DE2030671C3 - Einrichtung zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit von Metallen in korrosiven Medien - Google Patents

Description

η der zweiten Schaitstellung (Arbeitszustand) die Verjlekhsspannungsquelle {-VR, + VR) von dem Einging des Ausgangsverstärkers abgetrennt ist, und gleichzeitig dessen Ausgang den Stromkreis wischen Jen beiden Proben- und Hilfselektroden sctneßt.

Eine wie oben beschriebene ausgebildete Meßein- -iehtung weist zweckmäßigerweise ferner einen Rückkopplungskreis auf, welcher den Ausgang des Ausgangsverstärkers mit dessen Eingang über einen Klemmenpunkt verbindet, der wiederum einerseits mit dem Ausgang des Differenzverstärkers und andererseits mit dem Kontaktpaar verbunden ist.

In der Regel erweist es sich fernerhin als vorteilhaft, wenn ein Spannungsfolger vorgesehen ist, dessen Eingang in der ersten Schalterstellung über ein Kontaktpaar mit der Vergleichsspannungsquelle ( + VR, - VR) und in der zweiten Schalterstellung (Arbeitszustand) über ein Kontaktpaar mit dem Ausgang des Ausgangsverstärkers verbunden ist.

Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschrei- ao bung des an Hand der Figuren dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 ist eine Darstellung des Leitungssystems, in dem der Meßkopf für den Korrosionsgeschwindigkeitsmessers vorgesehen ist und der mehrere über ein Kabel »5 mit einer Schaltungsanordnung verbundene metallische Elektroden aufnimmt;

F ι g. 2 ist ein Schaltschema des Korrosionsgcschwindigkeitstnessers in Verbindung mit der Probe nach F i g. 1:

F 1 g. 3 symbolisiert die Aufzeichnungseinrichtung in Verbindung mit der Schaltanordnung aus F i g. 2 mit einem typischen Aufzeichnungsträger;

F i g. 4 und 5 /eigen die Schaltung einer geeigneten Stromquelle und Bezugsspannungsquelle für die Schaltung nach F i g. 2 ur.d

F i g. b ist eine vergrößerte Darstellung eines Aufzeichnungsträgers nach Art desjenigen aus F i g. 3. wie er bei der automatisch fortschreitenden Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 2 zustande kommt.

Der in F i g. 1 gezeigte Meßkopf 11 liegt in einer Rohrleitung 12, die ein korrodierendes Medium, wie z. B. eine wässerige Flüssigkeil, in Richtung des Pfeiles 13 führt. Zu der Rohrleitung 12 gehören zwei Rohre 14 und 16, die durch ein T-Stück 17 verbunden sind, in welches der Meßkopf 11 eingeschraubt ist. Der Meßkopf 11 kann jede geeignete Form besitzen, beispielsweise eine solche, wie sie in der USA.-Patentschrift 3 406 101 dargestellt ist. Wie ersichtlich, besitzt der Meßkopf 1! einen metallischen Körper 18 in Gestalt eines Schraubverschlusses, der, gegeneinander and gegenüber dem Körper isoliert, die Elektroden 21, 22 und 23 trägt. Diese Elektroden stehen über nicht erkennbare Leiter innerhalb des Körpers 18 mit einem elektrischen Anschluß 19 in Verbindung. Dieser wiederum ist über ein gegebenenfalls längeres Kabel mil der in F i g. 2 gezeigten Schaltungsanordnung des Korrosionsgeschwindigkeitsmessers verbunden. Genauer gesagt enthält das Kabel 24 elektrische Leiter 26, 27, 28 und 29, die an die Position 1 der Anschlußleiste einer Schaltvorrichtung 31 führen. Die Elektroden 21, 22 und 23 stehen mit dem Leiter 26 bzw. 27 bzw. 28 in Verbindung, und der Leiter 29 ist gleichfalls an die Elektrode 21 angeschlossen, um einen eigenen Strompfad zur Masse der Schaltanordnung des Korrosionsgeschwindigkeitsmessers zu bilden.

Vorzugsweise sind die Elektroden 21, 22 und 23 gleich ausgebildet. In der nachfolgenden Beschreibung sind sie in der genannten Reihenfolge mit i/Proben-«, »Bezugs-« -jnd »Hilfselektrode« bezeichnet. Die Probenelektrode 21, die der exakten Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit beispielsweise eines bestimmten Stahls dienen soll, muß aus diesem Stahl bestehen. Obieich die Elektroden im übrigen normalerweise metallisch sind, können sie an sich aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, das in der Lage ist. Ionen in dem korrodierenden Medium in Lösung zu geben. An sich kann der Meßkopf 11 eine beliebige Zahl Elektroden aufnehmen, die durch geeignete Schaltung und elektronische Verbindungen der Messung dienstbar gemacht werden können.

Die Schaltvorrichtung 31 kann in beliebiger Weise ausgebildet sein. Vorzugsweise besteht sie aus einem mehrpoligen Positionsschalter, der durch ein Fortschaltrelais od. dgl. betätigt wird, wie durch die gestrichelte Linie 32 angedeutet. Der Meßkopf 11 ist also mit den Anschlußklemmen der Position 1 der Schaltvorrichtung 31 verbunden. Bewegliche Kontakte verbinden wahlweise die Klemmen der einzelnen Positionen mit solchen eines äußeren Schaltkreises, die mit R, T, Masse und A bezeichnet sind. Weitere Meßköpfe können an die Klemmen der übrigen Positionen 2, 3 und 4 der Schaltvorrichtung 31 angeschlossen werden. An der Position 2 der Schaltvorrichtung ist eine Prüfvorrichtung 30 eingezeichnet. Diese enthält ein Widerstandsnetzwerk, mit dem die elektrischen Eigenschaften des Meßkopfes 11 für den Fall nachgebildet werden, daß die Probeneiektrode 21 (Flußstahl) einer Korrosion von 10/1000 eines Zolls pro ]ahr unterliegt. Wie gesagt, kann die Schaltvorrichtung 31 auf beliebige Weise betätigt werden. Vorzugsweise ist sie jedoch in die übrige Schaltanordnung des Meßgeräts über einen Zeitgeber 33 eingegliedert. Der Zeitgeber 33 kann in beliebiger Weise ausgebildet sein, wie z. B. in Gestalt einer Schaltuhr, um gleichzeitig oder nacheinander mehrere Schalter zu betätigen bzw. Schaltvorgänge auszulösen.

F i g. 2 gibt die Schaltungsanordnung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Korrosionsgeschwindigkeitsmessers wieder. Die Elektroden 21, 22 und 23 des Meßkopfes 11 sind, wie gesagt, über die Leiter 26 bis 29 und die Schaltvorrichtung 31 mit den Klemmen R, T. A und Masse der Schaltungsanordnung verbunden. Die Schaltungsanordnung enthält einen Trennverstärker 36. dessen Eingang innerhalb eines Stromkreises mit der Probenelektrode 21 und der Bezugselektrode 22 liegt. Dieser Trennverstärker stellt eine Spannungsfolgeschaltung mit einer hohen Impedanz am Eingang dar, um die Elektroden 21 und 22 elektrisch von der restlichen Schaltung zu trennen. Vorzugsweise findet zu diesem Zweck ein Differentialeingangs-Operationsverstärker Verwendung. In diesem Fall hat der Verstärker 36, wie gezeigt, einen ersten Eingang 37 und einen zweiten Eingang 38, die mit den Klemmen R bzw. Γverbunden sind. Genauer gesagt ist der Eingang 37 mit der Klemme R über einen Strombegrenzungswiderstand 39 verbunden. Ein Potentiometer 41 ist mit den Klemmen ß+ und B- einer nichtgezeigten Abgleichspannungsquelle, beispielsweise einer Batterie, verbunden. Von dem Abgriff 42 dieses Potentiometers führt ein Widerstand 43 zu der Klemme R. Mit dem verstellbaren Abgriff 42 ist ein Abgleichstrom für den Eingang 37 einzustellen, mit dem ein jeglicher an diesem Eingang sonst auftretender Strom kompensiert werden kann, der durch die Elektrode 22 fließen würde. Bei von den Klemmen R, Tund A getrennten Elektroden 21, 22 und 23 wird der Abgriff 42 des Potentiome-

tcrs 41 so eingestellt, daß an dem Ausgang 44 des Trennverstärkers 36 kein Signal auftritt. Das bedeutet, daß auch an den Eingang 37 des Verstärkers in diesem Fall kein Strom gelangen darf.

