DE858023C

DE858023C - Verfahren zur temperaturkompensierten Messung von PH -Werten od. dgl.

Info

Publication number: DE858023C
Application number: DES12358D
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr Lieneweg
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1943-07-17
Filing date: 1943-07-17
Publication date: 1952-12-04

Description

Verfahren zur temperaturkompensierten Messung vonp,-Werten od. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur temperaturkompensierten Messung von pH-Werten od. dgl.
Es sind schon verschiedene Verfahren für die Temperaturkompensation von elektrometrischen Messungen, z. B. des pH-Wertes, bekanntgeworden. Man hat dabei zu unterscheiden zwischen Schaltungen nach dem Ausschlagsverfahren und dem Kompensationsverfahren. Für eine vollständige Temperaturkompensation ist sowohl eine Neigungsänderung als auch eine Parallelverschiebung der EMK-pH-Kurven gleicher Temperatur erforderlich. Man kann jedoch in vielen Fällen auf die Neigungsänderung oder aber auf die Parallelverschiebung der EMK-pH-Kurven verzichten, ohne daß allzu große Fehler dabei gemacht werden. Bei Verwendung lichtelektrischer Bolometer- oder ähnlich wirkender Verstärker wird die Spannungsmessung nach der Lindeck-Rothe-Schaltung durchgeführt, indem der zu messenden Spannung eine Gegenspannung entgegengeschickt wird, die von einem festen Widerstand abgenommen wird.
Um den Spannungsabfall an dem festen Widerstand gleich der Spannung des galvanischen Elementes zu machen, wird der in diesem fließende Strom verändert, der dann ein Maß für den Meßwert ist.
Für die Temperaturkompensation ist bereits vorgeschlagen worden, diesen Widerstand aus einem temperaturempfindlichen Organ herzustellen. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Temperaturkompensation für einen Meßpunkt nur dann richtig durchgeführt werden kann, wenn der Temperaturkoeffizient des galvanischen Elementes kleiner oder höchstens gleich dem Temperaturkoeffizienten des temperaturabhangigen Widerstandes ist. So wäre z. B. für die temperaturkomp ensiert e pH-Messung einer Antimon-Kalomel-Elektrode bei 5 PH eine Temperaturkompensation von I3 mV/1o0 bei 220 mV Spannung für 200 C erforderlich. Um diese Spannung l.'z.u omensieren, müßte sich je 100 C Temperaturänderung der Widerstand von IOO auf Io6 Q ändern, während ein Kupfer- oder Platinthermometer nur eine Widerstandsänderung von 4 Q ergibt. Auch durch Ändern der absoluten Größe des Widerstandes selbst ist keine Abhilfe möglich. Man muß deshalb Spezialthermometer mit geeignetem Temperaturkoeffizienten in solchen Fällen verwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für solche Messungen beliebige Widerstandsthermometer zu verwenden, also eine Meßanordnung zu schaffen, bei der unabhängig von der Größe des Temperaturkoeffizienten des galvanischen Elementes die Temperaturkompensation mit einem Widerstand von beliebigem Temperaturkoeffizienten durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß eine Brückenschaltung verwendet wird, bei der der Brückenspeisestrom als Maß für den PH-Wert od. dgl. dient, wobei in einem Zweig der Brücke ein temperaturempfindlicher Widerstand und im Diagonalzweig der Brücke das Steuergalvanometer und das galvanische Element zur Messung des PH-Wertes od. dgl. liegen.
Die Fig. I und 2 zeigen erfindungsgemäße Ausführungsformen der Schaltung.
In Fig. I ist eine Brückenschaltung mit den.Brückenwiderständen R1 bis R4 dargestellt. Der Widerstand R1 ist dabei als temperaturempfindlicher Widerstand ausgeführt, Im Diägonalzweig der Brücke befinden sich das galvanische Element zur pH-Messung und das Steuergalvanometer N. J stellt das Meßinstrument zur Anzeige des pH-Wertes dar, während mit V z. B. das Steuergalvanometer eines Bolometerverstärkers bezeichnet ist, durch den der Brückenstrom verändert wird.
