DE2207790B1 - Verfahren zur kompensation der temperaturabhaengigkeit der messgroesse bei der messung der elektrischen leitfaehigkeit von fluessigkeiten und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl zur Anwendung bei Leitfähigkeitsmeßeinrichtungen, deren Sonde mindestens zwei in das Meß- gut eintauchende Elektroden aufweist oder bei den sogenannten elektrodenlosen Leitfähigkeitsmeßeinrichtungen. die nach dem induktiven Prinzip arbeiten.
• Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens setzt sich im wesentlichen aus drei Teilanordnungen zusammen. nämlich aus einer Schaltung zur Erzeugung eines dem Temperaturkneflizienten proportionalen eingeprägten Stroms, einer Widerstandsbrückenschaltung, die mindestens einen temperaturabhängigen mit dem Meßgut thermisch gekoppelten Widerstand enthält und die von dem eingeprägten Strom gespeist ist. einer Reihenschaltung der Meßdiagonale der Brückenschaltung mit einer Konstantspannungsquelle deren Ausgangs-Summenspannung einer Oszillatorschaltung zur Steuerung der Amplitude ihrer die Meßsonde speisenden Ausgangsspannung zugeführt ist.
• Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur als Ausführungsbeispiel eine induktive Leitfähigkeitsmeßeinrichtung mit wählbarer Temperaturkompensation dargestellt.
• Ein mit Konstantstrom gespeistes Potentiometer 1 dient zur Einstellung einer dem Temperaturkoeffizienten äquivalenten Spannung, es ist in »0/0/° C« skaiiert. Durch Verschieben des beweglichen Abgriffs des Potentiometers 1 können die aus Tabellen bekannten oder empirisch ermittelten Temperaturkoeffizienten eingestellt werden. Die dem Temperaturkoeffizienten äquivalente Spannung ist über den beweglichen Abgriff des Potentiometers 1 einem gegengekoppelten Verstärker 2 zugeführt. welcher einen eingeprägten Strom I abgibt. Dieser. dem eingestellten Temperaturkoeffizienten proportionale eingeprägte Strom 1 speist eine Widerstandsbrückenschaltung 12, deren einer Zweigwiderstand ein temperaturabhängiger Widerstand 13. beispielsweise ein Heißleiter ist. Der temperaturabhängige Widerstand 13 ist. wie die gestrichelte Umrahmung andeuten soll, in die Meßsonde 17 eingebaut und taucht in das Meßgut ein. Die Widerstandsbrückenschaltung 12 ist so ausgelegt. daß sich die Brücke bei einer bestimmten Temperatur des Mußguts, welche der Bezugstemperatur für die Leitfähigkeitsangaben entspricht.
• beispielsweise bei 200 C, im Gleichgewicht befindet.
• Diese Möglichkeit der Einstellung auf eine vorgegebene Temperatur ist besonders bei der Bestimmung der Konzentration von Einstoff-Elektrolyten mit Hilfe einer Messung ihrer elektrischen Leitfähigkeit von Vorteil, da bei dieser Messung von einem festen spezifischen Leitwert ausgegangen werden muß. Die Meßdiagonale der Widerstandsbrückenschaltung 12, an welcher die Diagonalspannung UD abfällt. ist mit einer Konstantspannungsquelle U in Reihe geschaltet. Die resultierende Ausgangs-Summenspannung U#UD wird dem Eingang eines Nullverstärkers 3 zugeführt. Am anderen Eingang dieses Nullverstärkers 3 liegt in einer für die Differenzbildung richtigen Polung die mit Hilfe des Gleichrichters 5 gleichgerichtete Ausgangsspannung UOs einer Oszillatorschaltung 4. Mit dem Ausgangssignal des Nullverstärkers 3 wird die Amplitude der Ausgangswechselspannung der Oszillatorschaltung 4 so geregelt, daß sie der Beziehung U#UD=UOs entspricht. Die am Ausgang der Oszillatorschaltung 4 zur Verfügung stehende Wechselspannung ist somit sowohl von der Abweichung der Meßguttemperatur von einem bestimmten Wert wie auch von der Größe des Temperaturkoeffizienten des Meßguts abhängig.
• Sie speist in bekannter Weise die Eingangswicklung 6 eines Stromwandlers, der in die gestrichelt angedeutete. in das Meßgut eintauchende Sonde 17 eingebaut ist. Die Ausgangswicklung 8 dieses Stromwandlers ist mit der Eingangswicklung 6 über die aus dem Meßgut gebildete Flüssigkeitsschleife mit dem sich temperaturabhängig ändernden Widerstand 7 induktiv gekoppelt. Der in die Ausgangswicklung 8 induzierte Strom fällt in üblicher Weise an dem Widerstand 9 ab. welcher den Eingangswiderstand eines Spannungsverstärkers und Gleichrichters 10 bildet.
• Die Ausgangsgröße, ein Gleichstromsignal, dieses Verstärkers 10 wird mittels des Anzeigeinstruments 11 angezeigt. Die Skala des Instruments 11 kann je nach Verwendungszweck für Leitfähigkeitswerte oder Konzentrationswerte ausgelegt sein, da bei einer Reihe von Elektrolyten die Konzentration eine Funktion der Leitfähigkeit ist.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Meßgröße bei der Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten mittels einer wechselstromgespeisten Meßsonde, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Temperaturkoeffizienten des Meßguts proportionale erste elektrische Größe erzeugt wird und daß mit dieser ersten elektrischen Größe eine von der Meßguttemperatur abhängige zweite elektrische Größe beeinflußt wird und daß mit Hilfe einer daraus resultierenden dritten elektrischen Größe die Amplitude der Speisespannung für die Meßsonde umgekehrt proportional zu der temperaturabhängigen Änderung der Meßgröße verändert wird.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1gekennzeichnet durch a) eine Schaltung zur Erzeugung eines dem Temperaturkoeffizienten proportionalen eingeprägten Stroms; b) eine Widerstandsbrückenschaltung, die mindestens einen temperaturabhängigen, mit dem Meßgut thermisch gekoppelten Widerstand enthält und die von dem eingeprägten Strom gespeist ist; c) eine Reihenschaltung der Meßdiagonale der Brückenschaltung mit einer Konstantspannungsquelle, deren Ausgangs-Summenspannung einer Oszillatorschaltung zur Steuerung der Amplitude zugeführt ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, Merkmal a), gekennzeichnet durch ein konstantstromgespeistes Potentiometer (1), dessen Abgriff entsprechend der Größe des Temperaturkoeffizienten des Meßguts einstellbar ist; einen gegengekoppelten Verstärker (2), an dessen Eingang die am Potentiometer (1) abgegriffene Spannung liegt und dessen Ausgang mit der Speisediagonale der Brückenschaltung (12) verbunden ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, Merkmal b), dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbrückenschaltung (12) so ausgelegt ist, daß sie bei einer bestimmten Temperatur des Meßguts, vorzugsweise bei 200 C, im Gleichgewicht ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, Merkmal c), dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichtete Ausgangsspannung (UOs) der Oszillatorschaltung (4) und die Summenspannung(U + UD) der Reihenschaltung den Eingängen eines Nullverstärkers (3) zugeführt sind, dessen Ausgangsspannung an dem Steuereingang der Oszillatorschaltung (4) liegt.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Meßgröße bei der Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten mittels einer wechselstromgespeisten Meßsonde und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

