DE889033C

DE889033C - Temperature correction for conductivity measurements of liquid electrolytes

Info

Publication number: DE889033C
Application number: DESCH2659D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Schmidts
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-05-16
Filing date: 1944-05-16
Publication date: 1953-09-07

Description

Temperaturberichtigung bei Leitfähigkeitsmessungen von flüssigen Elektrolyten Die flüssigen Elektrolyte besitzen einen Tempe ratnrkoeffizienten für die Leitfähigkeit, der im Mittel 2,5 O/o beträgt. Besteht also die Aufgabe, mit Hilfe der Leitfähigkeitsmessung eine Anzeige der Konzentration einer Salzlösung, einer Säure oder Lauge herbeizuführen, so ergibt eine Temperatur schwankung um 400 C, beispielsweise von 20 auf 600. C, einen Anzeigefehler von Iooe/o. Ein solcher Fehler ist in keinem Falle zulässig, und daher wer den Ausgleichschaltungen angewandt, bei denen in der Regel Widerstandsthermometer als Telmperaturfühler benutzt werden.Temperature correction for conductivity measurements of liquid electrolytes the liquid electrolytes have a temperature coefficient for conductivity, which averages 2.5%. So there is the task with the help of the conductivity measurement display the concentration of a salt solution, acid or base, this results in a temperature fluctuation of 400 C, for example from 20 to 600. C, a display error from Iooe / o. Such a mistake is not allowed in any case, and therefore who applied the compensation circuits, where resistance thermometers as a rule can be used as a temperature sensor.

Es sind Schaltungen bekanntgeworden, bei denen ein solches Widerstandsthermometer in Reihe mit einer Parallelschaltung aus dem Elektrolyt und einem Festwiderstand liegt; es ist leicht einzusehen, daß eine solche Anordnung nur an zwei Konzentrationspunkten und innerhalb eines begrenzten Temperaturbereiches fehlerfrei arbeitet und daß zwischen diesen Kompensationspunkten, und mehr noch außerhalb derselben, Fehler entstehen, die besonders bei kleinen und kleinsten Konzentrationen relativ große Beträge annehmen. Circuits have become known in which such a resistance thermometer in series with a parallel connection of the electrolyte and a fixed resistor lies; it is easy to see that such an arrangement is only at two points of concentration and works error-free within a limited temperature range and that between these compensation points, and even more outside of them, errors arise, which take on relatively large amounts, especially in the case of small and very small concentrations.

Diesen letzten Fehler vermeiden die ebenfalls bekanntgewordenen Produktenschaltungen, bei denen der Meßstrom nach dem Durchfluß durch den Elektrolyt in eine Stromverzweigung geleitet wird, die entweder als Differential- oder als Brückenschaltung aufgebaut sein kann. Die Differentialspulen sind entweder direkt in das als Empfänger benutzte Quotientenmeßgerät eingebaut, oder auf einem vorgeschalteten Meßwandler angeordnet. This last mistake is avoided by the product launches that have also become known, in which the measuring current after flowing through the electrolyte in a current branch which is constructed either as a differential or as a bridge circuit can be. The differential coils are either used directly in the as a receiver Built-in quotient measuring device or arranged on an upstream transducer.

Abb. I zeigt ein solches Meßgerät als Beispiel. Hier wie in den folgenden Abbildungen bedeutet E die Elektrolytmeßzelle und Jt das Widerstandsthermometer. Bei der Brückenschaltung ist einer der Brückenwiderstände als Widerstandsthermometer ausgebildet; der Empfänger liegt hierbei, wie aus Abb. 2 zu sehen ist, als Galvanometer in der Brückendiagonale.Fig. I shows such a measuring device as an example. Here as in the following Figures E means the electrolyte measuring cell and Jt the resistance thermometer. In the case of the bridge circuit, one of the Bridge resistors as resistance thermometers educated; The receiver is, as can be seen from Fig. 2, as a galvanometer in the bridge diagonal.