Der Ausgang 44 des Verstärkers ist an den Eingang 38 rückgekoppelt. In dem Rückkopplungskreis befindet sich ein Widerstand 45 zur Einstellung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 36 auf einen Wert, der ausreicht für den Betrieb als Ausgangsverstärker für den Ausgang 44. Normalerweise wird ein Vcrstärkungsfaktor von etwa 50 000 für den Verstärker 36 geeignet sein. Der Eingang 38 des Verstärkers ist weiterhin über eine gemeinsame Impedanz, wie z. B. den Widersland 47. mit der Klemme T verbunden. Der Widerstand 47 in Verbindung mit dem Rückkopplungskreis ergibt einen gemeinsamen Signalpfad zwischen dem Eingang 38 und der Klemme T. Auf diese Weise erscheint die gesamte Potentialdifferen/ zwischen den Klemmen R und Tals Spannungssignal an dem Widerstand 47. ao

Der Verstärker 36 ist mit einer Stromquelle verbunden, wie z. B. derjenigen aus Fig.4 mit den Klemmen B+ und B-. Ein Einstellwiderstand 48 an dem Verstärker 36 erlaubt es, statische, d. h. nicht zu dem Signal gehörende Spannungen zu kompensieren, die in den »5 Eingangs-Ausgangs-Kreisen auftreten können. Es ist ersichtlich, daß der Verstärker 36 eine nichtinvertierende Spannungsfolgeschaltung darstellt. Das an den Klemmen R und Tauftretende Spannungssignal ruft an den Verstärkereingängen 37 und 38 eine Potentialdifferenz hervor. Infolgedessen liefert der Verstärker 36 an seinem Ausgang 44 ein Ausgangssignal, das für diese Potentialdifferenz bezeichnend ist.

Das Ausgangssignal aus dem Verstärker 36 wird über eine Steuerimpedanz, im gezeigten Fall den Widerstand 46. einem Eingang 52 eines Ausgangsverstärkers 51 zugeführt. Der Ausgangsverstärker 51 kann von jder beliebigen Form sein, die geeignet ist. in ihrem Ausgangskreis einen Strom mit bestimmter Abhängigkeit von dem Ausgangssignal aus dem Trennverstärker 36 hervorzurufen, das über die Steuerimpedanz 46 anliegt. Genauer gesagt kann der Verstärker 51 ebenfalls aus einem Differentialeingangs-Operationsverstärkcr bestehen, der außer dem Eingang 52 an dem Widerstand 46 einen weiteren Eingang 53 in Verbindung mit der Klemme Tbesitzt. Auch hier ist der Verstärkereingang 52 mit dem Ausgang 54 des Verstärkers durch einen Rückkopplungskreis verbunden. Der Rückkopplungskreis enthält einen Rückkopplungswiderstand 56. durch den der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 51 so bestimmt wird, daß er ausreicht zur Erzeugung eines Ausgangsstromes, der die bestimmte Polarisierungsspannung zwischen den Elektroden an den Klemmen K und Γ zur Folge hat In diesem Falle erscheint ein Verstärkungsfaktor von etwa 20 000 geeignet. Bei der übli- chen Messung der Korrosionsgeschwindigkeit sollte der Ausgang 51 des Verstärkers einen Strom von etwa 5.5 Miliampere hervorbringen. Das heißt, daß der Aus gangsverstärker 52 ein Spannungs-, Strom- oder Lei stungsverstärker mit hohem Verstärkungsfaktor sein kana

Der Eingang 52 des Verstärkers 51 ist in bezug auf Gleichstromsignale von dem Ausgang 44 des Verstärkers 36 durch einen Kondensator 57 in Serie mit zueinander parallelea entgegengesetzt gerichteten Elektro- den 58 und 59 entkoppelt Der Kondensator 57 und die Dioden 58 und 59 liefern vom Ausgang 44 des Verstärkers 36 her außerdem eine entgegengerichtete Kück- kopplungsspannung zur .Stabilisierung der Arbeitsweise. Der Rückkopplungswiderstand 56 ist durch einen Kondensator 61 überbrückt, mit dem die Spitzen des Ausgangssignals aus dem Verstärker 36 abgeschnitten werden. Weiterhin sind zwei gegenpolig hintcreinandergcschaltetc Zenerdioclcn 62 mit einem Paar einander cntgcgcngerichtcter Elektroden 63 in einem zu dem Widerstand 56 und dem Kondensator 61 parallelen Kreis hintereinandergeschahet. Hierdurch wird die sich am Verstärkerausgang 54 einstellende Spitzonspannung auf einen Wert begrenzt, bei dem der Versiärker 51 nicht in den Sättigungsbereich gerät. Beispielsweise schützt ein maximaler Spannungsabfall von C'iwa 10 Volt an dem RücUkopplungswiderstand 56 den Verstärker 51 davor, bei großen Eingangssignalen in den Sättigungszustand zu geraten. Der Verstärker 51 ist ein invertierender Verstärker in bezug auf das Ausgangssignal aus dem Verstärker 36.

Der Ausgang 54 des Verstärkers 51 tritt zeitweise in einem Schaltkreis mit einer Signalkorreklureinrichtung

66 und in einem zweiten Schaltkreis mit der Elektrode 2'Λ an der Klemme A in Verbindung, wobei der Stromkreis mit der Elektrode 21 über den Leiter 29 und Masse geschlossen wird. Genauer gesagt wird das Ausgangssignal aus dem Verstärker 51 über einen Schalter

67 in dessen Null-Position über einen Widerstand 68 der Signalkorrektureinrichtung 66 zugeleitet. Nimmt der Schaller 67 seine Arbeits-Siellung ein. so gelangt dtis Ausgangssignal aus dem Verstärker 51 über einen Bereichseinslellwiderstand 69 und einen Schalter 71, der dann ebenfalls seine Arbeitsstellung einnimmt, zu der Klemme A der Schaltungsanordnung. Der Schalter 71 verbindet in seiner Arbcits-Stellung den zweiten Schaltkreis mit einer Dämpfungswiderstandskette. Ein dem Eingang 52 des Verstärkers 51 zugeleiteter Signalsliom ruft am Ausgang 54 des Verstärkers einen bestimmten Ausgangsslrom hervor. Die verschiedenen den Verstärker 51 umgebenden Bauelemente dienen nur dazu, daß der Strom am Ausgang 54 des Verstärkers in geeigneten Grenzen bleibt, um die bestimmte Pclarisicrungsspannung zwischen den Elektroden 21 und 22 hervorzurufen. Das Ausgangssignal am Ausgang 44 des Verstärkers 36 wird durch den Widerstand 46 in ein Stromsignal umgewandelt, mit welchem der Verstärker 51 angesteuert wird. Da.her liefert das .Spannungsausgangssignal aus dem Trennverstärker 36 einen bestimmten Strom an den Eingang 52 des Ausgangsverstärkers 51. Beispielsweise ruf! die freie Korrosionsspannung zwischen den Klemmen A und T ein bestimmtes Ausgangssignal an dem Verstärker 36 hervor. mn dem der Verstärker 51 so angesteuert wird, daß der an seinem Ausgang 54 auftretende Strom der Probenelektrode 21 gerade das freie Korrosionspotential zu verleihen vermag.