   Bei Leitfähigkeitsmessungen mittels üblicherweise wechselstromgespeister Sonden geht die zum Teil erhebliche Temperaturabhängigkeit der Meßgröße als Störgröße in das Ergebnis ein. Um diese Temperaturabhängigkeit zu vermindern oder zu vermeiden, ist es bekannt, mit der in das Meßgut eintauchenden Meßsonde eine elektrische Temperaturmeßeinrichtung zu verbinden, deren Ausgangssignal im Sinne einer Korrektur auf das Ausgangssignal der Meßeinrichtung einwirkt.

   Üblicherweise wird dazu der Eingangswiderstand eines zur Leitfähigkeitsmeßeinrichtung gehörenden Meßverstärkers als temperaturempfindlicher Widerstand ausgebildet, die Signalgröße der Meßsonde erzeugt an ihm einen Spannungsabfall, welcher der durch den Temperaturgang des Meßguts verursachten Änderung der Meßgröße entgegenwirkt. Dabei muß die Temperatur-Widerstandskennlinie des temperaturabhängigen Widerstands entweder durch spezielle Auswahl des Widerstandsmaterials oder durch Serien- und Parallelschaltung von Widerständen etwa dem Temperaturgang des Widerstands des Meßguts angepaßt werden. Ändert sich die Größe des Temperaturkoeffizienten, für Elektrolyten angegeben in relativer Änderung der Leitfähigkeit pro Temperatureinheit (0/0/° C), oder soll in einem Meßgut mit anderen Temperaturkoeffizienten gemessen werden, so muß der zur Temperaturkompensation dienende temperaturabhängige Widerstand in einem aufwendigen iterativen Verfahren dem anderen Temperaturkoeffizienten angepaßt werden, wozu meist der Ausbau der Meßsonde erforderlich ist.

   Es besteht demgemäß die Aufgabe, ein Verfahren zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Meßgröße bei der elektrischen Leitfähigkeitsmessung in Flüssigkeiten anzugeben, mit welchem in einfacher Weise den aus dem Temperaturgang resultierenden Änderungen der Meßbedingungen Rechnung getragen wird.

   Als Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Meßgröße bei der Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten mittels einer wechselstrom gespeisten Meßsonde angegeben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine dem Temperaturkoeffizienten des Meßguts proportionale erste elektrische Größe erzeugt wird und daß mit dieser ersten elektrischen Größe eine von der Meßguttemperatur abhängige zweite elektrische Größe beeinflußt wird und daß mit Hilfe einer daraus resultierenden dritten elektrischen Größe die Amplitude der Speisespannung für die Meßsonde umgekehrt proportional zu der temperaturabhängigen Anderung der Meßgröße verändert wird.

   An Stelle der bisher üblichen Vornahme der Temperaturkompensation durch Beeinflussung des Ausgangswiderstands der Meßsonde bzw. des Eingangswiderstands des folgenden Meßverstärkers wird nun bereits die Speisespannung am Eingang der Meßsonde in entsprechender Weise den veränderlichen Temperaturverhältnissen im Sinne einer Kompensation des Temperatureinflusses angepaßt. Das Thermometer, welches die Meßguttemperatur erfaßt, kann dabei eine fest eingestellte Kennlinie aufweisen, da der Einfluß des Temperaturkoeffizienten bereits in der ersten elektrischen Größe enthalten ist, die das Thermometer, vorzugsweise ein Widerstandsthermometer, speist.