Aus den Abb. I und 2 ist jedoch ohne weiteres ersichtlich, daß die zur Temperaturberichtigung dienende Meßschaltung einschließlich Meßgerät .einen Vorwiderstand darstellt, der vor dem Elektrc,lyt liegt und der den Temperaturkoeffizienten des Elektrolyts um so mehr verringert, je kleiner der Elektrolytwiderstand im Verhältnis zum Widerstand der Meßschaltung ist, d. h. um so mehr, je mehr sich die Konzentration des ELektrolyts dem Ende eines jeden Meßbereiches nähert. Daher ergeben sich für die Kurven für die Anzeige in Abhängigkeit von der Konzentration mit der Temperatur als Parameter die charakteristischen Formen, wie sie in Abb. 3 als Beispiel für verschiedene Temperaturen zwischen 5 und 1000 C dargestellt sind. Man sieht deutlich das rapide Anwachsen der Abweichungen am Ende des Meßbereiches. Erfahrungsgemäß lassen sich diese Abweichungen mit den bekannten Mitteln nicht verringern, und es ist daher bisher auch nicht möglich gewesen, ein Leitfähigkeitsmeßgerät für den ganzen Temperaturbereich von 5 bis 1000 C, der allen Fällen der Praxis gerecht werden würde, auszuführen, sondern man mußte sich, wie aus Abb. 3 zu ersehen ist, auf einen Bereich etwa von 20 bis 5'uOC beschränken. In vielen Fällen, z. B. bei der Messung von Kondensat, Destillat usw., wird eine logarithmische Teilung der- Anzeigeskala verlangt, die in der Regel nur durch Erhöhung des Vorwiderstandes vor dem Elektrolyt zu erzielen ist. Hier wird entweder der innere Widerstand der Meßschaltung erhöht oder es wird ein besonderer Vorwiderstand benutzt. Nach den Überlegungen des vorigen Absatzes wird hierbei der die Temperaturberichtigung am Skalenende verschlechternde Einfluß noch größer. From Figs. I and 2, however, it is readily apparent that the for temperature correction serving measuring circuit including measuring device .eine Represents the series resistor, which is in front of the Elektrc, lyt and which the temperature coefficient the lower the electrolyte resistance in proportion, the more the electrolyte is reduced to the resistance of the measuring circuit, d. H. the more, the more the concentration increases of the electrolyte approaches the end of each measuring range. Therefore result for the curves for the display as a function of the concentration with the temperature as parameters the characteristic shapes, as shown in Fig. 3 as an example for different temperatures between 5 and 1000 C are shown. You can see clearly the rapid increase in the deviations at the end of the measuring range. According to experience these deviations cannot be reduced with the known means, and it has therefore not been possible so far, a conductivity meter for the whole temperature range from 5 to 1000 C, which can be used in all cases in practice would, but one had to rely on one, as can be seen in Fig. 3 Limit range from about 20 to 5'uOC. In many cases, e.g. B. when measuring of condensate, distillate, etc., is a logarithmic division of the display scale as a rule, this is only required by increasing the series resistance in front of the electrolyte can be achieved. Here either the internal resistance of the measuring circuit is increased or a special series resistor is used. After the considerations of the previous one Paragraph becomes the one that worsens the temperature correction at the end of the scale Influence even greater.

Der Gegenstand der Erfindung beseitigt diese Mängel dadurch, daß zusätzlich zur Temperaturberichtigung eine Berichtigung als Funktion der Leitfähigkeit vorgesehen wird. Diese gewünschte Beeinflussung als Funktion der Leitfähigkeit erfolgt mittels einer Hilfszelle, die der gleichen Konzentration und Temperatur ivie die Meßzelle ausgesetzt ist und parallel zu dem in bekannter Weise zur Temperaturberichtigung benutzten Widerstandsthe}mometer oder einem anderen geeigneten Schaltelement angeordnet ist. Die Größe der Hilfszelle kann dabei je nach Zweckmäßigkeit gleich, größer oder kleiner als die derMeßelektrode sein. Einzige Voraussetzung ist, daß sie in die gleiche Flüssigkeit eintaucht, in der auch die Meßelektrode sich befindet, so daß gleiche I(onzentrations- und Temperaturverhältuis se bestehen. The object of the invention overcomes these shortcomings in that in addition to the temperature correction, a correction as a function of conductivity is provided. This desired influence takes place as a function of the conductivity by means of an auxiliary cell which has the same concentration and temperature as the The measuring cell is exposed and parallel to the temperature correction in a known manner used resistance thermometer or another suitable switching element is. The size of the auxiliary cell can be the same, larger or larger, depending on the expediency be smaller than that of the measuring electrode. The only requirement is that they are in the the same liquid is immersed in which the measuring electrode is located, so that The same concentration and temperature conditions exist.

