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    公开号:WO1988009930A1
    申请号:PCT/CH1988/000100
    申请日:1988-05-25
    公开日:1988-12-15
    发明作者:Hans-Michael Kohler
    申请人:Kohler Hans Michael；
    IPC主号:G01N27-00
    专利说明:
    [0001] Kapazitiver Messwertaufnehmer
    [0002] Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Messwertaufnehmer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Messwertauf¬ nehmer werden beispielsweise bei Emissionsüberwachungen zur Ermittlung des Feuchtegehalts eingesetzt, da nur die genaue Kenntnis des Feuchtegehalts eines emittierten Gasstroms die mengenmässig genaue Ermittlung der enthaltenen Schad¬ stoffe, beispielsweise S0„, HC1, NO , gestattet. Solche Emissionsüberwachungen sind in zunehmendem Masse gesetzlich vorgeschrieben, beispielsweise bei thermischen Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen.
    [0003] Im Stand der Technik sind durch die DE-PS 16 98 096 und die DE-PS 23 65 826 kapazitive Feuchigkeitsfühler bekannt¬ geworden, bei denen ein Kondensator mit einem hygroskopi¬ schen Dielektrikum, beispielsweise aus Al-O.,, als Messwert- _ 7 _
    [0004] aufnehmer eingesetzt wird. Dieses Dielektrikum ändert seine elektrischen Eigenschaften in ausreichend reproduzierbarer Abhängigkeit von den herrschenden Feuchteverhältnissen. Da das genannte hygroskopische Dielektrikum in möglichst engem Kontakt mit dem Prozessmedium stehen muss, damit ein schneller Feuchteaustausch möglich ist, ist es auch Angrif¬ fen des Prozessmediums ausgesetzt. Während in der Spuren¬ oder Klimafeuchte die Prozessatmosphären grösstenteils sehr sauber und allenfalls massig, meist nicht über 50°C, erwärmt sind, sind diejenigen der Hochfeuchte heiss, staύb- beladen und meist mit chemisch agressiven gasförmigen Säure- und Lösungsmittelrückständen verunreinigt. Die ge¬ nannten Feuchtigkeitsfühler eignen sich unter diesen Ein¬ satzbedingungen nicht und führen zu unbefriedigenden Ergeb¬ nissen.
    [0005] Im VDI-Bericht Nr. 509, 1984, Seiten 271 ff, wurde ein Mess¬ wertaufnehmer mit direkter dielektrischer Feuchtemessung in der Gasphase vorgeschlagen. Um die Korrosion der Elektro¬ den durch die Prozessatomosphare auszuschliessen, werden diese mit einem inerten Werkstoff, beispielsweise mit einem Ueber- zug aus Glas oder PTFE (auf Keramik) abgedeckt. Bei diesem Messwertaufnehmer besteht die Schwierigkeit, dass es an der Oberfläche des Glas bzw. PTFE Ueberzugs zu starken Kon¬ zentrationen von Wassermolekulen kommt, die teilweise mit dem Glas oder mit dort ebenfalls abgelagerten Verunreinigungen reagieren und damit einen parasitären dielektrischen Effekt erzeugen, der erheblich grösser ist als der von den gas¬ förmigen Wassermolekülen im freien Raum zwischen den Mess¬ elektroden erzeugte eigentliche Messeffekt. Ausserdem ist die als Referenzdielektrikum eingesetzte A1_0..-Keramik temperatur-zyklisch und in der Alterung nicht annähernd ausreichend stabil, um als Nullpunkt für die Messung ge¬ eignet zu sein. Beide Schwierigkeiten führen zu Nullpunkt- und Gaindrifteh, die eine reproduzierbare Messung über einen längeren Zeitraum nicht gestatten.
    [0006] Weiter ist durch die DE-OS 35 05 203 ein offener Messkonden¬ sator bekanntgeworden, bei welchem die Kondensatorelektro¬ den vollständig in freistehenden Hülsen aus einem gebrann¬ ten, keramischen Werkstoff stecken. Auch hier wird auf die Bedeutung der Beschichtung der felderregenden Elektroden verwiesen. Die Schwierigkeit der Nullpunkt- und Gaindriften bestehen auch bei diesem Messkondensator.
