Wie funktioniert eigentlich die Dichtemessung von Flüssigkeiten?
Was ist digitale Dichtemessung nach dem Biegeschwingerprinzip?
Betrachtet man eine Stimmgabel, so kann man durch einen mechanischen Schlag einen charakteristischen Ton erzeugen. Dieser Ton ist eine Folge der Schwingung, in die man die Stimmgabel versetzt hat. Dabei ist die Masse der Stimmgabel ausschlaggebend für die Tonhöhe und damit für die Schwingungsfrequenz.
Diesen Zusammenhang macht man sich bei der digitalen Dichtemessung nach dem Biegeschwingerprinzip zu nutze. Die hauchfeine Kapillare wird piezoelektrisch oder magnetisch mit einer charakteristischen Frequenz zur Schwingung angeregt.
Die resultierende Eigenfrequenz des Biegeschwingers hängt von der Masse der eingefüllten Probe ab. 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 nämlich Luft und Wasser möglich.
Was ist die Dichte?
Die Dichte ρ ist eine charakteristische Stoffgröße und bezeichnet das Verhältnis von Masse m zu Volumen V. Sie wird in g/cm³ oder kg/m³ angegeben. Dabei ist die Temperatur der Probe eine der wichtigsten Einflussgrößen für eine hochgenaue Messung. Moderne Dichtemessgeräte müssen daher zwingend mit einer effizienten Temperierung des Messraums ausgestattet sein.
Abhängigkeit der Dichte von der Temperatur
| Temperatur [°C] | Reinstwasser [kg/m³] | Luft [kg/m³] |
|---|---|---|
| 4 | 999,972 | 1,270 |
| 20 | 998,203 | 1,205 |
| 60 | 983,191 | 1,060 |
Die Dichtemessung wird auch gern für die Konzentrationsbestimmung von flüssigen Stoffgemischen verwendet. Dies gilt streng genommen für Zweistoffgemische, auch binäre Systeme genannt. Umfangreiche Konzentrationstabellen können im DS7800 für unsere Kunden hinterlegt werden und erleichtern die tägliche Messung. Aber auch bei der Analyse von komplexen Lösungen wie z.B. Bier oder Fruchtsäften kann die digitale Dichtemessung gute Dienste leisten.