DE2726533A1 - Temperaturkompensations-verfahren und temperaturkompensator fuer loesungskonzentrations-ultraschallmesser - Google Patents

Temperaturkompensations-verfahren und temperaturkompensator fuer loesungskonzentrations-ultraschallmesser

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DE2726533A1 DE19772726533 DE2726533A DE2726533A1 DE 2726533 A1 DE2726533 A1 DE 2726533A1 DE 19772726533 DE19772726533 DE 19772726533 DE 2726533 A DE2726533 A DE 2726533A DE 2726533 A1 DE2726533 A1 DE 2726533A1
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Description

Temperaturkompensations-Verfahren und Temperaturkompensator für Lösungskonzentrations-Ultraschallmesser
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Temperaturkompensator für Lösungskonzentrations-Ultraschallmesser (IPK G 01 N 29/02).
Das Messen von Stoffkonzentrationen und ein nachträgliches Regeln auf einen Sollwert sind wichtige Vorgänge bei allen Arten chemischer Prozesse. Stoffkonzentrations-Ultraschallmesser besitzen Eigenschaften, die sie für eine Anwendung in selbsttätigen Regelkreisen als Meßumformer geeignet machen. Der eigentliche Fühler des Ultraschallmessers kann direkt in der Proben-Flüssigkeit angeordnet werden und benötigt keine Bedienung, d. h. er arbeitet selbsttätig mittels eines Impulsverfahrens mit hoher Wiederholungsfrequenz,
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so daß er praktisch ununterbrochen Angaben über den Stand der betreffenden Flüssigkeit liefert. Zur Messung wird die Abhängigkeit der Ultraschallgeschwindigkeit in der Flüssigkeit von deren Zusammensetzung - Konzentration ausgenutzt.
Die Temperaturabhängigkeit der Ultraschallgeschwindigkeit ist für die Mehrzahl der Flüssigkeiten bis zu kritischen Temperaturen praktisch linear. Für verschiedene Stoffkonzentrationen gibt es zwei Hauptarten von Temperaturabhängigkeiten für den erfaßten Konzentrationsbereich:
Die Temperaturabhängigkeit erster Art für gegebenen Konzentrationsbereich ist einfacher, da die einzelnen Geraden als parallel betrachtet werden können, wie z. B. bei wäßrigen Lösungen von H2SO1J, NaOH, Glyzerin od. dgl.
Die Richtung der Geraden bei der zweiten Art ist für jede Konzentration einer gegebenen Lösung unterschiedlich.
Üblicherweise ändert sich in einem verhältnismäßig engen Bereich der Konzentration das Vorzeichen (z. B. Salpetersäure 20 - 30 %, Ammoniakwasser od. dgl.).
Die Kompensation des Einflusses der Temperatur bei Lösungen der Temperaturabhängigkeit erster Art wird verschieden durchgeführt. Es gibt z. B. Verfahren, die auf Temperaturmessungen und Einführen eines Korrekturfaktors in das Ausgangssignal proportional mit der Temperaturänderung beruhen. Ein weiteres Verfahren benutzt zum Ermitteln der Konzentration und zur Kompensation der Temperatur eine auf gleicher Temperatur wie die Proben-Flüssigkeit gehaltene Lösung. Der Unterschied von Zeitintervallen, der dem Unterschied der Ultraschallgeschwindigkeit in beiden Lösungen entspricht, ist bei Temperaturänderung gleich und ändert sich nur bei Konzentrationsänderung.
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Bei Lösungen mit der Temperaturabhängigkeit zweiter Art kann aber wegen der Änderung der Richtung der Geraden die erwähnte Kompensation nicht angewendet werden.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei einem Temperaturkompensations-Verfahren und bei einem Temperaturkompensator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 bzw. Patentanspruchs 2.
Ein erster Vorteil des erfindungsgemäßen Temperaturkompensations-Verfahrens und des Temperaturkompensators ist, daß eine Kompensation des Einflusses der Temperatur von Lösungen mit der Temperaturabhängigkeit zweiter Art ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß diese Kompensation ohne Änderungen auch für Lösungen mit der Temperaturabhängigkeit erster Art gesichert ist, da für parallele Abhängigkeiten dieselben Funktionsverhältnisse gelten. Ein weiterer Vorteil des Temperaturkompensators ist die Möglichkeit einer kontinuierlichen Überwachung der Konzentration bei technologischen Vorgängen.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Temperaturkompensators und
Fig. 2 den Verlauf verschiedener elektrischer Signale
an einzelnen Punkten in diesem Temperaturkompensator.
Der abgebildete Temperaturkompensator für Lösungskonzentrations-Ultraschallmesser besitzt einen Fühler 2 für eine Proben-Lösung,der an einen Eingangsanschluß 10
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eines ersten Subtrahierers 4 angeschlossen ist, einen Fühler 1 einer Unter-Bezugslösung, der an den zweiten Eingangsanschluß 12 des ersten Subtrahierers 4 und an einen ersten Eingangsansdiluß 13 eines zweiten Subtrahierers 5 angeschlossen ist, und einen Fühler 3 einer Ober-Bezugslösung, der an den anderen Eingangsanschluß 11 des zweiten Subtrahierers 5 angeschlossen ist, wobei der Ausgang des ersten Subtrahierers Ί an den Eingang eines ersten Zeitintervall-Spannungs-Wandlers 6 und der Ausgang des zweiten Subtrahierers 5 an den Eingang eines zweiten Zeitintervall-Spannungs-Wandlers 7 geschaltet ist, dessen Ausgang an einen Eingangsanschluß eines Dividierers 8 angeschlossen ist. Der Ausgang des ersten Zeitintervall-Spannungs-Wandlers 6 ist an einen anderen Eingangsanschluß des Dividierers 8 angeschlossen, dessen Ausgang an ein Anzeigegerät 9 angeschlossen ist.
Vom Fühler 1 der Unter-Bezugslösung, vom Fühler 2 der Proben-Lösung und vom Fühler 3 der Ober-Bezugslösung werden Impulse geliefert, deren Länge der Ultraschallimpuls-Fortpflanzungszeit gemäß den Kurven a, b, c in Fig. 2 entspricht.
Im ersten Subtrahierer 1I wird die Differenz zwischen der Impulsdauer vom Fühler 1 der Unter-Bezugslösung und der Impulsdauer vom Fühler 2 der Proben-Lösung so bestimmt, daß an dessen Ausgang ein Differenzimpuls gemäß der Kurve d auftritt.
Im zweiten Subtrahierer 5 wird die Differenz zwischen der Impulsdauer vom Fühler 2 der Proben-Lösung und vom Fühler 3 der Ober-Bezugslösung derart bestimmt, daß an dessen Ausgang ein Signal gemäß der Kurve e auftritt.
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Im ersten Zeitintervall-Spannungs-Wandler 6 und im zweiten Zeitintervall-Spannungs-Wandler 7 wird die erwähnte Zeitintervall-Spannungs-Umsetzung durch Integration gemäß den Kurven f und g derart ausgeführt, daß an den Ausgängen entsprechende Spannungen U1 bzw. u~ auftreten.
Im Dividierer wird dann eine Division analog derart vorgenommen, daß am Ausgang eine normierte Gleichspannung erscheint, die durch das Anzeigegerät 9 derart gemessen wird, daß es bei einer Konzentration der Proben-Lösung, die identisch mit der Konzentration der Unter-Bezugslösung (mit minimaler Ultraschallgeschwindigkeit) ist, Nullausschlag und bei einer Konzentration der Proben-Lösung, die identisch mit der Konzentration der Ober-Bezugslösung (mit maximaler Ultraschallgeschwindigkeit) ist, maximalen Ausschlag zeigt.
Im übrigen bezeichnen in Fig. 2 t^, t» und t-, verschiedene Zeitpunkte, die Anfang und/oder Ende der Impulse gemäß der Kurve a bis e festlegen.
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Leerseite