    [0007] Da die Konzentration der Wassermoleküle an der Grenzfläche der Beschichtung nicht von der absoluten Konzentration des gasförmigen Wassers im Messgas, sondern von dessen Nähe zur Sättigungstemperatur abhängig ist, zeigen solche Mess¬ wertaufnehmer ausgeprägte rF (Relativfeuchte) -Effekte, die eine zuverlässige Messung der absoluten Konzentration ver¬ hindern. Durch Alterungsvorgänge tritt ausserdem eine Ver¬ änderung an der Oberfläche des Beschichtungsmaterials ein, durch die der oben beschriebene rF-Effekt zunimmt. Deshalb kann dieser Effekt nicht durch Temperatur-Korrelation kom¬ pensiert werden.
    [0008] Auch bei dem kapazitiven Messfühler nach der DE-PS 35 13 583 ist eine Messelektrode mittels einer Isolationsschicht gegen den Messraum elektrisch isoliert. Vorgeschlagen wird hier auch, die Elektroden mit einem reaktiven Ueberzug zu ver¬ sehen.
    [0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kapazitiven Messwertaufnehmer der genannten Art zu schaffen, welcher die genannten Schwierigkeiten vermeidet. Der Messwertauf¬ nehmer soll in den unterschiedlichsten Bereichen der Industrie eingesetzt werden können und auch im jahrelangen Dauereinsatz weitgehend ohne Wartung zufriedenstellende Messwerte liefern.
    [0010] Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäss Anspruch 1 gelöst. Beim erfindungsgemässen Messwertaufnehmer haben die originären, vom gasförmigen Dielektrikum verursachten Mess¬ effekte einen wesentlich grösseren Anteil an den Verände¬ rungen des Dielektrikums des Messkondensators als die parasitären, von den Vorgängen an den Oberflächen herrühren¬ den Effekten. Im Unterschied zum Stand der Technik sind die Elektroden nicht passiviert, sondern im Gegenteil mit einer blanken, vorzugsweise metallisch blanken Oberfläche ausge¬ bildet. Die Oberflächen der Elektroden können auch mit isolierendem Material beschichtet sein, vorausgesetzt die Beschichtung ist sehr dünn, so dass die parasitären Effekte vernachlässigt werden können. Der Einfluss der parasitären Effekte kann gegebenenfalls durch ein hohes Volumen/Flächen-Verhältnis vermindert werden. Die Elektro¬ den können aus Titan ausgeführt werden. Dabei ist bei einem V/A-verhältnis von 3.75 mm 3/mm2 die Ausbildung einer
    [0011] Oxidschicht von 300 - 700 Angström unkritisch, wenn der
    [0012] 3 Messbereich nicht kleiner als mindestens 100 g H20/m ist.
    [0013] Wesentlich für die Bewertung der Schichtstärke ist das elektrisch-chemische Verhalten der Beschichtung: Während die aus dem Stand der Technik bekannten Messwertaufnehmer die Wasseraufnahme der Schicht oder eine chemische Reaktion zwischen Wasserdampf und Beschichtung als den wesentlichen Anteil des Messeffektes ausnützen, ist die erfindungsge- mässe Anordnung auf elektrisch-chemisch neutrale Beschich¬ tung angewiesen. Als elektrisch-chemisch neutral wird eine Beschichtung bezeichnet, die einen vernachlässigbaren Bei¬ trag zum Mess-Signal liefert. Zu beachten ist, dass eine Beschichtung der Elektroden in der physikalischen Wirkung einer Vervielfachung der Oberfläche entspricht. Für den Fachmann ist jedoch klar, dass extrem dünne Isolations¬ schichten an den Elektroden möglich sind, die im Gegen¬ satz zu den bekannten Beschichtungen lediglich kleine und zu vernachlässigende parasitäre Oberflächeneffekte zeigen. Die Elektroden sind masslich so ausgebildet, dass ein möglichst grosses Verhältnis von Messkondensatorvolu¬ men zu Elektrodenoberfläche besteht. Die aktive Oberfläche wird für diese Ueberlegung als das 2-fache der Oberfläche der Elektrode mit der kleinen Oberfläche angenommen.