Abb. 4 zeigt als Beispiel, wie die Schaltung nach Abb. 1 durch Hinzufügen einer Hilfszelle fx verändert worden ist, die hier einmal parallel zum Thermometer ft (voll ausgezogen) - und- einmal parallel zum ganzen Temperaturberichtigungskreis (gestrichelt gezeíchnet) gelegt ist. Störte bisher der innere Widerstand der Meß schaltung die genaue Erfassung der größeren Konzentrationen, so bewirkt jetzt die Hilfselekrode, deren Widerstand mit steigender Konzentration und Temperatur in gleichem Maße abnimmt wie der der Meßelektrode, ein allmähliches Zusammenbrechen des schädlichen inneren Widerstandes mit steigender Konzentration und Temperatur. Das Ergebnis der Einfügung einer Leitfähigkeitsfunktion zum Temperaturkrei 5 ist in den Kurven der Abb. 5 zu sehen, die in gleicher Weise wie in Abb. 3 dieAnzeige inAbhängigkeit von der Konzentration (Milligramm/Liter) für verschiedene Temperaturen darstellen. Der Fehler am Meßbereichende ist auf ein Minimum zurückgegangen. Die frühere Begrenzung auf den engen Bereich von 20 bis 500 C ist fortgefallen; es läßt sich nunmehr ein Bereich von 5 bis roo°l C ohne Schwierigkeiten ausführen. Bei AnschluB der Hilfszelle in der gestrichelt gezeichneten Weise kann ohne Schwierigkeiten ein logarithmischer Skalenverlauf erzielt werden. Fig. 4 shows as an example how the circuit of Fig. 1 by adding an auxiliary cell fx has been changed, here once parallel to the thermometer ft (fully extended) - and - once in parallel with the entire temperature correction circuit (shown in dashed lines). Up to now the internal resistance of the measuring was disturbing circuit the exact detection of the larger concentrations, so now causes the Auxiliary electrode, the resistance of which increases with concentration and temperature in the same way Dimensions decreases as that of the measuring electrode, a gradual collapse of the harmful internal resistance with increasing concentration and temperature. The result of the Insertion of a conductivity function for the temperature circuit 5 is in the curves of Fig. 5 can be seen, in the same way as in Fig. 3, the display as a function of the concentration (milligrams / liter) for different temperatures. Of the Error at the end of the measuring range has decreased to a minimum. The earlier limitation the narrow range of 20 to 500 C has been omitted; it now lets itself in Perform the range from 5 to roo ° l C without difficulty. When connecting the auxiliary cell in the manner shown in dashed lines, a logarithmic Scale course can be achieved.

Abb. 6 veranschaulicht die erfindungsgemäße Einfügung der weiteren Leitfähigkeitsfunktion zum Temperaturkreis unter Benutzung einer Hilfszelle bei der oben beschriebenen Brückenschaltung nach Abb. 2. Der hier gezeigte Vorwiderstand vor der Hilfszelle ist nicht grundsätzlich notwendig, um die erfindungsgemäße Wirkung zu erzielen; er kann jedoch in vielen Fällen eine erwünschte Verbesserung der Charakteristik ermöglichen. Abb. 7 läßt erkennen, wie der gleiche Erfindungsgedanke zur Verbesserung der Temperaturberichtigung in einerDifferentialschaltung angewandt werden kann bei Anwendung eines besonderen Meßwandlers. Fig. 6 illustrates the inventive insertion of the others Conductivity function for the temperature circuit using an auxiliary cell the bridge circuit described above according to Fig. 2. The series resistor shown here in front of the auxiliary cell is not fundamentally necessary in order to achieve the effect according to the invention to achieve; however, it can provide a desired improvement in characteristics in many cases enable. Fig. 7 shows how the same inventive concept can be used for improvement temperature correction in a differential circuit can be applied Use of a special transducer.

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Verwendung der Leitfähigkeitsfunktion zum Temperaturkreis ist auf die angeführten Beispiele nicht be schränkt; es kann zweckmäßig sein, die eigentliche Meßschaltung den gegebenen Verhältnissen entsprechend anzupassen, ohne an der Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens etwas zu ändern. The effect of using the conductivity function according to the invention the temperature circuit is not restricted to the examples given; it can be appropriate, the actual measuring circuit according to the given conditions adapt without changing anything in the effect of the method according to the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Method for temperature correction in conductivity measurements in the case of liquid electrolytes, characterized in that in addition to the temperature correction a correction as a function of conductivity is provided.

2. The method according to claim I, characterized in that this desired Influence as a function of conductivity by means of an auxiliary cell that the same concentration and temperature as the measuring cell is exposed and parallel to the resistance thermometer used in a known manner for temperature correction or another suitable switching element is arranged.