwebungen bestimmt. Äußerlich erhält . man im Gegensatz zu den bisherigen Anord- i nungen eine außerordentlich handliche Größe der Apparate.
• Die Erfindung möge an Hand der Abb. i bis 5 näher erläutert werden, in denen als Beispiel ein :@Iikrophon-Z'eleplion-Sumnier in Verbindung mit einem Resonator benutzt ist.
• In Abb. i stellt i einen zylindrischen Resonator dar, in dessen Wandung die Telephonmembran 2 und die Mikrophonmembran 3 eingesetzt sind. Das Mikrophon erhält seinen Strom von der Batterie 4 über einen Regulier-, widerstand 5, während ein Milliampererneter6 eine. genaue Einstellung des Mikrophonstro-' mes auf einen bestimmten Wert gestattet. Das Mikrophon und die Telephonspule 7 sind in Serie geschaltet. Wird der Schalter 8 eingelegt, so entstehen in dein Stromkreise elektrische Schwingungen, da Telephon und Mikrophon sich infolge ihrer akustischen Kopplung durch den Resonator selbst erregen. Die Frequenz der Schwingungen ist bedingt durch die Größe und Gasfüllung des Resonators i. Mit dein Sommerkreise ist durch die Induktionsspule 9 ein Abstimmkreis, welcher den Drehkondensator io und die Selbstinduktionsspule i i enthält, verbunden. Ein Anzeigeinstrument r2 gestattet die Feststellung der genauen Resonanzlage. Die Abstiminung des Meßkreises kann auch ein für allemal fest gewählt werden, etwa so, daß die Frequenz genau der Frequenz des Suininerkreises bei mit Luft gefüllten Resonatoren entspricht. Treten geringe Abweichungen der Frequenz nach oben oder unten infolge Änderung des Gasgemisches auf, so macht sich dieses durch ein Schwächerwerden des Stroine:s im Abstimmkreise bemerkbar. Die Abnahme des Stromes kann direkt als Maß für die Änderung der Tonhöhe bzw. für den Prozentgehalt der Gasbeimischung aus einer geeichten Resonanzkurve entnommen werden.
• In Abb. 2 ist eine ähnliche Vorrichtung in etwas anderer Ausführung gezeichnet. i ist ein röhrenförmiger Resonator, an dessen einem Ende das Telephon 2 angesetzt ist, während das 'Mikrophon 3 durch eine Verbindungsleitung d. akustisch mit dein Telephon gekoppelt ist. Mikrophonkreis 5 und Telephonkreis 6 sind induktiv durch die Spule verbunden. Im Telephonkreise befindet sich ein Kondensator 8 und eine Selbstinduktorspule 9 sowie ein Relais io. Tritt die Abstimmungsfrequenz ein, so wird der Strom im Telephonkreise vergrößert, betätigt das Relais und zeigt dadurch an, daß in dem Resonator i sich ein bestimmtes Gas, auf welches der Apparat geeicht ist, befindet.
• In Abb. 3 ist ein kugelförmiger Resonator i gezeichnet, in dem das zu bestimmende Gas durch die Öffnung 2 und 3 freien Zutritt hat. Auf der einen Seite befindet sich die Telephonineinbran .I und ihr gegenüber die Mikrophonniembran 5. Der Mikrophon-Telephon-Strolnkreis 6 ist durch die Induktionsspule 7 und 8 mit einer Kondensatorkette 9 bzw. einer Drosselkette io verbunden. Die Kondensatorkette 9 läßt nur Frequenzen oberhalb einer bestimmten Grelizfrequenz hindurch. Die Anzeigevorrichtung i i wird also nur betätigt, wenn die Frequenz im Sommerkreise höher als diese Grenzfrequenz ist. Umgekehrt verhält es sich mit dem Anzeigeinstrument 12. Um Gleichstrom auf die Anzeigeinstrumente bzw. die Relais zur Einwirkung zu bringen. schaltet man zweckmäßig Detektoren oder andere Gleichrichter vor die Instrumente.