    [0014] Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstands sind die Elektroden mit einer Edelmetallschicht geschützt. Fein¬ gold beispielsweise ist auch an der blanken Oberfläche chemisch weitgehend inert und weist auch keine Oxidschicht auf, in welcher parasitäre Effekte ablaufen können.
    [0015] Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hat zudem den Vorteil, dass Streufelder abgeschirmt werden.
    [0016] Vorteilhafte Ausbildungen der Messelektrode ergeben sich aus den Ansprüchen 3 und 4.
    [0017] Um eine konstante Nullkapazität aufzuweisen ist es vorteil¬ haft, die Elektroden mechanisch fest gegeneinander zu mon¬ tieren. Um den Messkondensator nicht ohmisch kurzzuschlies- sen, muss hierfür ein isolierender Werkstoff verwendet werden. Geschieht dies ohne besondere Vorkehrungen, so wird wegen der gegenüber Gasen hohen Dielektrizität von isolierenden Werkstoffen der wesentliche Teil der Kapazität des Messkondensators durch diesen Isolator verursacht. Die temperatur- und alterungszyklischen Schwankungen der dielektrischen Eigenschaften isolierender Werkstoffe sowie die Vorgänge an deren Oberflächen würden eine reproduzier¬ bare Messung nicht zulassen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird deshalb zur Isolierung und Abschirmung der einen Elektrode gegen die andere Elektrode eine Guardbuchse verwendet. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den übrigen abhängigen Ansprüchen. Ausführungsbeispiele werden nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    [0018] Fig. 1 einen Schnitt durch einen Messkondensator,
    [0019] Fig. 2 einen Schnitt durch einen Messkondensator nach einer AusführungsVariante,
    [0020] Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsge- . ässen Messwertaufnehmers mit einem Leitungssystem und einer Messfühlerbeschaltung,
    [0021] Fig. 4 ein elektrisches Ersatzschaltbild mit Guardbe- schaltung, und
    [0022] Fig. 5 ein elektrisches Ersatzschaltbild ohne Guardbe- schaltung.
    [0023] Die Fig. 1 zeigt einen einseitig offenen Messkondensator mit einer hülsenförmigen Aussenelektrode 2 und eine kon¬ zentrisch in dieser fest montierte Innenelektrode 1, wobei hier die elektrischen Anschlüsse der Elektroden nicht gezeigt sind. Um Streufelder abzuschirmen, überragt an der zur Messatmosphäre hin offenen Seite des Messkondensators, die Aussenhülse 2 die Innenelektrode 1 um den Bereich 7, der mindestens so lang ist wie der Abstand 6 zwischen den beiden Elektroden 1, 2.
    [0024] Die beiden Elektroden 1 und 2 werden durch starke Feingold¬ schichten gebildet, die blanke und geringe Rauhtiefe auf¬ weisende Oberflächen 60 und 50 besitzen. Die Elektroden 1, 2 sind somit vorzugsweise nicht passiviert, so dass parasitäre Effekte an den Oberflächen 60 und 50 möglichst weitgehend vermieden werden. Anstelle der Feingoldschichten können auch Schichten aus Platin, Rhodium oder aus einem anderen geeigneten Werkstoff vorgesehen sein. Eine Isolationsschicht auf den Elektroden 1 und 2 ist möglich, wenn diese sehr dünn ist und somit die parasitären Effekte an ihren Oberflächen klein sind.