Der Verstärker 51 als Teil einer Gleichstromquelle für die Klemme A ist mit einer geeigneten Stromquelle, wie beispielsweise der in F i g. 4 gezeigten mit den Klemmen B+ und B-. verbunden. Ein Einstellwidcrstand 64 in Verbindung mit dem Verstärker 51 kann dazu Verwendung finden, eine statische, nicht zum Signal gehörige Spannung in dem zugehörigen Eingangs-Ausgangskreis zu kompensieren.

Die Signalkorrektureinrichtung 66 kann jede geeig nete Form besitzen, enthält jedoch vorzugsweise einen Differentialeingangs-Operationsverstärker 76 mit einem ersten Eingang 77. der über den Widerstand 68 und den Schalter 67 mit dem Ausgang 54 des Verstär kers 51 verbunden ist Ein /weiter Einsam» 7« Ar*. VfT.

stärkcrs 76 sieht über einen Widerstand 74 mit der Klemme 7" der Schaltungsanordnung in Verbindung. Der Verstärker 76 besitzt einen Verstärkungsfaktor von mehr als 50 000, wobei ein Rückkoppkingskreis wiederum seinen Ausgang 79 mit seinem Eingang 77 verbindet. Der Rückkopplungskrcis enthält einen Kondenstor 811 als Speicher für das Korrektursignal. Genauer gesagt ruft der durch den Widerstand 68 fließende Strom am Eingang 77 des Verstärkers 76 ein Signal hervor, das durch den Verstärker in ein Korrcklursignal umgewandelt wird, welches in dem Kondensator 81 gespeichert wird. Dieves Korreklursignal steht in einer bestimmten Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des. Verstärkers 51. die an dem Widerstand 68 anliegt.

Man erkennt, daß der Verstärker 76 als Korrektursignal ein invertiertes Signal liefert. Der Ausgang 79 des Verstärkers steht über einen Kopplungswiderstand 82 mit dem Eingang 38 des Verstärkers 36 in Verbindung. Auf diese Weise ruft das Korrektursignal einen von dem Ausgang 79 des Verstärkers über den Wider- ao stand 47 fließenden Strom hervor, der das dem Verstärker 36 zugeleitete Korrektursignal darstellt und an dem Widerstand 47 einen Spannungsabfall zur Folge hat, der dem zwischen den Klemmen R und Tauftrciendcn Signal entspricht. as

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Schaltelementen in Verbindung mil dem integrierenden Verstärker 76 ist der Verstärkereingang 78 über einen Kondensator 83 mil Ma¹¹Sc verbunden, um Gleichstromsignalc auszuschließen. Der Verstärker 76 ist wiederum mit einem Einstellwiderstand 84 ausgerüstet und mit einer geeigneten Stromquelle, wie z. B. der in F i g. 4 gezeigten, verbunden.

Befindet sich der Schaller 67 in der Null-Position, so arbeitet die Signalkorrektureinrichtung 66 in folgender Weise: Die freie Korrosionsspannung (einschließlich des Spannungsabfalls in dem Leiter) tritt zwischen den Klemmen R und T"ebenso wie an dem Verstärkereingang 37 in Erscheinung. Infolgedessen tritt an dem Verstärkerausgang 44 ein für diese Spannung bezeichnendes Ausgangssignal auf. das durch den Widerstand 46 in ein Strornsignal umgewandelt wird. Dieses letztere ruft an dem Ausgangsverstärker 51 ein Ausgangs-Stromsignal hervor, welches in bestimmter Beziehung zu der genannten F.ingangsspannung steht. Dieses Stromsignal erzeugt in dem Widerstand 68 ein Spannungssignal, das am Ausgang 79 des integrierenden Verstärkers 76 ein in dem Kondensator 81 gespeichertes Korrektursignal zur Folge hat. Dieses Korrektursignal bewirkt einen bestimmten Stromfhiß durch den Widerstand 47. der das Korrektursignal für den Eingang 38 des Verstärkers 36 bzw. einen entsprechenden Spannungsabfall hervorruft. Dieser Spannungsabfall entspricht der freien Korrosionsspannung, die zwischen den Klem men R und T, d. h. am Eingang 37. zu verzeichnen ist.

Damit wird das Ausgangssignal des Verstärken 36 zu Null, indem die Potentialdifferenz zwischen den Eingängen 37 und 38 kompensiert wird. Auch am Ausgang des Verstärkers 51 tritt somit kein Signal auf. so daß weiterhin die Eingänge 77 und 78 des Verstärkers 76 kein Signal erhalten, jedoch kann das in dem Kondensator 81 gespeicherte Signal nicht verschwinden, da zum einen der Verstärker 76 das gewünschte Stromsi gnal an seinem Ausgang 79 weiterhin dem Widerstand 47 zuleitet und zum anderen durch den Widerstand 68 kein Strom fließen kann, um den Kondensator 81 zu entladen. Auf diese Weise also erfährt der Ausgang des Verstärkers 36 einen automatischen Nullabgleich.

durch den das Ausgangssignal des Verstärkers 36 zu Null wird, an dessen Eingang keine Signalkomponente auftritt, die der freien Korrosionsspannung zwischen der Proben- und der Bezugselektrode entspricht.

Bei der hier betrachteten Ausführungsform des Geräts wird auf den Eingang 52 des Verstärkers 51 über den Summierungspunkt 86 während des Abgleichs ein Bezugsstrom gegeben. Dieser Bezugsstrom hat eine solche Größe, daß der Strom am Ausgang 54 des Verstärkers 51 eine Komponente erhält, die der bestimmten Polarisierungsspannung entspricht, welche zwischen der Proben- und der Bezugselektrode auftritt. Beispielsweise ist bei in der Null-Position befindlichem Schalter 67 eine bestimmte Ausgangsslromkomponentc erforderlich, die durch den Widerstand 68 fließt, um — zusätzlich zu der Komponente aus der freien Korrosionsspannung — einen zusätzlichen Wert herbeizuführen, der für die bestimmte Polarisierungsspannung zwischen der Proben- und der Bezugselektrode bezeichnend ist. Genauer gesagt sind in dem von der Signalkorrektureinrichtung 66 gelieferten Korrektursignal beide Komponenten enthalten. Infolgedessen liefert das an dem integrierenden Verstärker 76 eintreffende Signal ein Korrektursignal mit Komponenten aus der freien Korrosionsspannung und der bestimmten Polarisierungsspannung. Beispielsweise ruft, wenn die bestimmte Polarisierungsspannung, die zwischen der Proben- und der Bezugselektrode auftritt, 10 Millivolt beträgt, das Korrektursignal (im Arbeitsbetrieb) an dem Widerstand 47 einen Spannungsabfall von 10 Millivolt zusätzlich zu der betreffenden freien Korrosionsspannung zwischen den Elektroden hervor.

Das dem Summierungspunkt 86 zugeführte Bezugsstromsignal kann aus jeder beliebigen geeigneten Stromquelle erhalten werden. Eine solche ist in F i g. 5 wiedergegeben und wird nachfolgend noch beschrieben. Die Stromquelle kann Abgriffe positiver und negativer Spannung + Vr und - Vr aufweisen, die über einen Schalter 87, einen Signalleiter 88, einen weiteren Sehalter 89 und einen Strombegrenzungswiderstand 91 mit dem Summierungspunkt 86 in Verbindung gebracht werden können. Über einen Kondensator 90 können Schalistromslöße zur Masse hin abfließen. Der Schalter 87 gestattet es, dem Ausgangsverstärker 51 sowohl eine positive als auch eine negative Bezugsspannung zuzuführen, so daß der an seinem Ausgang erscheinende Strom entweder eine kathodische oder eine anodische Polarisierung der Elektroden herbeizuführen vermag. Der Schalter 89 hingegen bewirkt, daß die Bezugsspannung nur im Null- oder Abglcichbetrieb an den Verstärker 51 gelangen kann.

