DE10012938A1 - Anordnung zur Messung der lokalen elektrischen Leitfähigkeit und Temperatur in Fluiden - Google Patents
Anordnung zur Messung der lokalen elektrischen Leitfähigkeit und Temperatur in FluidenInfo
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Abstract
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Messesysteme für Leitfähigkeits- und Temperaturmessung so zu verkleinern und aufeinander abzustimmen, dass beide Messungen weitestgehend am gleichen geometrischen Ort erfolgen können und somit eine höchstmögliche Messgenauigkeit für die um den Temperatureinfluss korrigierte Leitfähigkeit erzielt wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass als zentrale Messelektrode einer koaxial aufgebauten Nadelsonde ein sehr dünnes isoliertes Mantelthermoelement eingesetzt wird. Der Metallmantel (1) des Thermoelements (3) und die äußere Elektrode der Leitfähigkeitssonde sind aus gleichem Material gefertigt. Der Mantel (1) des Thermoelements (3) dient als zentrale Messelektrode für die Leitfähigkeitsmessung. Ein Draht (6) des Thermoelementes (3) und die äußere Elektrode der Leitfähigkeitssonde sind für die Messwertgewinnung auf gleiches Bezugspotential geschaltet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der lokalen elektrischen
Leitfähigkeit und der lokalen Temperatur in Flüssigkeiten bzw. mehrphasigen Medien
mit beliebiger Strömungsrichtung. Insbesondere ist der Einsatz in der Verfahrens- und
Kraftwerkstechnik gegeben, wo die Leitfähigkeitsverteilung und die lokale Temperatur
bestimmt werden sollen. Die gemessene, meist temperaturabhängige elektrische
Leitfähigkeit, die vorwiegend als Maß für weitere physikalische oder chemische
Eigenschaften (z. B. volumetrischer Gasanteil, Konzentration, Stoffart usw.) der
Flüssigkeit oder als Indikator für Phasenverteilung über einen Messquerschnitt eines
Mehrphasenmediums dient, soll durch die ortsnahe Temperaturmessung korrigiert
werden.
Für die Bestimmung der Eigenschaften von Flüssigkeiten und Mehrphasengemischen,
z. B. der Konzentrationsverteilung, wird verbreitet die Messung der elektrischen
Leitfähigkeit verwendet. Dazu bringt man sowohl bei Laboreinrichtungen als auch bei
großtechnischen Anwendungen draht- oder flächenförmige Elektroden, die parallel
oder konzentrisch angeordnet sind, in das zu messende Medium und misst mittels
Gleich- oder Wechselspannungsanregung seine Leitfähigkeit durch Bestimmung des
ohmschen bzw. des komplexen Widerstandes.
Eine spezielle Form dieser Elektrodenanordnung sind die koaxialen Nadelsonden
(DE 32 01 799 C1). Für die Messung der Leitfähigkeit in sehr kleinen Volumina, z. B. bei der
Blasendetektion in Zweiphasenströmungen, wird ihr Aufbau sehr schlank gewählt und
die Messelektrode ist nur noch wenige Zehntelmillimeter stark.
Um die Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit eines Mediums zu kompensieren
oder gleichzeitig Temperaturgradienten in dem Medium messen zu können, wird oft
parallel zur Leitfähigkeitsmessung die Temperatur gemessen. Dabei gelingt es nicht
bei der Blasendetektion, eine Temperaturmesseinrichtung in unmittelbarer Nähe der
Leitfähigkeitssonde so zu positionieren, dass Leitfähigkeit und Temperatur in einem
kleinen Blasenvolumen gemessen werden.
Bei einer koaxialen Konstruktion (DD 2 40 956) wird die zentrale Elektrode der
Leitfähigkeitssonde als Rohr ausgeführt, in das ein Transistor als Thermosonde ein
geklebt ist. Damit kann die Leitfähigkeit und die Temperatur am gleichen Ort gemes
sen werden. Durch die Verwendung eines Transistors im SOT23-Gehäuse wird diese
Konstruktion aber relativ groß, sodass die Messergebnisse verfälscht oder der Einsatz
überhaupt nicht möglich ist.
Diese Nachteile werden mit der technischen Lösung nach DD 2 58 283, bei der ein
konventionelles Thermoelement als Thermosonde im Inneren der zentralen
Hohlelektrode einer koaxialen Leitfähigkeitssonde angebracht ist, umgangen.
Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, dass die Sonde immer noch aus zwei
voneinander unabhängigen Messsystemen besteht und daher die Messgenauigkeit
der temperaturabhängigen Leitfähigkeitsmessung nicht befriedigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Messsysteme für Leitfähigkeits- und
Temperaturmessung so zu verkleinern und aufeinander abzustimmen, dass beide
Messungen weitestgehend am gleiche geometrischen Ort erfolgen können und somit
eine höchstmögliche Messgenauigkeit für die um den Temperatureinfluss korrigierte
Leitfähigkeit erzielt wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass als zentrale Messelektrode
einer koaxial aufgebauten Nadelsonde ein sehr dünnes isoliertes Mantelthermoele
ment eingesetzt wird. Der Metallmantel dieses Thermoelements und die äußere
Elektrode der Leitfähigkeitssonde sind aus gleichem Material gefertigt. Der Mantel des
Thermoelementes dient als zentrale Messelektrode für die Leitfähigkeitsmessung und
ein Draht des Thermoelementes und die äußere Elektrode der Leitfähigkeitssonde
sind für die Messwertgewinnung auf gleiches Bezugspotential geschaltet. Durch diese
Anordnung ist sowohl die Leitfähigkeits- und Temperaturmessung am gleiche
geometrischen Ort gegeben. Infolge des gleichen Materials der Elektroden können
keine elektrochemische Potentiale zwischen den Elektroden auftreten. Da
Thermoelement und äußere Elektrode der Leitfähigkeitssonde bereits im Sensor auf
gleiches Bezugspotential geschaltet werden, wird eine Verfälschung der Auswertung
infolge von Ausgleichsströmen zwischen beiden Sondenteilen minimiert. Dadurch ist
es sogar möglich, Temperatur- und Leitfähigkeitsmessung sequentiell mit dem
gleichen Vorverstärker durchzuführen, wenn man diesen umschaltbar aufbaut.
Durch den Einsatz von sehr dünnen Mantelthermoelementen mit einem Durchmesser
von einigen Zehntelmillimetern kann man sehr schlanke Nadelsondenkonstruktionen
und Temperaturmessungen mit einer hohen zeitlichen Auflösung erzielen. Diese Lö
sung ist sowohl bei koaxialen Zwei- als auch bei Mehrelektrodenkonstruktionen ein
setzbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher
beschrieben.
Die zugehörige Zeichnung zeigt den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen
koaxialen Nadelsonde mit einem Mantelthermoelement als Messelektrode.
Die Sonde besteht aus dem isolierten Mantelthermoelement, mit Metallmantel 1,
Isolation 2 und Thermoelement 3. Den Metallmantel 1 des Thermoelements 3 umgibt
eine dünne Isolationsschicht 4, vorzugsweise aus Keramik, und die äußere
Bezugselektrode 5.
Der Metallmantel 1 des Thermoelementes 3 und die äußere Bezugselektrode 5 sind,
um elektrochemische Potentialunterschiede zu vermeiden, aus gleichem Material.
Ein Draht 6 außerhalb Metallmantels des Thermoelementes 3 und die
Bezugselektrode 5 für die Leitfähigkeitsmessung werden durch eine Verbindung 7
zusammengeschaltet und bilden das Bezugspotential für beide Messwerte. Die
Verbindung 7 ist konstruktiv so zu gestalten, dass kein zusätzliches Thermoelement
entsteht.
Für die Leitfähigkeitsmessung wird der Strom zwischen dem Metallmantel 1 des
Thermoelementes 3 und der äußeren Bezugselektrode 5 auf Grund der an den Me
tallmantel 1 angelegten Spannung niederohmig gemessen. Dieser Strom ist bei kon
stanter Spannung an der Messelektrode und konstanten Umgebungsbedingungen
eine Funktion der Leitfähigkeit des Mediums, in dem sich die Elektroden befinden.
Die Temperaturmessung erfolgt zwischen dem auf Bezugspotential geschalteten Draht
6 und dem freien Draht 8 des Thermoelementes 3, wobei die Drähte 6 und 8
außerhalb des Metallmantels kontaktiert sind.