    [0025] Damit die originären, vom gasförmigen Dielektrikum verur¬ sachten Messeffekte an den Veränderungen des Dielektrikums des Messkondensators einen wesentlich grösseren Messeffekt ausüben als die Effekte an den Oberflächen der Elektroden,
    [0026] 2 ist der Messkondensator so ausgebildet, dass je 0,5 mm aktiver Oberfläche der Elektroden das Volumen des Dielektri-
    [0027] 3 kums mehr als 0,05 mm beträgt. Die aktive Oberfläche wird für diese Ueberlegung als das 2-fache der Oberfläche der
    [0028] Elektrode mit der kleineren Oberfläche, in diesem Fall also die Innenelektrode 1 mit der Oberfläche 60, angenommen. Oberflächenstrukturen mit einer in einer Dimension geringe¬ ren Abmessung als 0,01 mm werden hierbei nicht berücksich¬ tigt.
    [0029] Nimmt man bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung für den zentrischen Bolzen 1 einen Durchmesser von 5 mm und für die Hülse 2 einen Innendurchmesser von 10 mm an, so ergibt sich bei einer Bolzenlänge 1 von 50 mm :
    [0030] - für den Bolzen 1 eine geometrische Elektroden-Fläche
    [0031] 2 von 785 mm (1 x U: 50 x 15..7 mm)
    [0032] - für die Hülse (im Bereich des Bolzens) eine Fläche von
    [0033] 2
    [0034] 1.570 mm (50 x 31.4 mm)
    [0035] 3 ein Feld-Volumen von 2943.75 mm (Kreisringflache x 1)
    [0036] ein V/A-Verhältnis von 3.75 mm 3/mm2.
    [0037] Da Rauhtiefen unter 0.01 mm nicht berücksichtigt werden, kann von der geometrischen Elektroden-Fläche ausgegangen werden.
    [0038] Führt man bei ansonsten gleichen Verhältnissen die Hülse mit einem Innendurchmesser von 6 mm aus, so ergibt sich ein V/A-Verhältnis von 0.5*5 mm 3/mm2. Die Fig. 2 zeigt eine Variante des Messkondensators. Dieser wird zwischen den Stirnseiten zweier axial angeordneten und bolzenförmigen Elektroden 28, 33 gebildet. Der Gasaus¬ tausch zur Messatmosphäre erfolgt durch Bohrungen 31 in einer Buchse 29, 30. Um Streufelder abzuschirmen genügt es, wenn das Verhältnis von Durchmesser 34 zur Tiefe 35 der Bohrungen 31 0,5 beträgt.
    [0039] Zur Isolierung und Abschirmung der Elektroden 1, 2 bzw. 28, 33 gegeneinander, sind jeweils Guardbuchsen 3, 4, 5 bzw. 29, 30 vorgesehen. Bei der Ausführung nach Fig. 1 besteht die Guardbuchse aus einer radialen Abfolge einer inneren isolierenden Schicht 5, einer leitenden Schicht 4 und einer äusseren isolierenden Schicht 3. Vorzugsweise besteht diese Guardbuchse aus einer mit einer dünnen kera¬ mischen Schicht überzogenen Metallbuchse.
    [0040] Um zu verhindern, dass sich z.B. durch Ablagerungen ein Streufeld stirnseitig über der Isolationsschicht an der Guardbuchse bildet, wird vorgeschlagen, die Isolations¬ schicht ringförmig zu unterbrechen, so dass kein Kriech- pfad von der einen Elektrode zur anderen führt, ohne mit der leitenden mittleren Schicht der Guardbuchse verbunden zu sein.
    [0041] Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist die Guardbuchse ent¬ sprechend modifiziert und weist innere isolierende Schich¬ ten 29 und eine äussere leitende Schicht bzw. Buchse 30 auf.