In diesem Falle also gelangt die Bezugsspannung über den Widerstand 91 zum Summierungspunkt 86 und von dort über den Eingang 52 in den Verstärker 51. Das damit hervorgerufene bestimmte Stromsignal ruft an dem Ausgang 54 des Verstärkers einen ebenso bestimmten Strom hervor, der die Komponente der bestimmten Polarisierungsspannung darstellt, die ein ent sprechendes Signal an dem Widerstand 68 zur Folg« hat. Der Verstärker 76 wandelt die zusätzliche Kompo nentc unter Integrierung in das Korrektursignal um das in dem Kondensator 81 gespeichert wird. Diese Korrektursignal ruft, wie gesagt, in dem Widerstand 4; eine Stromkomponente hervor, die einen der freiei Korrosionsspannung und der bestimmten Polarisie rungsspannung zwischen den Elektroden entsprecher den Spannungsabfall zur Folge hat. Daher ist die Grc Bc des am Ausgang 44 des Verstärkers 36. auftretende

5096Π/13:

Spaniuingxsignals groß genug, um die durch den Widerstand 45 hindurchtretende Stromkomponente auf Grund der bestimmten Polarisicrungsspannung zu unterdrücken. Dies führt zu einem zweiten Ausgangssignal am Ausgang 44, welches nur für die bestimmte Polarisierungsspannung zwischen der Proben- und der Bezugselektrode bezeichnend ist. Das zweite Ausgangssignal, das über den Widerstand 46 wcitergcleitet wird, wirkt dem Bezugsstrom von dem Summierungspunkt 86 entgegen, wodurch das Ausgangssignal an dem Verstärker 51 praktisch zu Null wird.

Bei der beschriebenen Ausführungsform des Korrosionsgeschwindigkeitsmessers nach K i g. 2 ist ersichtlich, daß der Verstärker 51 als Summierungsverstärkcr fungiert, dessen eines Eingangssignal über den Wider stand 46 und dessen anderes in Gestalt des Bezugsstromsignals über den Widerstand 91 zugeleitet wird. Wie gesagt, ist der Verstärker 51 invertierend, so daß an seinem Ausgang ein um 180" phasen verschobene·) Signal gegenüber demjenigen an seinem Eingang 52 er- ao scheint. Ebenso ist der Verstärker 76 invertierend, so daß auch an seinem Ausgang ein gegenüber dem Signa! an dem Widerstand 68 durch den Ausgangsstrom von dem Verstärker 51 hervorgerufenen Signal um 180" phasenverschobenes Signal erscheint. Daher tritt an dem Widerstand 47 wiederum ein phasenrichtiges Signal auf, das dem invertierenden Eingang 38 des Verstärkers 36 zugeführt wird und dessen Ausgangssignal veranlaßt, von dem erstgenannten zu dem zweiten Ausgangssignal mit solcher Phasenlage überzugehen, daß das Bezugsstromsignal von dem Summierungspunkt 86 kompensiert wird. Die durch das Korrektursignal an dem Widersland 47 hervorgerufene Spannungsänderung des Ausgangssignals aus dem Verstärker 36 entspricht gerade dem Wert, der durch den Widerstand 46 weitergegeben wird, um das von dem Summierungspunkt 86 stammende Bezugsstromsignal zu kompensieren, welches das Signal an dem Eingang 52 des Verstärkers 51 zu Null macht. Daher wird auch das am Ausgang 54 des Verstärkers 51 erscheinende Signal praktisch zu Null. Auf diese Weise ist die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 nun in Bereitschaft, die tatsächliche Messung der Korrosionsgeschwindigkeit durchzuführen.

Nun werden die Schalter 67. 71 und 89 in die Arbeits-Position gebracht. Dabei hält der Kondensator 81 das gespeicherte Korrektursignal am Eingang 77 aufrecht. Der Verstärker 76 wiederum führt dem Widerstand 47 den gleichen Strom zu, der an dem Eingang 38 des Verstärkers 36 zu einer Korreklurspannung führt, die der freien Korrosionsspannung und der bestimmten, zwischen der Proben- und der Bezugselektrode auftretenden Polarisierungsspannung entspricht. Daher geraten die Eingänge 37 und 38 des Verstärkers 36 um die Größe der bestimmten Polarisierungsspannung aus dem Gleichgewicht. Als Folge davon wiederum erscheint am Ausgang 44 des Verstärkers 36 ein Signal, das über den Widerstand 46 weitergeleitet wird und dabei die Gestalt eines Stromsignals an dem Eingang 52 des Verstärkers 51 annimmt. Dieses Signal ruft am Ausgang 54 des Verstärkers ein Stromsignal für die Hilfselektrode 23 hervor, die mit der Klemme A verbunden ist.

Dieser Strom am Ausgang 54 tritt durch den zweiten Schaltkreis zwischen der Probenelektrode 21 und der Hilfselektrode 23 hindurch und erzeugt dabei eine Polansierungsspannung zwischen den Elektroden 21 und 22. Diese Spannung erscheint an den Klemmen R und T der Schaltungsanordnung. Wenn das Stromsignal am Ausgang 54 praktisch diejenige Größe erreicht hat, dii zur Erzeugung der bestimmten Polarisierungsspan nung, beispielsweise 10 Millivolt, führt, haben auch dii beiden Eingänge 37 und 38 des Verstärkers 36 dasselbi Potential angenommen. Nun ändert sich der Wert de am Ausgang 44 des Verstärkers 36 auftretenden Span nungssignals so, daß ein zweites Ausgangssignal erhal ten wird, das über den Widerstand 46 zu einem Strom signal am Summierungspunkt 86 des Einganges 5: wird. Mit diesem .Stromsignal wird der Verstärker 51 s< ausgesteuert, daß an seinem Ausgang ein Strom solche Größe auftritt, die /ur Erzeugung der bestimmten PoIa risierungsspannung an den Elektroden erforderlich ist.

Wie erwähnt, führt der dem Summierungspunkt 81 beim Null- oder Abglcichbetrieb ziigel'ührte Strom zu Festlegung des Ausgangssignals des Trennverstärker· 36 während des Arbeits-Betriebes auf einen solchei Wert, daß am Summierungspunkt 86 am Eingang 5; des Ausgangsverstärkers ein identisches Stromsigna mil tritt. Auf diese Weise liefert der Ausgangsverstärke 51 unabhängig von der Außenimpcdanz am Ausganj 54 an die Klemme A einen Strom derjenigen Größe der erforderlieh ist. um die bestimmte Polarisicrungs spannung zwischen der Proben- und der Bezugsclek trode zu erzielen. Man erkennt, daß mit der beschriebe nen Schaltung die gleiche Beziehung zwischen den Ausgangssignal des Trennverstärkers 36 und dei Stromsignalen am Eingang 52 des Ausgangsverstärker 51 beim Null- oder Abgleichbetrieb ebenso wie bein Arbeits-Betrieb erhalten wird. Es tritt also keine Vcrän clcrung der Impedanz oder des relativen Signalniveau beim Übergang von dem einen auf den anderen Be triebsz.ustand auf. Dies führt zu einer großen Betriebs Stabilität bei dem erfindungsgemäßen Korrosionsge schwindigkeitsmesser.

Beim Null-Betrieb besitzt der Trennverstärker 3( einen Verstärkungsfaktor Au der sich durch den Wer der Widerstände 45 so bestimmt, daß das Ausgangssi gnal fii gleich der Potentlaldifferenz zwischen den Ein gangen 37 und 38 multipliziert mit dem Verstärkungs faktor A\ ist. Beispielsweise kann das Ausgangssigna to bei einer Poteniialdifferenz von 10 Millivolt zwi sehen den Eingängen 37 und 38 ± 1 bis 3 Volt betra gen.

Beim Null-Betrieb besitzt der Ausgangsverstärker 51 einen Verstärkungsfaktor von etwa 20 000. Die Summt der Ströme am Summierungspunkt 86, der auch ar Masse liegt, ist null. Das Ausgangssignal ß>. das übei die Stcuerimpedanz 46 zugeführt wird, bewirkt da; Verschwinden des Bezugsstromsignals /s von dem Ein gang 52. Daher tritt an dem Widerstand 46 ein Span nungssignal des Wertes £b//sauf. Wenn beispielsweise fi> + 2.75 Volt und das Bezugsstromsignal Is 5.5 Mikro ampere beträgt, so muß der Widerstand 46 einen Wen von 5000 Ohm besitzen.