• In Abb. d. ist wieder ein zylindrischer Resonator i gezeichnet, durch den das Telephon 2 und das Mikrophon 3 gekoppelt sind. Mit dem Summerkreise ist ein Abstimmkreis 4 wie in Abb. i verbunden. Derselbe soll nicht ansprechen, wenn sich Luft im Resonator befindet. Er soll dagegen die Anzeigei orricftung 5 zum Ansprechen bringen, sobald z. B. q. Prozent Methan der Luft beigemischt sind. Durch diese Beimischung erhält man eine Erhöhung der Frequenz um etwa i Prozent. Bei einer solchen soll das Anzeigeinstrument 5 betätigt werden, und derAbstimmkreis ist so bemessen, (laß für diese Frequenzerhöhung eine solche Steigerung der Stromstärke eintritt, (laß die Anzeigevorrichtung 5 betätigt wird. Zur Kontrolle, ob der Apparat richtig arbeitet, können finit dem Abstinnnkreis zwei Schwingungserzeuger (z. B. Mikrophonsummer) 6 und 7 durch die Induktionsspule 8 verbunden werden, indem der Schalter 9 in die gestrichelte Stellung gebracht wird und eine Verbindung zwischen den Punkten io und i i mit 12 und 13 bzw. 1q. und 15 durch eine Wippe hergestellt wird. Die Schwingungserzeuger 6 und 7 sind so gestaltet, daß sie unabhängig von den Gasen, in denen sie sich befinden, immer eine und dieselbe Frequenz liefern. Der Ton, welcher von 6 geliefert wird, sei z. B. der Ton, den der Summerkreis bei luftgefüllten Resonatoren i hat. Dann darf die Anzeigevorrichtung 5 bei Erregung des Abstimmkreises4 durch die von 6 kommende Schwingung nicht betätigt werden. Der Schwingungserzeuger 7 ist auf einen Ton abgestimmt, welcher der Frequenz des Summerkreises entspricht, wenn der Resonator i eine Methanbeimischung von d Prozent hat. Wird der Schwingungserzeuger 7 mit dein Ab-;:tinimkreis 4. verbunden, so muß jetzt, falls der Apparat ordnungsgemäß arbeitet, die Anzeigevorrichtung 5 betätigt werden. Auf diese Weise ist eine genaue Kontrolle der Apparate ieicht möglich. naturgemäß können auch andere Kontrollvorrichtungen in Verbindung mit dem Apparat benutzt werden.
• In Abb. 5 schließlich ist eine Vorrichtung gezeichnet, bei der Schwebungsfrequenzen zur Messung bzw. zur Betätigung der Anzeige benutzt «-erden. i ist ein Telephon und 2 ein Mikrophon, die sich durch akustische Rückkopplung selbst erregen. 3 und q. sind zwei beiderseitig auf (las Telephon aufgesetzte Röhrenresonatoren. Der Summerkreis 5 ist mit einem Meßkreis 6 induktiv verbunden. 7 ist ein weiterer selbständiger Summerkreis, der keinen Gasresonator besitzt und unabhängig vom Gasgemisch eine Schwingung bekannter und konstanter Frequenz liefert, die den vom Kreise 5 induzierten Schwingungen überlagert wird. Die Frequenz der Schwebungen wird durch Einstellung auf Resonanz mit Hilfe von veränderlicher Kapazität und Selbstinduktion bestimmt. Die Schwebungen können auch in an sich bekannter Weise direkt zur Betätigung eines Frequenzmessers oder von Anzeigevorrichtungen dienen, wie dies oben für die direkten Schwingungen des Resonatorsuinmers beschrieben ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Nachweis und zur quantitativen Analyse von Gasen aus der Tonhöhe eines oder mehrerer finit dein zu bestimmenden Medium gefüllter und elektrisch zu Schallschwingungen erregter Resonatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen sich durch akustische Rückkopplung vermittels der Resonatoren selbständig aufrechterhalten. 2. `Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Kombination eines Mikrophon-Telephon-Summerkreises und eines mit dein zu analysierenden Gase gefüllten Resonators, dessen Eigenton dein Summerkreise aufgeprägt wird.