    [0042] Bei den mit der erfindungsgemässen Vorrichtung zu bestimmen¬ den dielektrischen Eigenschaften handelt es sich um messtech¬ nisch sehr kleine Effekte, die beispielsweise klein sind gegen die durch thermische Ausdehnung verursachten Verände¬ rungen der Nullkapazität. Um trotzdem auch bei wechselnden Temperaturen reproduzierbar messen zu können, wird ein, hier nicht näher dargestellter, zweiter Messkondensator vor¬ zugsweise mit den selben Werkstoffen und Massen wie der vor¬ beschriebene Messkondenator verwendet. Im Unterschied zum ersten Messkondensator ist dieser zweite- zur Messatmosphäre hin nicht offen, sondern hermetisch verschlossen und mit einem Gasgemisch gefüllt, bei dem keine Komponente unter den Einsatzbedingungen des Messfühlers sich in wesentlichem Um¬ fang an den Oberflächen ablagert. Diese Bedingung ist im Ausführungsbeispiel durch eine Füllung mit trockener Luft (Taupunkt unter -70° C) erfüllt. Der zweite Messkondensator dient als Bezugsnullpunkt für die Messung. Er ist mit dem ersten Messkondensator ther¬ misch kurzgeschlossen. Dies kann durch eine räumliche Anord¬ nung eng nebeneinander sowie durch eine gemeinsame Hülse aus einem thermisch gut leitenden Werkstoff erreicht wer¬ den. Da sich beide Messkondensatoren thermisch annähernd gleich verhalten und durch die thermische Koppelung auch stets annähernd die gleiche Temperatur haben, sind die thermischen Fehler in erster Ordnung ausgeglichen.
    [0043] -Besonders vorteilhaft ist es, die beiden Messkondensatoren als Halbbrücke zu beschälten, so dass bei einer Erregung mit einem symmetrischen Signal im Nullzustand (d.h. ohne Medium im offenen Messkondensator) das Summensignal gleich Null ist.
    [0044] Um die im Signal der Messfelderregung enthaltenen Fehler zu kompensieren ist es bei hohen Anforderungen an die Ge¬ nauigkeit vorteilhaft, durch Vergleichsbrücken zunächst ein Signal zu gewinnen, das die Fehler der Messfelderre¬ gung enthält, um diese Fehler dann im Mess-Signal zu kompen¬ sieren. Dies kann beispielsweise durch die Anordnung der Kondensatoren zu einer Vollbrücke geschehen.
    [0045] Werden die Vergleichsbrücken räumlich eng bei den Mess¬ brücken angeordnet, so können auch Fehler, die durch das Leitungssystem zwischen Messwertaufnehmer und Auswertungs¬ elektronik entstehen, ausgeglichen werden.
    [0046] Eine vorzugsweise Fühlerbeschaltung wird nachfolgend anhand der Fig. 3 erläutert.
    [0047] Der Messwertaufnehmer A in dieser Darstellung setzt sich aus den vorbeschriebenen Mess- 37, 38 und Vergleichsbrücken 39, 40 als Vollbrücke zusammen. Die durch die Guardbuchsen verwirklichten Abschirmungen 35, 36 sind als unterbrochene Linien eingezeichnet.
    [0048] Ueber ein Leitungssystem B ist der Messwertaufnehmer A mit der Fühlerbeschaltung C verbunden. Dieses Leitungssystem muss in Anwendungen bei hohen Temperaturen, denen die Fühlerbeschaltung nicht ausgesetzt werden kann, grössere Entfernungen (im Bereich von Metern) überbrücken.
    [0049] Werden die Guardbuchsen und Abschirmungen 51, 52 der Mess¬ leitungen an Masse gelegt, so bildet sich eine unter Um¬ ständen erhebliche Kapazität zwischen den Messelektroden und den Messleitungen einerseits und den Guardbuchsen und den Abschirmungen andererseits. Durch diese hohe (und zudem Schwankungen ausgesetzte) Kapazität wird das Signal an den Messelektroden verfälscht. Ausserdem gelingt es in realen elektrischen Systemen nur unvollkommen, die auf die Abschirmung einwirkenden 'Signale über einen Masseanschluss abzuleiten.
    [0050] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird deshalb vorge¬ schlagen, das Potential der Abschirmung durch eine nieder- ohmige Entsprechung des Mess-Signals zu bilden. Im Aus¬ führungsbeispiel wird dies durch zwei in der Fühlerbeschal¬ tung C eingangsseitig als Spannungsfolger geschaltete Operationsverstärker 41, 42 mit niederohmigem Ausgang erreicht, die die (sehr hochimpedanten) Eingangssignale der Mess- und der Vergleichsbrücke nachbilden und als Ab¬ schirmsignal für die Guardbuchsen zur Verfügung stellen.