Claims (2)

  1. Patentansprüche
    /l.J Teraperaturkompensations-Verfahren für Lösungskonzentrations -Ultraschallmesser,
    dadurch gekennzeichnet, daß zuerst Unterschiede (d, e) von Zeitintervallen, entsprechend der Ultraschallgeschwindigkeit in der Proben-Lösung, in einer Bezugslösung mit maximaler Ultraschallgeschwindigkeit bzw. in einer Bezugslösung mit minimaler Ultraschallgeschwindigkeit ermittelt und
    dann gegenseitig dividiert (f/g) werden (Fig. 2).
  2. 2. Temperaturkompensator für Lösungskonzentrations-Ultraschallmesser zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß angeschlossen sind:
    ein Fühler (2) der Proben-Lösung an einen Eingangsanschluß (10) eines ersten Subtrahierers (4),
    ein Fühler (1) einer Unter-Bezugslösung an den anderen Eingangsanschluß (12) des ersten Subtrahierers (1O und an einen Eingangsanschluß (13) eines zweiten Subtrahierers (5) j
    ein Fühler (3) einer Ober-Bezugslösung an den anderen Eingangsanschluß (11) des zweiten Subtrahierers (5),
    der Ausgang des ersten Subtrahierers (1O an den Eingang eines ersten Zeitintervall-Spannungs-Wandlers (6) und der Ausgang des zweiten Subtrahierers (5) an den Eingang eines zweiten Zeitintervall-Spannungs-Wandlers (7)»
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    der Ausgang des ersten Zeitintervall-Spannungs-Wandlers (6) und der Ausgang des zweiten Zeitintervall-Spannungs-Wandlers (7) an die Eingangsanschlüsse eines Dividierers (8) und
    dessen Ausgang an ein Anzeigegerät (9) (Fig. 2).
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DE2726533A 1976-06-30 1977-06-13 Temperaturkompensations-Verfahren und Temperaturkompensator für Lösungskonzentrations-Ultraschallmesser Expired DE2726533C3 (de)

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DE2726533B2 DE2726533B2 (de) 1979-11-22
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