Das Bezugsstromsignal Is am Eingang 52 des Aus gangsverstärkers 51 ergibt in dem Kondensator 81 eir Signal der Korrektureinrichtung 66. das in dem Wider stand 47 einen Strom hervorruft, der einen der freier Korrosionsspannung zwischen den Elektroden 21 und 22 und der bestimmten Polarisierungsspannung entsprechenden Spannungsabfall zur Folge hat. der beispielsweise 10 Millivolt betragen kann. Die Parameter der Signalkorrektureinrichtung 66 und aer damit zusammenhängenden Bauteile, insbesondere des Widerstandes 47. werden demgemäß gewählt. Aus diesem Grund besitzt das Ausgangssignal Eo genau diese Größe, die. durch die Steuerimoedan? 46 weiterreleitet. zur

beseitigung des I3e/ugsstronisignals Is am Summicrungspunkt 86 und damit am Eingang 52 des Ausgangsverstärkers 51 führt.

Beim Arbeits-Betrieb verschwindet das Be/.ugsstromsignal Av vom Summierungspunkt 86, während das Korrcklursignal /um Verschwinden der beiden Komponenten der freien Korrosionsspannung und der bestimmten Polarisierungsspannung aus dem Ausgangssignal des Trennverstärkers 36 führt. Wenn ein Strom vom Ausgang 54 des Ausgangsverstärkers 51 über die Elektrode 23 fließt, um die Elektroden 21 und 22 mit der bestimmten Polarisierungsspannung zu polarisieren, ruh das Ausgangssignal des Trennverstärkers 36, welches über die Steuerimpedanz 46 fließt, am Eingang 52 des Ausgangsverstärkers 51 ein .Stromsignal hervor, mit dem diejenige Stromgröße erzeugt wird, die das Aultreten der bestimmten Polarisierungsspannung /wischen der Bezugs- und der Probenelektrode zur Folge hat. Dies wird erreicht, da das Ausgangssignal fi> aus dem Trennverslärker 36 eine bestimmte Abhängigkeit von dem Strom am Ausgang 54 des Ausgangsverstärkers 51 besitzt, die von dem während des Null-Betriebes zur Abstimmung der Schaltungsanordnung verwendeten Bezugssiromsignal abhängt. Die Steuerung des Ausgangsverstärkers mit einem von einem Strom hervorgerufenen Spannungssignal führt zu einer bedeutenden Verbesserung des Steuerwirkungsgrades und der Stabilität gegenüber Versuchen, unmittelbar eine ähnliche Funktion durch Variierung von Millivolt-Signalen in hochempfindlichen Schaltkreisen von Spannungsverstarkem zu erzielen.

Der von dem Eingangskreis hoher Impedanz des Trennverstärkers 36 gebildete Spannungskreis ist von d?m Stromkreis, in welchem der Ausgang 54 des Ausgangsverstärkers 51 zusammen mit der Elektrode 23 liegt, wirksam getrennt. Das heißt, daß die Klemme T der Schaltungsanordnung von dem Leiter 29 getrennt ist. welcher der Elektrode 21 Strom zuführt. Die Eingänge 37 und 38 des Trennverstärkers 36 sind gegenüber widcrstandsbedingtcn Spannungen aus dem Strom am Ausgang 54 des Verstärkers 51 vollkommen entkoppelt. Infolgedessen werden die widerstandsbedingten Spannungen /wischen den Klemmen R und T von dem Strom am Ausgang 54 des Ausgangsverstärkers nicht beeinflußt. Daher kann das den Meßkopf 11 mit der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 verbindende Kabel 24 unabhängig von den darin auftretenden widerstandsbedingten Spannungsabfällcn jede beliebige Länge erhalten. Beispielsweise erseheinen die gleichen widerstandsbedingten Spannungsabfälle in den Leitern 26 und 27 und treten an den beiden Klemmen R und Γ der Schaltungsanordnung auf. In dem vom Eingangskreis des Trennverstärker«. 36 gebildeten Spannungskreis stellen die widerstandsbedingten Spannungen konstante Größen dar, die in die freie Korrodie- rungsspannung eingehen und die Arbeitsweise des Trennverstärkers 36 nicht beeinflussen.

Der Strom am Ausgang 54 des Ausgangsverstärkers im Arbeits-Betneb kann auf jede geeignete Weise angezeigt werden. Vorzugsweise wird der Ausgangsstrom des /weiten Schaltkreises durch ein Ausgabegerät gemessen, da er die bestimmte Polarisierungsspannung zwischen der Proben und der Bezugselektrode hervorruft. Dieser Strom hängt, wie noch genauer in der USA.-Patentschrift 3 406 101 beschrieben, mit der an der Probenelektrode 21 festzustellenden Korrosionsgeschwindigkeit zusammen. Vorzugsweise finde» ein Ausgabegerät Verwendung, mit dem die Impedanz des zweiten, mit der Elektrode 2.3 verbundenen Schaltkreises nicht verändert wird. Zu diesem Zweck kann ein Spannungsfolgeverstärker % mit dem Verstärkungsfaktor 1 Verwendung finden. Auch der Verstärker 96 ist vorzugsweise ein Differentialeingangs-Operationsvcrstärker und besitzt einen ersten Eingang 97, der über einen Signalbildungswidcrstand 98 im zweiten Schaltkreis und über den Schalter 67 mit dem Ausgang 54 des Ausgangsverstärkers 51 verbunden ist. Der daraus hervorgehende Strom ruft am Eingang 97 eine entsprechende Spannung hervor. Infolge davon erzeugt der Verstärker 96 an seinem Ausgang 99 ein entsprechendes Ausgangssignal. Über einen Rückkopplungswiderstand 101 wird dieses Ausgangssignal dem /.weiten Eingang 102 des Verstärkers zugeleitet. Der Rückkopplungswiderstand 101 besitzt eine solche Größe, daß im Verstärker 96 praktisch der Verstärkungsfaktor 1 erreicht wird. Das am Ausgang 99 auftretende Ausgangssignal gelangt über eine Kette aus den Widerständen 103, 104 und 105 zur Masseklemme der Schaltungsanordnung. Ein mit einem Eichwiderstand 107 in Serie geschaltetes Amperemeter 106 ist durch den Schalter 67 wechselweise mit einem Ende des Widerstandes 103 und mit dem zweiten Schaltkreis zu verbinden. In Verbindung mit einem Umpolungsschalter 94 gestattet es das Amperemeter 106, den in dem zweiten Schaltkreis mit dem Ausgang 54 des Verstärkers 51 fließenden Strom abzulesen, gleichgültig, ob er kathodisch oder anodisch ist. Der Verstärker 96 weist weiterhin den üblichen Einstcllwiderstand 108 und eine geeignete Verbindung mit einer Stromquelle auf, wie z. B. der in F i g. 4 dargestellten mit den Klemmen ß+ und S-.

Der soweit beschriebene Korrosionsgeschwindigkeitsmesser kann indessen auch mit einem automatisch aufzeichnenden Gerät betrieben werden, wie es in F i g. 3 angedeutet ist. Zu diesem Zweck ist ein erster Anschluß 109 an der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 104 und 105 und ein zweiter Anschluß t II, der über einen Widerstand 110 mit Masse verbunden ist. in Serie mit einem Schaller 112 vorgesehen, der diesen zweiten Ausgang in der Arbeits-Position über einen Widerstand 113 mit dem zweiten Schaltkreis am Ausgang 54 des Verstärkers 51 verbindet. Gleichzeitig tritt dieser über einen Bereichswiderstand 69 und einen Schalter 136 mit der Klemme A und dem Verstärker 96 in Verbindung. Der Schalter 112 verbindet den Anschluß 111 während des Null-Betriebes mit dem Ausgang 79 des Signalkorrekturverstärkers 76 zwischen den Widerständen 114 und 116. Die Widerstandskette in Verbindung mit dem Schalter 112 dient zur Spannungsteilung, um eine konstante Ausgangsimpedanz für das Aufzeichengerät 117 sowohl im Null- als auch im Arbeitsbetrieb aufrechtzuerhalten.