    [0051] Durch diese Anordnung besteht zwischen den Mess-Signalen und deren Abschirmung kein Potentialunterschied und mithin auch keine die Mess-Signale verfälschende Kapazität.
    [0052] Die Erregung des Messwertaufnehmers geschieht symmetrisch durch einen hinsichtlich Symmetrie und Amplitudenkonstanz sehr präzisen Sinus-Generator 43. Die vom Generator 43 er¬ zeugten symmetrischen Signale 24 und 25 erregen eine Anord¬ nung mit einem Messkondensator 8 und einem zweiten Konden¬ sator 9. Gestrichelt dargestellt ist die Abschirmung durch die Guardbuchse. Zwischen dem Mess-Signal 27 und dieser Guardbuchse wirken die parasitären Kapazitäten 17 und Widerstände 16, die durch die Isolationsschicht der Guard¬ buchse gebildet werden. Ebenfalls mit dem Guard-Signal wird die Abschirmung 26 des Mess-Signals 27 angesteuert. Bedingt durch die kontruktiven Verhältnisse wirken in der Regel über ohmische 19/23 und kapazitive 18/22 Pfade die Signale der Felderregung auf die Abschirmung 26 des Mess- Signals 27 ebenso ein wie andere Potentiale, z.B. die Erde der Anlage - kapazitiv 20 bzw. resistiv 21. Diese ' Signale werden durch die niederohmige Ans euerung der Abschirmung abgeleitet. Da die Kapazitäten des Messwert¬ aufnehmers alle annähernd gleich sind, sind die idealen Signale der Messbrücke 35, 37 und der Referenzbrücke 39, 40 im Nullzustand, d.h. ohne Medium im Messkondensator, gleich Null.
    [0053] Nimmt die Kapazität des Messkondensators durch Eindiffun¬ dieren von Gas zu, so nimmt entsprechend die Amplitude des aus dem Erregungs-Signal abgeleiteten Mess-Signals 44 zu. Eine Messfühlerbeschaltung 46 bildet über einen Instru en- tenverstärker aus den beiden Brücken-Signalen ein Summen¬ signal und verstärkt dessen Effektivwert. Das so gewonnene Spannungssignal verhält sich in dem für die Messung interes¬ sierenden Bereich ausreichend linear zum Wert der Kapazi¬ tät des Messkondensators.
    [0054] Besonders vorteilhaft ist es, die beiden Messkόndensatoren als Halbbrücke zu schalten, so dass bei einer Erregung mit einem symmetrischen Signal im Nullzustand, d.h. ohne Medium im offenen Messkondensator, das Summensignal gleich Null ist. Im elektrischen Ersatzschaltbild gemäss Fig. 5 zeigen Kapazitäten 10, 12 und 14 sowie Widerstände 11, 13 und 15 die parasitären Effekte entlang den Oberflächen zwischen den Elektroden. Diese sind im absoluten Wert und in ihrer Variation grösser als die Messeffekte. Beim Ersatz¬ schaltbild mit einer Isolierung und Abschirmung durch die Guardbuchse gemäss Fig. 4, wirken die parasitären, kapazi¬ tiven und resistiven Effekte nunmehr auf eine Abschirmung 26 und werden dort abgeleitet, so dass sie nur noch mit dem Poten¬ tial der Abschirmung und dem nicht abgeleiteten Anteil der Störsignale über die kapazitive 17 und resistive 16 Koppe¬ lung der Guardbuchse mit der Messelektrode auf das Mess- Signal 27 einwirken. Wird die Abschirmung 26 an das Guard- signal angeschlossen, so sind die verbleibenden resistiven und kapazitiven Fehler in ihrem Wert nahezu gleich Null.