Bei dieser Schaltung hängt der für die Beseitigung des Temperaturkoeffizienten des galvanischen Elementes erforderliche Temperaturkoeffizient des temperaturempfindlichen Widerstandes R1 sowohl von der Größe dieses Widerstandes selbst als auch von der Größe der anderen Brückenwiderstände R2, R3 und R4 ab. Für die Bemessung der Brückenschaltung gilt nämlich die Beziehung: Man kann deshalb durch Bemessung der Einzelwiderstände mit einem gegebenen Thermometer beliebige Temperaturkoeffizienten des galvanischen Elementes kompensieren. Demgegenüber gilt für die Bemessung der Lindeck-Rothe-Schaltung die Beziehung mV = J. R1, wonach nur die Größe von R1 allein die Spannung bestimmt.
Wird beispielsweise R3 gleich R4 gemacht, so sinkt mit abnehmendem Widerstand von R1 der erforderliche Temperaturkoeffizient des temperaturempfindlichen Widerstandes. Ebenso wird der Temperaturkoeffizient um so kleiner, je größer die Widerstände R3 und R; sind. Schließlich darf R2 nicht wesentlich kleiner als R, sein, um einen kleinen Temperaturkoeffizienten zu erhalten. Es ist aber die Bedingung bei der Bemessung der Widerstände zu erfüllen, daß R2 kleiner als R1 und der Spannungsabfall J1. R1 größer als J2 R3 ist, vorausgesetzt, daß R3 = R4 ist. So erhält man beispielsweise mit einem Widerstand Rl = IOO R3 = R4 = I500 Q, R2 = 80 9 eine volle Temperaturkompensation bei dem oben angegebenen Beispiel, wenn sich der Widerstand von R1 bei 100 Temperaturänderung von IOO auf IOI,O3 Q erhöht. Aus diesen Überlegungen geht hervor, daß man ohne weiteres ein handelsübliches Thcrmompter von IOO Q bei o° verwenden kann. Ergibt sich die für die Temperaturberichtigung erforderliche Widerstandsänderung kleiner, als dem lemperaturkoeffizienten des Thermometers entspricht, so kann man nach Fig. 2 dann diesem durch geeigneten Parallelwiderstand und unter Umständen auch Vorwiderstand an den erforderlichen Wert anpassen. Es werden also die Widerstände Ria und R1 b z. B. so gewählt, daß der Gesamtwiderstand Ioo 9 und die Temperaturänderung von 100 eine Widerstandsänderung dieser Kombination von I,O3 ergibt. Man kann aber die Brücke auch leicht so bemessen, daß lediglich das Widerstandsthermometer einzuschalten ist. Dieses Widerstandsthermometer T liegt parallel zu dem Brückenteilwiderstand Reib. Im übrigen ist die Schaltung nach Fig. I geblieben.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird lediglich eine Neigungsänderung der EMK-pH-Kurven hervorgerufen, wobei sich bei voller Temperaturkompensation der Drehpunkt an dem gemeinsamen Schnittpunkt der Kurven gleicher Temperatur befinden muß. Andernfalls erhält man bei diesem Verfahren in bekannter Weise nur eine völlige Kompensation an einem Meßunkt der Skala, den man zweckmäßig auf den häufigsten Meßwert, vorzugsweise in Skalenmitte, legen wird. Eine völlige Temperaturkompensation kann in an sich bekannter Weise dann dadurch erhalten werden, daß man in den Diagonalzweig der Brücke eine temperaturabhängige Spannung einlagert, durch die die erforderliche Parallelverschiebung bewirkt wird. Diese Spannung kann auch gleichzeitig zur Nullpunktsunterdrückung zwecks Ausführung begrenzter Meßbereiche, z. B. von 4 . . . 9 PH, verwendet werden.

Claims

PATHNTA N 5 C 1< Cli: Verfahren zur temperaturkompensierten Messung von pn-Werten od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß in einer Brückenschaltung der Brückenspeisestrom als Maß für die pH-Werte od. dgl. dient, wobei in einem Zweig der Brücke ein temperaturempfindlicher Widerstand und im Diagonalzweig der Brücke das Steuergalvanometer und das galvanische Element zur Messung des pn-Wertes od. dgl. liegen.