Das Aufzeichengerät 117 kann von jeder geeigneten Ausführung sein, wie beispielsweise einer solchen, die eine Aufzeichnung auf einer Karte 124 in Abhängigkeit von einem veränderlichen Spanmingssignal am Eingang liefert. Als solches Gerät kommt beispielsweise das unter der Bezeichnung 680 Autograph von M ο s I e y vertriebene in Betracht. Dieses Gerät vermag positive und negative Eingangsspannungen in Symmetrie zu einem Mitteleingang aufzunehmen. Daher gibt die Karte 124 in diesem Falle anodische wie kathodische Korrosionsgeschwindigkeiten zu erkennen, je nach der Richtung des in dem zweiten Schaltkreis an dem Ausgang 54 des Verstärkers 51 fließenden Stroms.

Das Aufzeichengerät 117 vermag die freie Korrosionsspannung wiederzugeben, die durch das erste Ausgangssignal des Trennverstärkers 36 repräsentiert wird. An den Anschluß 111 gelangt, wenn sich der Schalter 112 in seiner Null-Position befindet, ein sich an den Widerständen 114 und 116 bildendes Signal aus dem Korrektursignal, welches vom Ausgang 79 des Verstärkers 76 stammt. Das dem Widerstand 47 zugeführte Korrektursignal weist Komponenten auf, die der freien Korrosionsspannung wie auch der bestimmten Polarisierungsspannung entsprechen, die sich zwischen den Elektroden des Meßkopfes 11 einstellt. Die der bestimmten Polarisierungsspannung entsprechende Komponente wird von dem Anschluß 109 für das Aufzeichengerät durch ein Kompensationssignal ferngehalten. Zu diesem Zweck verbindet der Schalter 71 in der Null-Position den Eingang 97 des Verstärkers % über einen Schalter 118 und eine Kettenschaltung aus den Widerständen 119, 121 und 122 mit der Bezugsspannungsquelle. Während des Auftretens eines Korrektur- ao signals für den oberen Bereich, welches im Hinblick auf den Schalter 133 erwünscht ist. wird das Kompcnsationssignal über einen Schalter 133 zur Masse abgeleitet. Das Kompensationssignal tritt nur beim Null-Betrieb zwischen den Widerständen 119 und 122 der Bezugsspannungsquelle auf. Es sorgt bei Zuführung zum Eingang 97 des Verstärkers 96 dafür, daß in dessen Ausgangssignal diejenige Spannungskomponente verschwindet, die der bestimmten Polarisierungsspannung auf Grund eines Bezugsstromsignals am Siimmierungspunkt 86 entspricht. Auf diese Weise erhalten die Anschlüsse 309 und 111 für das Aufzeichengerät im Null-Betrieb nur die Korrektursignalkomponente, die einem der freien Korrosionsspannung entsprechenden Strom am Ausgang 79 des Verstärkers 76 entspricht. So zeigt also die Aufzeichnung des Geräts 117 im Null-Betrieb nur die freie Korrosionsspannung, die zwischen der Probenelektrode 21 und der Bezugselektrode 22 auftritt. Das Amperemeter 106 hingegen zeigt im wesentlichen Null, da der Strom am Ausgang 54 des Verstärkcrs 51 beim Null-Betrieb im wesentlichen zu Null wird.

Mit der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 läßt sich eine automatische Aufeinanderfolge des Null- und des Arbeits-Betriebes erzielen, ebenso wie anodischer und kathodischer Betriebszuständc, durch Bedienung der Schalter 67, 71,89 und 112 bzw. 87. 94 und 118 über den automatischen Zeitgeber 33. Die Betätigung der Schalter kann über mechanische Verbindungsglieder oder durch Relaiswicklungen erfolgen. Auch können SCR-Gleichrichter die Schaltfunktionen erfüllen. In der Darstellung geht von dem Zeitgeber 33 eine Anzahl gestrichelter Linien ab. welche die Verbindungen zu den einzelnen Schaltern symbolisieren. Die Schaltungsanordnung kann mit jeder beliebigen Funktionsfolge betrieben werden. Beispielsweise kann der Zeitgeber 33 dazu Verwendung finden, die verschiedenen Schalter einmal beim Auftreten einer positiven Bezugsspannung von ihrer Null- in die Arbeitsposition zu bringen, um am Summierungspunkt 86 ein Bezugsstromsignal zu erzeugen. mit dem die resultierende Polarisierung der Elektroden eine anodische Korrosionsgeschwindigkeitsbestimmung zuläßt, und ein anderes Mal mit einer negativen Bezugs.spannung, die zur Erzeugung eines Bczugsstromsignals am Summicrungspunkt 86 führt, welches eine kathodischc Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkcit ermöglicht. Diese Funktionen können zunächst für die Prüfvorrichtung 30 und dann für den Meßkopf M erfolgen, die beide an die Schaltvorrichtung 31 angeschlossen sind. Zusätzlich zu diesen Funktionen kann eine kleine Zeitverzögerung erwünscht sein, wenn die Schalter von ihrer Arbeits- in die Null-Position geführt werden, so daß jede zurückbleibende Polarisierungsspannung zwischen den Elektroden 21 und 22 Zeit findet zu verschwinden. Auf diese Weise ist zu Beginn eines jeden Arbeitsspiels nur die freie Korrosionsspannung vorhanden, die zwischen diesen Elektroden auftritt, wenn die Schalter ihre Null-Position einnehmen.

Bei einem solchen Funktionsablauf liefert das Aufzeichengerät 117 eine Aufzeichnung, wie sie auf der Karte 124 in F i g. 6 dargestellt ist. Die Aufzeichnung beginnt am oberen Rand der gezeigten Karte und setzt sich mit der Zeit nach unten hin fort. Die Karte 124 gibi die eben beschriebene typische Funktionsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 wieder.

Die Prüfvorrichtung 30 tritt mit den Klemmen R. 7; A und Masse in der Position 2 der Schaltvorrichtung 31 während des Null-Betriebs in Verbindung. Als reine Widerstandskette liefert die Prüfvorrichtung kein Ausgangssignal, das einer freien Korrosionsspannung entsprechen würde. Daher weist die Karte 124 für eine kurze Zeil, beispielsweise 20 Sekunden, einen Kurvenabschnitt 126 auf. der einem Eingangssignal von der Größe Null entspricht. Nun führt der Zeitgeber 33 die einzelnen Schalter in ihre Arbeit«.-Position. Die Prüfvorrichtung 30 liefert nun infolge des Stromes im zweiten Schaltkreis am Ausgang des Verstärkers 51 eine (anodische) Polarisierungsspannung zwischen den Klemmen R und T. die einer Korrosionsgeschwindigkeit von ^lu/iooo Zoll pro Jahr entspricht. Der Verstärker 51 bringt einen Strom derjenigen Größe hervor, die erforderlich ist, um die bestimmte Polarisicrungsspannung für eine Korrosionsgeschwindigkeit von "V1000 Zoll pro jähr zu erzeugen. Dieser Strom wird durch das Amperemeter 106 angezeigt, während das Aufzeichengerät 117 den Kurvcnabschnitl 127 aufzeichnet. Eine sehr geringe Kapazität in der Prüfvorrichtung 30 ist verantwortlich für den abgerundeten Anfang des Kurvenabschnilts 127. Der »Arbeils-Abschniu« erstreckt sich über die Dauer einiger Minuten, beispielsweise drei Minuten, um sicherzustellen, daß für die Ablesung ein stabiler Zustand eingetreten ist.

