DE9105658U1

DE9105658U1 - Sonde zur elektrischen Leitfähigkeitsmessung

Info

Publication number: DE9105658U1
Application number: DE9105658U
Authority: DE
Original assignee: KAMPFRATH GERIT DR; SEIDEL HANS-HERMANN DR 8960 KEMPTEN DE
Current assignee: KAMPFRATH GERIT DR; SEIDEL HANS-HERMANN DR 8960 KEMPTEN DE
Priority date: 1991-05-07
Filing date: 1991-05-07
Publication date: 1991-07-18
Anticipated expiration: 2001-05-08

Description

Dr. Gerit Kampfrath/ Dr. Hans-Hermann Seidel
Neuhauser Weg 114
8960 Kempten

Sonde zur elektrischen Lelt-fäLhlgkelts —

messung

Stand der Technik

Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten wird häufig angewandt, um auf relativ einfache Weise Reinheitskontrollen, Konzentrationsbestimmung von gelösten Salzen, Bestimmung des Wassergehaltes und automatische Titrationen auszuführen. Besonders weit verbreitet sind diese Messungen bei Wasser bzw. bei wäßrigen Lösungen. Die dabei auftretenden elektrischen Leitfähigkeitswerte bewegen sich zwischen einigen pS/cm und einigen Hundert mS/cm. Mit Abstand am weitesten verbreitet ist die Messung der elektrischen Leitfähigkeit durch die Bestimmung des Stromflusses bei einer vorgegebenen Elektrodengeometrie und bestimmten angelegten Gleich- oder Wechselspannungen. Nachteilig bei dieser Sondenart sind die an den Elektroden auftretenden Polarisationserscheinungen, die entweder durch aufwendige, pflegebedürftige Edelmetallelektroden oder kostspielige bzw. ungenaue Kunststoff- oder Graphitelektroden begrenzt werden müssen. Die Beschränkung auf einige wenige, oft poröse Materialien bereitet besonders im Reinstbereich Schwierigkeiten, da hier Kontaminationen durch die Einbringung des Elekrodenmaterials schlecht vermeidbar sind. Im geringen Maße werden auch induktive Meßsonden verwendet, die keine störenden Polarisationserscheinungen aufweisen, aber aufwendige Meßwertverarbeitungen und einen eingeschränkten Meßbereich in Richtung höherer Leitfähigkeiten besitzen.

Aufgabe

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonde zur elektrischen Leitfähigkeitsmessung zu schaffen , die keinen galvanischen Kontakt zum Meßmedium aufweist, störende Polarisationseffekte ausschließt und ein geringes elektrisches Streufeld besitzt.

Vorteile

Mit der Erfindung wird erreicht, daß einfach und leicht handhabbar elektrische Leitfähigkeiten in Flüssigkeiten gemessen werden können, keine störende Meßnebeneffekte auftreten und eine gute Reinigbarkeit der Sonde besteht, so daß Kontaminationen des Meßmediums vermieden werden.

Weiterbildung der Erfindung

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht eine besonders einfache und gebrauchssichere Gestaltung der Meßsonde.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 gestattet einen breiten Meßbereich der elektrischen Leitfähigkeit.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 ermöglicht eine sterilisierbare Sonde.

Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ermöglicht die Verwendung der Sonde zur Kontrolle von Reinstwasserbereitungsanlagen.

Für die Messung des Wassergehaltes von elektrisch nichtleitenden Flüssigkeiten ist die Ausgestaltung nach Anspruch 6 geeignet.

Die Weiterbildung nach Anspruch 7 ermöglicht eine besonders platz- und kostensparende elektronische Weiterverarbeitung des kapazitiven Meßsignals.

Darstellung der Erfindung

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht der Sonde
Fig. 2 die Ansicht der Meßelektrode
Fig. 3 die Elekrodenanordnung der ebenen Sonde und
Fig. 4 die Ansicht der zylindrischen Sonde.

