DE2726533B2 - Temperaturkompensations-Verfahren und Temperaturkompensator für Lösungskonzentrations-Ultraschallmesser - Google Patents

Temperaturkompensations-Verfahren und Temperaturkompensator für Lösungskonzentrations-Ultraschallmesser

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DE2726533B2 DE2726533A DE2726533A DE2726533B2 DE 2726533 B2 DE2726533 B2 DE 2726533B2 DE 2726533 A DE2726533 A DE 2726533A DE 2726533 A DE2726533 A DE 2726533A DE 2726533 B2 DE2726533 B2 DE 2726533B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Temperaturkompensations-Verfahren für Lösungskonzentrations-Ultraschallmesser und einen Temperaturkompensator zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 2.
Das Messen von Stoffkonzentrationen und ein nachlrägliches 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, so daß er praktisch ununterbrochen Angaben über den Stand der betreffenden Flüssigkeit liefert. Zur Messung wird die Abhängigkeit der Ult^aschallgeschwindigkeit 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 der Ultraschallgeschwindigkeit erster Art für einen gegebenes Konzentrationsbereich ist einfach, da die einzelnen Geraden als parallel betrachtet werden können, wie z. B. bei wäßrigen Lösungen von H2SO4, NaOH, Glyzerin od. dgl.
Die Richtung der Geraden bei der zweiten Art ist für jede Konzentration einer gegebenen Lösung unter- !5 schiedlich.
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 uur bei Konzentrationsänderung.
Bei Lösungen mit der Temperaturabhängigkeit zweiter Art kann aber wegen der Änderung der Richtung der Geraden die erwähnte Kompensation nicht angewendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Temperaturkompensations-Verfahren für Lösungsmittelkonzentrations-Ultraschallmesser sowie einen Temperaturkompensator zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit dem eine Kompensation des Temperatureinflusses bei allen Lösungen ermöglicht wird, die eine Temperaturabhängigkeit erster und zweiter Art besitzen.
Die Lösung dieser 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. des Patentanspruchs 2.
Ein erster Vor'.eil 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 in technologischen Vorgängen.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Temperaturkompensators und
F i g. 2 den Verlauf verschiedener elektrischer Signale an einzelnen Punkten in diesem Temperaturkompensator.
Der abgebildete Temperaturkompensator für Lö-
sungskonzentrations-Ultraschallmesser besitzt einen Fühler 2 für eine Proben-Lösung, der an einen Eingangsanschluß 10 eines ersten Subtrahierers 4 angeschlossen ist, einen Fühler 1 für eine erste Bezugslösung mit maximaler Ultraschallgeschwindigkeit, der an den zweiten Eingangsanschluß 12 des ersten Subtrahierers 4 und an einen ersten Eingangsanschluß 13 eines zweiten Subtrahierers S angeschlossen ist, und einen Fühler für eine zweite Bezugslösung mit minimaler Ultraschallgeschwindigkeit, der an den anderen Eingangsanschluß 11 des zweiten Subtrahierers 5 angeschlossen ist, wobei der Ausgang des ersten Subtrahieren 4 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 ft 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 für die erste Bezugslösung, vom Fühler 2 für die Proben-Lösung und vom Fühler 3 für die zweite Bezugslösung werden Impulse geliefert, deren Länge der Ultraschallimpuls-Fortpflanzungszeit gemäß den Kurven a. b, ein Fi g. 2 entspricht.
Im ersten Subtrahierer 4 wird die Differenz zwischen der Impulsdauer vom Fühler 1 für die erste Bezugslesung und der Impulsdauer vom Fühler 2 für die Proben Lösung so bestimmt, daß an dessen Ausgang ein Differerizimpuls gemäß der Kurve t/auftritt.
(m zweiten Subtrahierer 5 wird die Differenz zwischen der Impulsdauer vom Fühler 2 für die Proben-Lösung und vom Fühler 3 für die zweite Bezugslösung derart bestimmt, daß an dessen Ausgang ein Signal gemäß der Kurve eauftritt.
Im ersten Zeitintervall-Spannungs-Wandler 6 und im zweiten Zeitintervall-Spannungs-Wandler 7 wird die erwähnte Zeitintervall-Spannungs-Umsetzung durch Integration gemäß den Kurven / und g derart ausgeführt, daß an den Ausgängen entsprechende Spannungen üi bzw. 02 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 ersien Bezugslösung (mit maximaler Ultraschallgeschwindigkeit) ist, Nullausschlag i>-;d bei einer Konzentration der Proben-Lösung, die identisch mit der Konzentration der zweiten Bezugslösung (minimaler Ultraschallgeschwindigkeit) ist, maximalen Ausschlag zeigt.
In; übrigen bezeichnen in Fig. 2 t\, i2 und .'3 verschiedene Zeitpunkte, die Anfang und/oder Ende der Impulse gemäß der Kurve a bis e festlegen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Temperaturkompensations-Verfahren für Lösungskonzentrations-Ultraschallmesser, bei dem der Unterschied der gemessenen Zeitintervalle, die der Ultraschallgeschwindigkeit in der zu untersuchenden Lösung und in einer auf gleicher Temperatur befindlichen Bezugslösung entsprechen, ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bazugslösungen — eine mit maximaler Ultraschallgeschwindigkeit und die andere mit minimaler Ultraschallgeschwindigkeit — verwendet werden, daß zwei Zeitintervallunterschiede (de) aus den gemessenen Zeitintervallen für die zu untersuchende Lösung (a) und die beiden Bezugslösungen (b, c) ermittelt werden, die dann gegenseitig dividiert (f/g) werden (F i g. 2).
2. Temperaturkompensator für einen Lösungskonzentrations-Ultraschallmesser zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei dem ein UltraschaÜaufzeit-Meßfühler der zu untersuchenden Lösung und ein gleicher Meßfühler einer auf gleicher Temperatur befindlichen Bezugslösung an die beiden Eingänge eines Subtrahierers angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer gleicher Meßfühler (3) zur Ultraschallaufzeit-Messung in einer zweiten Bezugslösung vorgesehen ist, wobei die Ultraschallgeschwindigkeit in einer Bezugslösung maximal, in der anderen minimal ist, daß der zur einen Bezugslösung gehörende Meßfühler (1), der an den einen Eingang (12) des genannten Subtrahierers (4) angeschlossen ist, an einen Eingang (13) eines zweiten Subtrah''.rers (5) angeschlossen ist, mit dessen anderrm Eingang (11) der weitere Meßfühler (3) verbunden ist, id daß der Ausgang des ersten Subtrahierers (4) 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), 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) angeschlossen sind.
DE2726533A 1976-06-30 1977-06-13 Temperaturkompensations-Verfahren und Temperaturkompensator für Lösungskonzentrations-Ultraschallmesser Expired DE2726533C3 (de)

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CS7600004301A CS186469B1 (en) 1976-06-30 1976-06-30 Connexion of the temperature compensation of the ultrasound meter of the solution concentration

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DE2726533A1 DE2726533A1 (de) 1978-01-05
DE2726533B2 true DE2726533B2 (de) 1979-11-22
DE2726533C3 DE2726533C3 (de) 1980-08-07

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JP (1) JPS5328492A (de)
CH (1) CH618271A5 (de)
CS (1) CS186469B1 (de)
DE (1) DE2726533C3 (de)
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