Daraufhin betätigt der Zeitgeber 33 die Schaltvorrichtung 31, um den Meßkopf 11 in Verbindung mit den entsprechenden Klemmen der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 zu bringen, und führt die betreffenden Schalter in ihre Nüll-Position. Darauf erscheint die freie Korrosionsspannung zwischen den Elektroden 21 und 22 an den Eingängen der Aufzeichenvorrichtung 117 und wird von dieser während eines bestimmten Zeitintervall von beispielsweise 20 Sekunden als Kurvenabschnitt 128 aufgezeichnet. Die Karte 124 kann eine Millivolt-Teilung aufweisen, so daß die freie Korrosionsspannung unmittelbar abgelesen werden kann. Diese kann beispielsweise 20 Millivolt betragen. Nun führt der Zeitgeber 33 die betreffenden Schalter in ihre Arbeits-Position. Darauf erzeugt der an der Klemme A erscheinende Strom aus dem Kreis mit den Elektroden 21 und 23 die bestimmte Polarisierungsspannung zwischen den Elektroden 21 und 22. Dieser Strom wird von dem Amperemeter 106 ebenso wie von der Aufzeichenvorrichtung 117 angezeigt, in welcher auf der Karte 124 der Kurvenabschnitt 129 entsprechend etwa ¹ViOOo Zoll pro Jahr aufgezeichnet wird. Eine bestimmte minimale Kapazität innerhalb des Meßkopfes Π führt dabei zu einer Spitze 131 am Anfang des Abschnittes

AO

129. Nach kurzer Zeit wird jedoch ein Gleichgewichtszustand erreicht, in dem das aufgezeichnete Signal stabil wird.

Nun kann der Zeitgeber den oben angegebenen Positionsablauf wiederholen, wobei allerdings die Schalter 87 und 118 entsprechend einer negativen Bezugsspannung umgestellt werden, so daß der am Ausgang S4 des Verstärkers 51 erscheinende Strom nunmehr eine kathodische Polarisation hervorruft. Der Ablauf vollzieht sich im übrigen in der gleichen Weise, und die entsprechenden Kurvenabschnitte auf der Karte 124 sind durch Hinzufügung von »a« gekennzeichnet. Da der betreffende Kurvenverlauf zu dem zuerst beschriebenen im wesentlichen spiegelsymmetrisch ist. erübrigt sich eine weitere Beschreibung.

Generell geben die bei anodischer und kathodischer Messung der Korrosionsgeschwindigkeit ermittelten Werte bei demselben Meßkopf 11 und einem bestimm ten korrodierenden Medium gleiche Korrosionsgeschwindigkeiten zu erkennen. Dennoch können gewisse ao Variationen auftreten. Es ist zu bemerken, daß die freie Korrosionsspannung, die durch die Kurvenabschnitte 128 bzw. 128a wiedergegeben wird, in beiden Fallen kathodisch ist. Indessen kann sie auch zuweilen anodisch werden. Die beschriebene Schaltungsanordnung »5 wird weder davon beeinflußt, ob die freie Korrosionsspannung anodisch oder kathodisch ist. noch von ihrer Größe. Das heißt, daß die Schaltungsanordnung nach F^: i g. 2 eine automatische Korrektur der freien Korrosionsspannung herbeiführt.

Es versteht sich, daß mit der aufgezeigten Schaltungsanordnung auch andere Reihenfolgen eingehalten werden können. Beispielsweise kann der Zeitgeber 33 so ausgelegt sein, daß zunächst eine aufeinanderfolgende Messung bei allen möglichen Positionen der Schaltvorrichtung 31 erfolgt, bei welcher auf jede kathodische Korrosionsgeschwindigkeitsbestimmung eine anodische folgt. Die Schaltungsanordnung ist so vielseitig, daß sie jede gewünschte Arbeitsfolge zuläßt, solange der Zeitgeber 33 die erforderlichen Schaltschritte veranlassen kann.

Es kann erwünscht sein, für das dem Eingang 38 des Trennverstärkers zugeführte Korrektursignal verschiedene Bereiche vorzusehen. Zu diesem Zweck kann, wie gezeigt, zu dem Widerstand 47 ein Parallelwiderstand 132 zuschaltbar sein, um, ungeachtet des gleichen in dem Kondensator 81 gespeicherten Signals, dem Eingang 38 ein geändertes Korrektursignal zuführen zu können. Mit dem Schalter 133 kann der Parallelwiderstand 132 von der Klemme T getrennt und mit dem Ausgang 79 des Verstärkers 76 verbunden werden, wenn der Bereich des Korrektursignals geändert werden soll, da die Impedanz des Ausganges 79 praktisch Null ist. In der Zeichnung nimmt der Schalter 132 seine Stellung für einen kleinen Bereich ein. Bei der Umschaltung des Widerstandes 132 von der Klemme Γ zu dem Ausgang 79 wird die Impedanz des Einganges 38 des Verstärkers 36 nicht beeinflußt. Damit verbleibt der Widerstand 132 effektiv in Verbindung mit dem Eingang 38, ohne dessen Impedanz zu verändern. Beispielsweise ist bei der gezeigten Verbindung des Widerstandes 132 entsprechend kleinem Bereich das Korrektursignal in der Lage, eine freie Korrosionsspannung bis zu einem Wert von etwa 100 Millivolt zu kompensieren. Ist der Widerstand 132 jedoch mit dem Bj Ausgang 79 des Verstärkers 76 verbunden, so kann das Korrektursignal einen genügenden Stromfluß in dem Widerstand 47 hervorrufen, um eine freie Korrosions-

spannung von beispielsweise bis zu 500 Millivolt zu kompensieren. Falls erwünscht, können freilich auch andere Maßnahmen zur Änderung der Größe des Korrektursignals am Eingang 38 getroffen werden. Die geschilderte Schaltung findet auch Verwendung, um im großen Bereich den Widerstand 122 parallel zu dem Widerstand 121 zu legen, um eine ordnun^-pemäße Aufzeichnung der Aufzeichenvorrichtung ί!' :u ermöglichen.

Wie erwähnt, kann der Ausgangsstrom des Verstärkers 51 bei ein und demselben Wert des dem Verstärkereingang 52 zugeführten Bezugsstromsignals in einem bestimmten Bereich verändert werden. Daher müßte die Skala des Anzeigegeräts, d. h. des Amperemeters 106 und der Aufzeichenvorrichtung 117, ziemlich gedrängt ausgeführt sein, um den Gesamtbereich der meßbaren Korrosionsgeschwindigkeiten zu erfassen. Falls erwünscht, können daher mehrere Bereichswiderslände 134 zu dem Widerstand 69 parallel und in Serie mit dem zweiten Schaltkreis geschaltet werden. der den Ausgang des Verstärkers 51 mit der Klemme A verbindet. Der geeignete Bereichswiderstand kann durch einen einpoligen Mehrfachschalter 136 ausgewählt werden, der von Hand oder auch über eine geeignete Verbindung durch den Zeitgeber 33 schaltbar ist. Beispielsweise kann der Schalter 136 in jeder beliebigen Reihenfolge in Abhängigkeit von der Stellung der Schaltvorrichtung 31 geschaltet werden, um jedesmal den vollen Skalenbereich des Amperemeters 106 und der Aufzeichenvorrichtung 117 zur Anzeige auszunutzen, wobei die Bereiche z. B. ^1o/iooo, ^ioo/iooo, ⁵⁰⁰ZiOOo usw. Zoll pro )ahr betragen können. Die Wahl des jeweiligen Bereichswiderstandes bestimmt die Größe der Polarisierungsspannung, die durch einen bestimmten Strom am Ausgang 54 des Verstärkers 51 hervorgerufen werden kann. Den Bereichswiderständen kann ein Kondensator 154 parallel geschaltet sein, der als Spannungsfilter wirkt und die Anpassung an den Meßkopf 11 verbessert.