Da die isolierten Mantelthermoelemente mit sehr kleinem Durchmesser (0,15-
0,25 mm) verfügbar sind, kann man sehr dünne koaxiale Nadelsondenkonstruktionen
realisieren. Dadurch ist es z. B. bei der Leitfähigkeitsmessung in Wasser-Dampf
gemischen möglich, exakte Temperaturgradienten an den Stellen der Leitfähigkeits
messung zu ermitteln, im Inneren von Blasen die Temperatur zu messen oder nicht
kondensierbare Gase nachzuweisen.
Mit der dargestellten Konstruktion erhält man einen Mehrfunktionssensor, mit dem die
lokale Leitfähigkeits- und Temperaturmessung an der gleichen Stelle erfolgt, eine
gegenseitige Beeinflussung der Messsysteme ausgeschlossen und eine hohe Mess
genauigkeit erreicht wird, wie sie bei getrennten Messsystemen nicht möglich ist.
Claims (2)
1. Anordnung zur Messung der lokalen elektrischen Leitfähigkeit in Fluiden,
bestehend aus einer koaxial aufgebauten Nadelsonde, die sich aus einem
Thermoelement und mindestens zwei weiteren dieses umschließenden
Elektroden zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet,
dass der Mantel (1) eines Thermoelementes (3) die zentrale Messelektrode
einer Nadelsonde bildet und dass der Mantel (1) des Thermoelementes (3) und
die äußere Elektrode als Bezugselektrode (5) der Nadelsonde aus gleichem
Material bestehen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere
Elektrode der Nadelsonde als Bezugselektrode (5) und ein Draht (6) des
Thermoelementes (3) mittels einer Verbindung (7) auf gleiches elektrisches Po
tential gelegt sind, das den Bezug sowohl für Temperatur- als auch für
Leitfähigkeitsmessung bildet.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005046662B3 (de) * | 2005-09-29 | 2007-03-22 | Forschungszentrum Rossendorf E.V. | Anordnung zur Messung der lokalen elektrischen Impedanz und der Temperatur in Fluiden |
DE102012102870A1 (de) * | 2012-04-02 | 2013-10-02 | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. | Nadelsonde zur Untersuchung von Mehrphasenströmungen, Benutzungsverfahren und Verwendung |
US9182364B1 (en) * | 2012-10-10 | 2015-11-10 | U.S. Department Of Energy | Hot wire needle probe for thermal conductivity detection |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3201799C1 (de) * | 1982-01-21 | 1983-08-25 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | Vorrichtung zur Messung der Leitfähigkeit flüssiger Stoffe, insbesondere von Schlacken bei höheren Temperaturen |
US4450063A (en) * | 1983-09-28 | 1984-05-22 | Reynolds Metals Company | Probe for alumina concentration meter |
DD240956A1 (de) * | 1985-07-18 | 1986-11-19 | Impfstoffwerk Dessau Tornau St | Messfuehler zur bestimmung des eutektischen punktes von impfstoffen |
DD258283A1 (de) * | 1987-03-06 | 1988-07-13 | Dessau Tornau Impfstoffwerk | Messfuehler zur bestimmung der leitfaehigkeit in abhaengigkeit von der temperatur |
RU2039092C1 (ru) * | 1990-04-11 | 1995-07-09 | Институт высокомолекулярных соединений РАН | Способ определения охлаждающей способности жидкой среды и устройство для его осуществления |
DE19932601B4 (de) * | 1999-07-13 | 2004-09-02 | Schott Glas | Verfahren zur Bestimmung der Temperatur und/oder der Viskosität einer Glasschmelze |
-
2000
- 2000-03-16 DE DE2000112938 patent/DE10012938C2/de not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-03-10 WO PCT/DE2001/000923 patent/WO2001069224A1/de active Application Filing
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005046662B3 (de) * | 2005-09-29 | 2007-03-22 | Forschungszentrum Rossendorf E.V. | Anordnung zur Messung der lokalen elektrischen Impedanz und der Temperatur in Fluiden |
WO2007036195A1 (de) * | 2005-09-29 | 2007-04-05 | Forschungszentrum Rossendorf E.V. | Anordnung zur messung der lokalen elektrischen impedanz und der temperatur in fluiden |
DE102012102870A1 (de) * | 2012-04-02 | 2013-10-02 | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. | Nadelsonde zur Untersuchung von Mehrphasenströmungen, Benutzungsverfahren und Verwendung |
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US9182364B1 (en) * | 2012-10-10 | 2015-11-10 | U.S. Department Of Energy | Hot wire needle probe for thermal conductivity detection |
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