Dr. Frank Dinger
Berliner Strasse 32
D-34369 Hofgeismar
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Analysenmesstechnik
Es stehen zwei große Gruppen zur Verfügung: die direkten und
spezifischen Methoden (spektroskopische Methoden) und die indirekten und
integralen Methoden. Eine Auswahl verfügbarer Methoden zeigt die
nachfolgende Tabelle:
| DIREKTE | INDIREKTE |
| SPEZIFISCHE METHODEN | INTEGRALE METHODEN |
| Gaschromatografie | Gravimetrie |
| Flüssigchromatografie | Dichte |
| IR – Spektroskopie / NIR | Brechzahl |
| UV - Spektroskopie | Leitfähigkeit |
| RAMAN-Spektroskopie | Trübung |
| pH – Wertmessung | Viskosität |
| Schallabsorption | |
| Schallgeschwindigkeit | |
| Dielektrizitätskonstante | |
| Farbe |
MAT setzt ausschließlich integrale Messverfahren ein, die in der rechten Spalte dunkel und kursiv gekennzeichnet sind.
Beide Gruppen haben Gemeinsamkeiten und Unterschiede, die letztlich die Auswahl und die Anwendung bestimmen.
Gemeinsamkeiten:
| A |
Die jeweiligen physikalischen Messgrößen hängen alle von den gleichen physikalisch – chemischen Parametern ab : | ||||||||
|
Die Art und Weise und die Wichtung der Abhängigkeiten sind jedoch unterschiedlich.
| B |
Es sind alles vergleichende Messverfahren, d.h. die Zielgröße ist mit der physikalischen Messgröße nicht identisch. |
Unterschiede:
| Der
Hauptunterschied ist, dass bei den integralen Verfahren alle
Informationen in einem einzigen Messwert enthalten sind, während
bei den spezifischen Methoden mehrere Informationen
nebeneinander (Spektren) vorliegen. |
|
| Vorteil der spezifischen Verfahren ist es deshalb, dass mehrere Zielgrößen, z.B. Konzentrationen, nebeneinander gemessen werden können. Nachteil ist es, dass diese Verfahren ohne ein Mindestmass an mathematischer Verarbeitung nicht eingesetzt werden können. |
Bei den integralen Verfahren ist es genau umgekehrt.
|
Nachteil
ist es, dass nur eine einzige Zielgröße ermittelt werden kann.
Welche, das ist egal. Ein großer
Vorteil ist es
jedoch, dass bei Einsatz dieser Messverfahren sofort Messwerte
zur Verfügung stehen, und das in Echtzeit und mit einer hohen
Messpunktdichte (Abstand in der Regel 1 Sekunde). D.h. beim
Einsatz des Verfahrens im Labor, Technikum oder Prozess steht
sofort eine Trendkurve bereit. Das führt in der Regel
dazu, dass die Prozesse sofort besser verstanden und damit
optimiert werden können. Genau das hat allerdings auch dazu
geführt, dass oftmals die in den Messwerten enthaltenen
Informationen gar nicht herausgeholt werden – ja z.T. gar keine
Temperaturkompensation durchgeführt wird. |
| Bei den spezifischen Verfahren ist es selbstverständlich, dass ein mehr oder minder großer Kalibrierungsaufwand betrieben werden muss – der oft in die Kostenbereiche des Messgerätes geht. Bei den integralen Verfahren ist dies nicht selbstverständlich ! |
Streng genommen können für eine quantitative Auswertung die integralen Verfahren nur zur Analyse von Zweistoffgemischen eingesetzt werden. Das wird in der Praxis aber dadurch relativiert, dass unterschiedliche Konzentrationen auftreten können, dass die Messeffekte der einzelnen Komponenten sehr unterschiedlich sein können und vor allem dass chemische Reaktionen in streng stöchiometrischen Verhältnissen ablaufen. Eine zusätzliche Information liefert auch immer die Steigung der Trendkurve. Weitere Informationen liefert die Prozesstechnologie, die in eine Auswertung einbezogen werden können.