In Fig. 1 sind mit 1 zwei elektrisch isolierende Träger bezeichnet, die zum einen die Meßelektrode 2 und die Schutzschirmung 4 und zum anderen die Masseelektrode 3 tragen. Beide Träger werden durch einen elektrisch isolierenden Grundkörper 6 auf Distanz gehalten. Mit 5 ist die alle Elektroden bedeckende Isolierschicht bezeichnet,
Die Ansicht der Meßelektrode mit dem Träger 1, der Meßelektrode 2 und der Schutzschirmung 4 ist in Fig. 2 dargestellt,

In Fig. 3 ist mit 1 der elektrisch isolierende Träger bezeichnet, der die Meßelektrode 2. die Masseelektrode 3 und die Schutzschirmung 4 trägt.

Zwischen Masseelektrode 3 und Meßelektrode 2 bildet sich ein elektrisches Feld aus, daß in seiner seitlichen, räumlichen Ausdehnung durch Feldlinienbündelung durch die Schutzschirmung 4 begrenzt wird. Mit den isolierten Meß- und Masseelektroden wird eine angelegte Wechselspannung kapazitiv in das Meßmedium eingekoppelt und je nach Leitfähigkeit des Meßmediums ändert sich die Gesamtimpedanz, bestehend aus der Impedanz der Elekroden und der Impedanz des Meßmediums. Vorteilhaft sind die Meß- und Masseelektrode Bestandteil eines Relaxationsoszillators, der in Abhängigkeit von der

Leitfähigkeit bzw. Impedanz des Meßmediums seine Frequenz bzw. mit nachgeschaltetem Tiefpaßfilter seinen Gleichspannungswert ändert. Wird als Isolierschicht 5 eine dünne Glasplatte vewendet, steht eine chemisch besonders widerstandsfähige und gut reinigbare Sonde zur Verfügung, hierbei kann günstig die Elektrodenstruktur gleich als Dünnschicht auf der Glasplatte aufgebracht werden. Im Falle der Verwendung einer Polytetrafluorethylenfolie wird ein besonders geringer Fremdioneneintrag durch die Sonde gewährleistet, was besonders günstig bei der Kontrolle von Reinstwasser ist. Die Form der ebenen Streufeld anordnung eignet sich besonders im Bereich niedriger Leitfähigkeiten.

In Fig. 4 sind mit 2 die Meßelektrode, mit 3 die Masseelektrode und mit 4 die Schutzringschirmung bezeichnet, die sich ringförmig um eine elektrisch isolierenden Zylinder bzw. Stab 7 befinden. Die Anordnung wird mit einem dünnen, isolierenden Rohr 8 abgedeckt. Die Funktion der Elemente entsprechen denen der Fig. 1 bis 3. Diese Anordnung ist besonders für die Messung im Bereich mittlerer Leitfähigkeitswerte geeignet.

Claims

Ansprüche

1. Sonde zur elektrischen Leitfähigkeitsmessung, bestehend aus einer kapazitiven Meßanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Meßanordnung als Meß- (2) und Masseelektrode (3) ausgebildet ist, die von einer Schutzringschirmung (4) umgeben und von einer elektrisch isolierenden Schicht (5) abgedeckt sind.

2. Sonde zur elektrischen Leitfähigkeitsmessung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- (2) und Masseelektrode (3) als Streufeldkondensator ausgebildet und zusammen mit Schutzringschirmung (4) auf einen ebenen, isolierenden Substrat (1) aufgebracht sind.

3. Sonde zur elektrischen Leitfähigkeitsmessung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Streufeldkondensator und die Schutzringschirmung (4) auf einem zylindrischen Rohr (7) aufgebracht sind.

4. Sonde zur elektrischen Leitfähigkeitsmessung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Schicht (5) eine dünne Glasschicht ist.

5. Sonde zur elektrischen Leitfähigkeitsmessung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Schicht (5) eine dünne Polytetrafluorethylenfolie ist.

6. Sonde zur elektrischen Leitfähigkeitsmessung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Schicht (5) eine etwa 10 /Jm dicke Kunstharzschicht ist.

7. Sonde zu elektrischen Leitfähigkeitsmessung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- (2) und Masseelektrode (3) Teil eines Relaxationsoszillators sind.