Was ist digitale Dichtemessung nach dem Biegeschwingerprinzip?
Eine Dichtbestimmung anhand des Biegeschwingerprinzip (oscillating U-tube) ermöglicht eine hochpräzise Ermittlung auf bis zu 5 Stellen nach dem Komma. Die zu untersuchende Flüssigkeit wird in eine Kapillare gefüllt. Jetzt wird vergleichbar zu einer Stimmgabel eine Vibration ausgelöst. Die hauchfeine Kapillare wird piezoelektrisch oder magnetisch mit einer charakteristischen Frequenz zur Schwingung angeregt. Je nach Dichte entsteht eine definierte Schwingungsfrequenz. Den Zusammenhang zwischen Dichte und Schwingungsfrequenz macht man sich bei der digitalen Dichtemessung nach dem Biegeschwingerprinzip zu nutze. Die
Diese Frequenz kann sehr genau gemessen werden und in die Dichte der Probe umgerechnet werden. Der physikalische Zusammenhang von Schwingungsfrequenz (Kehrwert der Periodendauer) und Dichte ist sehr einfach und linear. Deshalb ist die Kalibrierung auch in der Regel mit nur zwei Standards zum Beispiel reinem Stickstoff und Wasser möglich.
Kalibrierung
Zur Kalibrierung eines Biegeschwingers kann die Gerätekonstante k ermittelt werden:
k = Gerätekonstante
ρx = Dichte jeweils für Wasser (H20) und Stickstoff (N2)
T = Schwingungsdauer
Was sind die Vorteile der digitalen Dichtemessung?
Auch heute noch sind zwei alternative Messverfahren zur Dichtemessung im Einsatz.
Das Aräometer oder besser bekannt als Spindel arbeitet nach dem archimedischen Prinzip des Auftriebs in Abhängigkeit von der Masse. Ein Aräometer ist preiswert aber schlecht abzulesen, besonders bei hochviskosen oder dunklen Proben. Zudem wird großes Probenvolumen von mind. 100 ml benötigt. Eine hohe Messgenauigkeit (von max. 0,001 g/cm3) setzt eine genaue Temperierung voraus. Das Pyknometer dient der gravimetrischen Dichtebestimmung. Es kann eine höhere Genauigkeit als mit der Spindel erreicht werden. Die Messung nimmt aber aufgrund der aufwändigen Wägearbeit Stunden in Anspruch
und erfordert geschultes Personal. Die Vorteile der Dichtemessung mittels Biegeschwinger sind neben einer guten Reproduzierbarkeit die hohe Genauigkeit. Die Geräte lassen sich leicht handhaben und justieren und ermöglichen die schnelle einfache Messung in Minuten bei definierter, geregelter Temperatur.
Funktion des DS7800 von Krüss im Video
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Quellen & Literatur
- Produktbeschreibung DS7800 Dichtemessgerät von A. Krüss Optronic