D.h. speziell zur Verfolgung von chemischen und physikalischen Reaktionen ist in der Regel der Einsatz eines integralen Verfahrens ausreichend, da „nur“ der Weg verfolgt werden soll, auf dem die Reaktion vom Start zum Reaktionsende geht. Und hier ist besonders das Schallverfahren prädestiniert, da es kaum Grenzen bezüglich Stoff, Messort und Sensormaterial gibt.
Durch Kombination von integralen Messverfahren kann Prozessanalytik auch in Mehrkomponentensystemen betrieben werden. Folgende Kombinationen sind möglich und wurden auch schon eingesetzt: Ultraschall – Dichte, Ultraschall – Brechzahl, Ultraschall – Leitfähigkeit, Brechzahl – Leitfähigkeit. Diese Kombinationen sind in der Regel deutlich kostengünstiger als spezifische Messverfahren.
Die komplexe Betrachtungsweise und Lösung von sehr komplexen Aufgaben setzt voraus, dass mehrere. z.T. sehr viele Daten und Informationen miteinander verknüpft werden müssen. Dazu hat MAT gemeinsam mit seinem Kooperationspartner AKROBIT die Software - Familie| MAT WinControl. |
geschaffen. Unter Nutzung der entsprechenden Datenerfassungsanlagen können die Informationen aller eingesetzten Analysensysteme und Sensoren digital übernommen und verarbeitet werden.
Eine Auswahl der eingesetzten Messverfahren und Sensoren wird nachfolgend gezeigt:
| Schallgeschwindigkeit | Download |
| Schallgeschwindigkeit – Brechzahl | Download |
| Viskosität | Download |
| Leitfähigkeit | Download |
Für Aufgabenstellungen, zu deren Lösung keine kommerziellen Sensoren verfügbar sind, erfolgen eigene Entwicklungen durch MAT. Beispiel ist die Entwicklung von Ultraschall – Sensoren aus PVDF :
| Ultraschall – Tauchsensor aus PVDF | Download |
| Ultraschall – Messküvette aus PVDF | Download |
Auch Ultraschall – Sensoren nach dem clamp-on-Verfahren (Anbringung außen auf die Rohrleitung, analog der Ultraschall - Durcflussmessung) sind zur Lösung von Analysenaufgaben geeignet :
| Ultraschall – clamp – on – Verfahren | Download |
Vielfältige und neue Möglichkeiten bei der Entscheidungsfindung und bei Entwicklungsarbeiten im Labor sind durch Kombinationen von Messverfahren möglich. Beispiel ist die Kombination Schallgeschwindigkeitsmessung – Dichtemessung – Brechzahlmessung:
| Kombination Messverfahren Labor | Download |
Weitere Möglichkeiten werden in der Rubrik Anwendung aufgezeigt.
Energieeffizienzmesstechnik
Die Energieeffizienzmesstechnik ist als stationäre Messtechnik sowie als mobile Messtechnik (für Testmessungen) verfügbar. Folgende Einzelkomponenten werden eingesetzt :
| Öl – Durchflussmessung | mit Impulsausgang |
| Gas – Durchflussmessung | mit Impulsausgang |
| Wasser – Durchflussmessung | mit Impulsausgang / Stromausgang |
| Kaltwasserzähler | mit Impulsausgang |
| Warmwasserzähler | mit Impulsausgang |
| Temperaturmessungen | |
| Sauerstoffmessung Abgas | |
| Elektroenergiemessung | mit Impulsausgang |
| Abtastkopf für Elektroenergiemessung | mit Impulsausgang |
| Datenerfassungsanlage | mindestens 9 Eingangskanäle |
| Software MAT Energy |
| Technik Energieeffizienzmessung |
Abgas - Analytik
| Technik Abgas - Analytik |