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Vorrichtung zum Messen von Druckänderungen innerhalb von Flüssigkeitsrohrleitungen
.o. dgl. Wei-in man Druckschwankungen in Wa:3ser-oder anderen Fliissigl:eitsrohrleitungen
mittels Vorrichtungen, die möglichst trägheits- und verlustfrei arbeiten sollen,
messen will, stößt man auf gewisse Schwierigkeiten.
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Es ist bekannt, zur Messung von solchen Druckschwankungen elastische,
die Druckschwankungen der Flüssigkeitssäule nach außen übertragende Membranen zu
verwenden, und es sind auch Druckänderungen in entsprechende Strom- bzw. Spannungsänderungen
umsetzende elektrische Schaltungen bekannt, mit deren Hilfe die Druckschwankup_gen
zur Anzeige gebracht und gegebenenfalls mit Oszillographen hoher Eigenfrequenz registriert
werden können. Vorzugsweise wird eine Quarzkondensatorschaltung in Verbindung mit
einem Röhrenverstärker benutzt.
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Nun sind aber die bekannten Vorrichtungen und Schaltungen für die
Lösung der eingangs genannten Aufgabe nicht in genügendem Maße geeignet, denn die
Potentialschwankungen, welche von den zum Beispiel auf den Quarz einwirkenden Druckschwanku^_gea
hervorgerufe.i werden, sind sehr klein, und es ist daher vo-i höch3ter Bedeutung,
daß dafür gesorgt wird, daß von de:_ dort eitst:_henden ganz geringet Strömen auch
nicht der kleinste Teil durch irgendwelche Verluste dem System entzogen wird. Derartige
Verluste müßten aber unweigerlich auftreten, wenn bei der Schaltung der druckempfindliche
Spannungserzeuger unmittelbar mit dem Steuergitter einer gewöhnlichen Röhre mit
drei Elektroden verbunden würde, denn in einer solchen Röhre ist dieses Gitter zwischen
dem Draht, welcher die negativen Elektronen aussendet (Kathode), und .der auf positivem
Potential gehaltenen Polplatte (Anode) angeordnet. Dies führt nämlich dazu, daß
das negativ polarisierte Gitter durch aus Gasresten in der Röhre frei gewordene
positive Ionen teilweise neutralisiert wird. -Es ist nach der Erfindung jedoch möglich,
diese Verluste vollkommen zu vermeiden, wenn die ungeheizte Steuerelektrode, an
welche der Quarzkondensator angeschlossen ist, sich völlig außerhalb des von den
Elektronen durchlaufenen Teiles des Röhrenraumes befindet und ständig auf stark:
negativem Potential gehalten wird, während das eigentliche Meßgerät an eine andere
ungeheizt und ständig positiv gehaltene Elektrode der Röhre angeschlossen ist. Auf
diese Weise erhält man eine Schaltu -igsanordnung, welche genau so verlustlos arbeitet
wie
ein Elektrometer, jedoch wie ein Elektrometer mit der Trägheit
Null. Dies ist ein ganz bedeutender Vorteil.
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In der Beschreibung der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise
näher erläutert. Abb. i stellt einen piezoelektrischen Quarzkristall dar.
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Abb. 2 ist ein schematischer Schnitt des mechanischen Teiles der Vorrichtung.
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Abb.3 veranschaulicht die Schaltung des elektrischen Teils der Vorrichtung.
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Die Eigenschaften eines piezoelektrischen Kristallos, z. B. eines
Quarzkondensators, sind bekannt.
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Die Verbindung des Kristallos mit der Flüssigkeitssäule kann auf die
folgende Weise durchgeführt werden (Abb. 2).
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Die Quarzplatte a wird in. einem wasserdichten Gehäuse b untergebracht.
Ihre Fläche BEG
ruht in einer Nut eines Sockels c, während ihre Fläche ACFD
gegen eine elastische Stahlplatte d angelegt wird, die an dem Rohre so angeordnet
ist, daß der ili diesem Rohr enthaltene Flüssigkeitsdruck P auf sie einwirken kann.
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Die elastische Platte d nimmt den Druck der Flüssigkeitssäule auf
und überträgt auf den Quarz einen Druck, der diesem Druck proportional ist.
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Der eine der Pole des Quarzes a wird an das äußere Gitter f einer
Vierelektrodenröhre angeschlossen; der andere Pol des Quarzes wird mit dem Glühfaden
A der genannten Röhre verbunden. Das innere Gitter i dieser Röhre wird an
einen positiven Batteriepol gelegt; das äußere Gitter f wird unter Zwischenschaltung
des Quarzes auf ein hohes negatives Potential gebracht. Zum äußeren Gitter f gelangen
daher keine Elektronen; die Veränderungen seines Potentials setzen sich proportional
und verzögerungslos in Änderungen des das innere Gitter i durchlaufenden Stromes
um.
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Die Vierelektrodenröhre, die, wie angedeutet, geschaltet ist, wirkt
nun wie ein trägheitsfreies Elektrometer.
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Man kann mit ihr ohne jede Verzerrung und ohne jeden Verzug die Potentialdifferenzen
zwischen den Quarzbelägen und folglich die Druckänderungen in der Flüssigkeitssäule
messen.
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Als Meß- und Anzeigegerät wird in den Stromkreis des inneren Gitters
i zweckmäßig ein elektromagnetischer Oszillograph j eingeschaltet, dessen Eigenperiode
(1/1"o Sek.) in an sich bekannter Weise bedeutend niedriger ist als dio Perioden
des vorliegenden zu untersuchenden Falles.
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Die Ausschläge sind unter diesen Bedingungen in jedem Augenblick streng
proportional den Druckschwankungen.
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Die Empfindlichkeit der Vorrichtung kann nach Belieben durch eine
im Nebenschluß zum Quarz a geschaltete veränderliche Kapazität
k
vergrößert oder verkleinert werden, indem zwischen die Röhre und den Oszillographen
eine Verstärkervoi'richtung mit einer gegenüber der Frequenz der untersuchten Erscheinung
vernachlässigbaren Zeitkonstante (diese Vorrichtung ist in den Zeichnungen nicht
dargestellt) eingeschaltet wird.
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Der Oszillograph j kann einen Spiegel tragen, und die Ausschläge können
dann photographisch auf einer Trommel registriert werden, die sich in bekannter
uTeise dreht.
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Die Schaltung nach Abb. 3 enthält im übrigen die üblichen Teile wie
Anodenbatterien, Heizdrahtwiderstand und Heizbatterie.