Cine Gleichstromquelle zum Betrieb der verschiedenen Verstärker der soweit beschriebenen Schaltungsanordnung ist in F i g. 4 gezeigt. Demnach besitzt ein Transformator 137 eine Primärwicklung, die an eine geeignete Wechselstromquelle anschließbar ist. Die Sekundärwicklung des Transformators 137 steht mit einer Gleichrichterbrücke 138 und Spannungsteilerwiderständen 139 und 141 in Verbindung, um an den Ausgangsklemmen B + und S- positiv bzw. negativ gerichtete Arbeitsströme hervorzurufen. Mit zwei Zenerdioden 142 und 143, denen Kondensatoren 144 bzw. 146 parallel geschaltet sind, ist ein Mittelabgriff geschaffen, der mit Masse verbunden ist. Das Potential dieses Mittelabgriffs kann gegenüber demjenigen einer tatsächlichen Masse, die aus dem Meßkopf 11 bestehen oder mit diesem verbunden sein kann, abweichen. Jedenfalls aber liefert der Mittelabgriff das in der gesamten Schaltungsanordnung nach F i g. 2 auftretende Massepotential.

Die Stromquelle nach F i g. 4 ist iin der Lage, unter Verwendung der Schaltung nach F i g. 5 positive und negative Bezugsspannungen zu liefern. Zu diesem Zweck ist eine Serie von Widerständen zwischen die Klemmen B+ und ß- geschaltet, die aus festen Widerständen 147 und 148 sowie Potentiometern 149 und 151 besteht. Die Potentiometer 149 und 151 sind durch Zenerdioden 152 bzw. 153 überbrückt, deren Verbindung mit dem Mittelabgriff der Stromquelle an Masse liegt. Die Abgriffe der Potentiometer 149 und

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151 liefern positive und negative Bezugsspannungen, die den Schaltern 87 und 118 der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 zugeführt werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Meßeinrichtung zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit von Metallen in korrosiven Medien, bestehend aus einem Meßkopf mit einer Proben-, einer Hilfs- und einer Bezugselektrode, von welchen die Probenelektrode und die Hilfselektrode in einem Stromkreis liegen, welcher neben einem der Anzeige der Korrosionsgeschwindigkeit dienenden Meßinstrument einen der Einstellung des in demselben fließenden Stroms dienenden Differenzverstärker aufweist, dessen beiden Eingängen die Potentialdifferenz zwischen der Bezugs- und der Probenelektrode zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherelement (81) vorgesehen ist, in welchem die während eines AbgleichintervaUs bei abgeschaltetem Slrom auftretende Potentialdifferenz einspeicherbar ist. die während des folgenden Arbeitsintervalls als Korrektursignal dem Differenzverstärker (36)/uführbar ist.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement ein Kondensator (81) ist. welcher im Rückkopplungskreis eines Signalkorreklurverstärkers (76) angeordnet ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (79) des Signalkorrekturverstärkers (76) über eine Impedanz (82) mit dem zweiten Eingang (38) des Differenzverstärkers (36) verbunden ist.

4. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzverstärker (36) ein Ausgangsverstärker (51) nachgeschaltet ist.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrpoliger Schalter vorgesehen ist. in dessen erster Schalterstellung (Abgleichzustand) mittels eines Kontaktpaares (89) eine Vergleichsspannungsquelle (- VR, + VR) mit dem einen Eingang (52) des Ausgangsverstärkers (51) verbindbar ist und gleichzeitig dessen Ausgang (54) über ein weiteres Kontaktpaar (67) mit dem Signalkorrekturverstärker (76) verbunden ist, während in der zweiten Schaltstellung (Arbeitszustand) die Vergleichsspannungsquelle (— VR, + VR) von dem Eingang (52) des Ausgangsverstärkers (51) abgetrennt ist, und gleichzeitig dessen Ausgang (54) den Stromkreis zwischen den beiden Proben- und Hilfselektroden (21.23) schließt.

6. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückkopplungskreis (56, 61. 62.63) vorgesehen ist, welcher den Ausgang (54) des Ausgangsverstärkers (51) mit dessen Eingang (52) über einen Klemmenpunkt (86) verbindet, der wiederum einerseits mit dem Ausgang (44) des Differenzverstärkers (36) und andererseits mit dem Kontaktpaar (87) verbunden ist.

7. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungsfolger (96) vorgesehen ist, dessen Eingang (97) in der ersten Schalterstellung (Abgleichszustand) über ein K.ontaktpaar (71) mit der Vergleichsspannungsquelle (+VR, -VR) und in der zweiten Schalterstellung (Arbeitszustand) über ein Kontaktpaar (136) mit dem Ausgang (54) des Ausgangsverstärkers (51) verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit von Metallen in korrosiven Medien, bestehend aus einem Meßkopf mit einer Proben-, einer Hilfs- und einer Bezugselektrode, von welchen die Probenelektrode und die Hilfselektrode in einem Stromkreis liegen, welcher neben einem der Anzeige der Koirosionsgeschwindigkeit dienenden Meßinstrument einen der Einstellung des in demselben fließenden

ίο Stroms dienenden Differenzverstärker aufweist, dessen beiden Eingängen die Potentialdifferenz zwischen der Bezugs- und der Probenelektrode zugeführt ist.

Das Korrosionsverhalten von Metallen kann bekanntlich auf elektrochemische Weise durch Aufzeichnung der Stromdichte/Potentialkurven bestimmt werden, wobei in der Regel Meßköpfe mit drei Elektroden verwendet werden (s. US-PS 3 406 101). Dabei ist insbesondere das ausgeprägte Stromdichtemaximum im anodischen Bereich bei eintretender Passivierung fur die Korrosionsgeschwindigkeit charakteristisch (s. bei spielsweise schweizer Archiv November 1967. S. 339 bis iö3). In der Regel werden geschlossene Regelkreise verwendet, damit die Bestimmung derartiger Stromdichte/Poteniialkurven im wesentlichen automatisch durchgeführt werden kann.

Dabei wird mittels eines Motors der von einem Poientialmeter abgegriffene Spannungswert in der Regel linear verändert.
Es zeigt sich jedoch, daß bei derartigen Meßeinrichtungen ein Meßfehler auftritt, welcher durch die freie Korrosionsspannung bedingt ist. Dieser Meßfehler kann in der Regel korrigiert werden, was jedoch einen gewissen Arbeitsaufwand erfordert. Falls jedoch eine derartige Meßeinrichtung beispielsweise innerhalb eines chemischen Betriebes für die kontinuierliche Überwachung einer großen Anzahl verschiedener Meßköpfe herangezogen wird, ergeben sich Schwierigkeiten für die Kompensation der freien Korrosionsspannung auf Grund der verschiedenen Impedanzen der Meßkreise.

Hs ist demzufolge Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit von Metallen in korrosiven Medien zu schaffen, bei welcher eine automaasche Berücksichtigung der freien Korrosionsspannung vorgenommen wird, so daß auf eine abschließende Korrektur verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Speicherelement vorgesehen ist, in welchem die während eines Abgleichintervalls bei abgeschaltetem Strom auftretende Potentialdifferenz einspeicherbar ist. die während des folgenden Arbeitsintervalls als Korrektursignal dem Differenzverstärker zuführbar ist.

Als Speicherelement eignet sich ein Kondensator, welcher im Rückkopplungskreis eines Signalkorrekturverstärkers angeordnet ist.

Um eine hinreichende Kreisverstärkung ferner zu erreichen, erweist es sich als zweckmäßig, wenn dem Differenzverstärker ein Ausgangsverstärker nachgeschaltet ist.

Eine derartige Meßeinrichtung ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß ein mehrpoliger Schalter vorgesehen ist, in dessen erster Schalterstellung (Abgleichzustand) mittels eines Kontaktpaares eine Vergleichs-Spannungsquelle (- VR, + VR) mit dem einen Eingang des Ausgangsverstärkers verbindbar ist, und gleichzeitig dessen Ausgang über ein weiteres Kontaktpaar mit dem Signalkorrekturverstärker verbunden ist, während