DE842676C - Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Leitfaehigkeit - Google Patents

Description

• Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit Es ist bekannt, die Leitfähigkeit von Stoffen mit Hilfe der Wechselstrombrücke zu messen. Zur Bestimmung der Leitfähigkeit von Elektrolyten werden diese dabei in sogenannte Leitfähigkeitsmeßgefäße eingebracht, in denen platinierte Platinelektroden möglichst großer Oberfläche angeordnet und in die Wechselstrombrücke eingeschaltet sind.
• Diese Methode hat den Nachteil, daß die Messungen durch die Benutzung von Elektroden beeinflußt werden.
• Es ist weiterhin schon vorgeschlagen worden, die Leitfähigkeit einer Materie dadurch zu bestimmen, daß die Hochfrequenzverluste einer Spule, deren magnetisches Feld auf die zu untersuchende Materie einwirkt, ohne Elektroden gemessen werden. Dieses Verfahren hat mehrere Vorteile, die im wesentlichen darauf beruhen, daß die Verwendung von Elektroden und damit alle durch die Elektroden bedingten Störungen und Schwieligkeiten entfallen. Bei dem Verfahren der Messung der Hochfrequenzverluste können je nach der Methode Zweideutigkeiten der Meßergebnisse auftreten, die zwar bei Substitutionsmessungen im allgemeinen nicht. stören, die aber bei anderen Messungen von Nachteil sein können. Die in der leitfähigen Materie induzielten Wirbelströme bewirken bei stetig zunehmender Leitfähigkeit K eine monotoiie Abnahme der Induktivität L und eine nicht monotone Änderung des Verlustwiderstandes R. Dieser hat bei der kritischen Leitfähigkeit Ko, deren Wert von der geometrischen Form der Meßspule abhängt, ein Maximum.
• Es sind weiterhin Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen außer der Dämpfungsmessung die Größe der Änderung der Induktivität der Meßspule zur Bestimmung der Leitfähigkeit herangezogen wird, und zwar unter anderem in der Art, daß zur Beurteilung der Größe der Leitfähigkeit bestimmt wird, ob die in der Schwingschaltung auftretende Frequenz größer oder kleiner als die bei der Maximaldämpfung auftretende kritische Frequenz ist. Dabei kann die Schwingungsamplitude durch einen Indikator gemessen werden, der nur für tiefere Frcquenzen als die kritische oder der nur für höhere Frequenzen als die kritische empfindlich ist. Auch kann die Rückkopplung der Schwingschaltung entweder nur bei höherer oder nur bei tieferer als der kritischen Induktivität wirksam sein. Diese Schaltungen gestatten auch eine Dimensionierung, bei der die Ausschlagänderung von der Änderung der Induktivität abhängt.
• Die vorliegende Erfindung geht den Weg, daß zur elektrodenlosen Bestimmung der Leitfähigkeit eines Mediums durch Messung der Rückwirkung der Brirbelströme, die das in dem Medium verlaufende Feld einer Induktionsspule beeinflussen, die Größe der Änderung der Induktivität der Meßspule bestimmt wird. Durch Induktivitäts- und Dämpfungsmessung ist es möglich, mit einer Meßspule in allen Leitfähigkeitshereichen Messungen durchzuführen.
• Zur Erläuterung der Erfindung sei der Verlauf der Auderungen von Verlustwiderstand R und Induktivität L als Funktion der Leitfähigkeit K in vier verschiedenen Bereichen definiert: Im Bereich kleiner Leitfähigkeit ändert sich die Induktivität fast gar nicht. Die Induktivität hat ein Maximum bei K = O. Der Verlustwiderstand ändert sich nahezu proportional der Leitfähigkeit.
• Im Bereich mittlerer Leitfähigkeit ändert sich der Verlustwiderstand wenig, aber nicht monoton, wobei die Leitfähigkeit annähernd gleich der kritischen Leitfähigkeit ist, während die Induktivität monoton abnimmt.
• Im Bereich großer Leitfähigkeit nehmen Verlustwiderstand und Induktivität ab.
• Im Bereich größter Leitfähigkeit, in dem die Induktivität sich nur wenig ändert, ist der Vetlustwiderstand wieder proportional der Leitfähigkeit.
• Erfahrungsgemäß muß nun häufig in den so dargestellten Bereichen einer mittleren oder großen Leitfähigkeit gemessen werden, wenn man Meßspulen bequemer Abmessungen verwenden will. In diesen Leitfähigkeitsbereichen liegen meistens die IiIoo normalen bis I normalen Lösungen, die in der Praxis bedeutungsvoll sind.
• Die Messung der Induktivität kann mit allen bekannten Methoden durchgeführt werden. So kann die Indnktivitiitsiindcrnng mit einer Brückenschaltung, einer Resonanzmethode oder auch mit einer Phasensprungmethode gemessen werden. Die Messung kann auch mit Hilfe der Schwebungsmethode durchgeführt werden. Die Schwebungsfrequenzen können vor der Messung vervielfacht werden. Zu achten ist dabei darauf, daß Kapazitätsänderungen nicht auftreten dürfen, die zu Meßfehlern Anlaß geben können.
• In der Abbildung ist eine Schaltskizze zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe der Schwebungsmethode dargestellt, die sich insbesondere für die Messung sehr kleiner Leitfähigkeits änderungen eignet.
• Die Meßspule I bildet einen Teil des die Frequenz bestimmenden Schwingungskreises des Generators 2, dessen Schwingungen mit denen des durch einen Piezoquarz 3 kontrollierten Senders 4 überlagert werden. Die Übeilagerungsfrequenz 5 wird verstärkt und mit Hilfe eines beispielsweise direkt anzeigenden technischen Frequenzmessers 6 bestimmt. Zur Erhöhung der Genauigkeit kann, falls es wünschenswert sein sollte, eine niedrigere Schwebungsfrequenz als Frequenz gewählt und erst nach Vervielfachung der Frequenz diese zur Anzeige gebracht werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE : I. Verfahren zur elektrodenlosen Bestimmung der Leitfähigkeit eines Mediums durch Messung der Rückwirkung der Wirbelströme, die das in dem Medium verlaufende Feld einer Induktionsspule beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Änderung der Induktivität dcr Meßspule bestimmt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitätsänderung über eine Frequenzänderung gemessen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitätsänderung mit Hilfe einer Brückenschaltung gemessen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitätsänderung mit Hilfe einer Resonanzmethode gemessen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitätsänderung mit Hilfe der Phasensprullgmethode gemessen wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitätsänderung mit Hilfe einer Schwebungsmethode gemessen wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwebungsfrequenz vor der Messung vervielfacht wird.