    权利要求:
    ClaimsP a t e n t a n s p r ü c h e
    1. Kapazitiver Messwertaufnehmer zum Messen der Stoffkon- zentrationsverhältnisse eines gasförmigen Mediums, mit einem offenen Messkondensator, dessen Dielektrikum durch das gasförmige Medium gebildet wird und der an den Ein¬ gang einer Auswertschaltung angekoppelt ist, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Verhältnis des Volumens des Mess¬ kondensators zur Fläche der Elektrodenoberfläche min- destens 0,1 mm 3/mm2 , vorzugsweise 0,5 bis 5,0 mm3/mm2
    beträgt, wobei Strukturen der Elektrodenoberflächen mit einer in einer Dimension geringeren Abmessung als 0,01 mm bei der Berechnung der Fläche nicht zu berücksichtigen sind und bei unterschiedlich grossen Elektroden (1, 2) die kleinere für diese Berechnung heranzuziehen ist und dass der Messkondensator durch blanke, insbesondere metallisch blanke oder mit einer Isolationsschicht über¬ zogende Elektroden (1, 2) gebildet wird, wobei diese Isolationsschicht derart ausgebildet ist, dass sie ledig¬ lich einen vernachlässigbaren Beitrag zum Messignal liefert,
    2. Messwertaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Elektroden (1, 2) mit einer Edelmetall¬ schicht geschützt sind.
    3. Messwertaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass eine Aussenelektrode in der Form einer zylindrischen Hülse und eine Innenelektrode in der Form eines Bolzens vorgesehen sind, und dass die Aussen¬ elektrode den Bolzen in der Länge um mindestens den Abstand zwischen Aussenelektrode und Innenelektro¬ de überragt.
    4. Messwertaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Messkondensator durch zwei axiale "' Bolzen (28, 33) stirnseitig gebildet ist, wobei die Bolzen (28, 33) in einer Buchse (30) mit Bohrungen (31) fest gehalten sind.
    5. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1, 2) durch eine zwischen diesen angeordnete Guardbuchse (3, 4, 5) voneinander isoliert und abgeschirmt sind.
    6. Messwertaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Guardbuchse (3, 4, 5) eine mit einer dün¬ nen keramischen Schicht überzogene Metallbuchse ist.
    7. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der Elektroden (1, 2) des Messkondensators ausserhalb des Volumens des Messkondensators so gegeneinander abgeschirmt sind, dass die wesentlichen Teile der ohmischen und kapazitiven Strompfade zwischen den Elektroden (1, 2) durch ein Potential abgeleitet werden, das entweder niederohmig mit dem Massepotential der Auswertungsschaltung verbun¬ den ist oder eine niederohmige Nachbildung des an der Messelektrode anliegenden Signals darstellt.
    8. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kondensator mit möglichst weitgehend gleichem thermischem Verhalten wie der Messkondensator in thermischer Koppelung mit dem Messkondensator betrieben wird, um die temperaturab¬ hängigen Fehler des Messkondensators zu kompensieren.
    9. Messwertaufnehmer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich¬ net, dass der zweite Kondensator mit dem Messkondensa¬ tor zu einer Halbbrücke geschaltet und dass diese Brücke symmetrisch erregt wird.
    10. Messwertaufnehmer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich¬ net, dass eine zweite kapazitive Halbbrücke aus zwei sich im thermischen Verhalten und kapazitiv möglichst weitgehend gleichen Kondensatoren gebildet wird, um die _ . _
    Fehler der symmetrischen Erregung der Messbrücke messen und kompensieren zu können.
    11. Messwertaufnehmer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbbrücken räum¬ lich nebeneinander angeordnet und als Vollbrücke betrie¬ ben werden, um Fehler des Leitungssystems zwischen Mess¬ fühler und Fühlerbeschaltung auszugleichen.
    12. Messwertaufnehmer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkonden¬ sator mit Frequenzen von 5 kHz bis 100 MHz erregt wird und die Amplitude und/oder die Phasenlage des Mess- Signals direkt als Messgr-össe für die absolute Feuchte verwendet wird.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-12-15| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU BR JP SU US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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