Es werden die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von spezifischen und integralen Messverfahren dargestellt. In den integralen Messgrössen können u.a. eingesetzt werden bei

• Konzentrations- und Dichtemessungen
• Umsatzbestimmung bei chemischen, physikalischen und biologischen Reaktionen
• Kontrolle und Steuerung von Kristallisationsprozessen
  

Speziell das Ultraschallverfahren ist bei vielen potentiellen Anwendern nicht bekannt. Dabei gibt es für einige Reaktionen – z.B. Polymerisations- und Kristallisations-reaktionen – nahezu keine Alternativen.

Die Online- oder Inline - Prozesskontrolle erhält einen immer höheren Stellenwert. Bei der Messung der Zusammensetzung von Stoffgemischen und deren Konzentration (Prozessanalytik)besteht grosser Nachholbedarf.
Das Problem bei der Inline - Prozessanalytik ist, dass ein umfangreiches Know-how über das Messverfahren, den Stoff und die Verfahrenstechnik vorhanden sein und miteinander verknüpft werden muss.
Spezifische und integrale Messverfahren haben Gemeinsamkeiten und Unterschiede, die letztlich die Auswahl und die Anwendung bestimmen.
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.

Am Beispiel eines Labor – Reaktors wird dies deutlich gemacht:
Es werden zwei Stoffströme zusammengeführt – eine wässrige Lösung der Komponente A und der Komponente B. Die Komponenten reagieren miteinander.

Es soll entschieden werden, ob die Reaktion verfolgt werden kann und ob die Konzentrationen der Komponenten ermittelt werden können.
Es werden zwei Messverfahren eingesetzt: die Messung der Schallgeschwindigkeit und der Brechzahl. Durch die Kombination beider Verfahren und Verknüpfung von Schallgeschwindigkeit, Brechzahl, Temperatur und Konzentration sind beide Konzentrationen ermittelbar (grüne Kurve: Schallgeschwindigkeit, blaue Kurve: Brechzahl). Notwendig ist jedoch die Ermittlung der Schallkennlinien und Brechzahlkennlinien bei mindestens 4 verschiedenen Temperaturen.

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Der Vortrag informiert über die grundlegenden Eigenschaften des Messverfahrens in den verschiedenen Anwendungsbereichen.

Die zu berücksichtigen Messbedingungen werden beschrieben und an dem Beispiel der Gasblasenbildung auf einige Probleme eingegangen.

Messanordnungen zur Bestimmung von Schallgeschwindigkeit und Dichte sowie von Schallgeschwindigkeit und Leitfähigkeit im Inline-Verfahren werden beschrieben.

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Der Vortrag befasst sich mit dem Einfluss der Gasblasen (und deren Bildung) auf die Schallausbreitung in mehrphasigen, flüssigen Systemen.
Ziel der Arbeiten war die Extraktion signifikater Signalmerkmale bei Anwesenheit von Blasen und die die Bestimmung quantitativer Zusammenhänge.

An einem hydraulischen, experimentellen System wurde der Einfluss der Blasen auf die Signalform, die Amplitude und die Frequenz systematisch beobachtet.

Mit Hilfe der sog. Wavelettransformation kann die Anwesenheit von Gasblasen ermittelt und so entstandene fehlerhafte Messungen erkannt werden.

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Universität Paderborn
Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik
Elektrische Messtechnik
Warburger Straße 100
D- 33098 Paderborn

Die Online-Feuchteüberwachung ermöglicht die präventive Wartungsplanung und vermeidet ungeplante Ausfallzeiten, Präventivmaßnahmen sind besser als die Schadensbehebung.

Dier Wasseraufnahmefähigkeit von Schmierölen ist temperaturabhängig und wird im i. a. in ppm angegeben, interessant in der Parxis ist aber die Wasseraktivität, d.h. der Anteil des "Freien Wassers", das vom VAISALA-Messgerät erfasst wird.

Freies Wasser verhindert die Bildung einer geschlossenen Ölschicht auf Metalloberflächen und reduziert damit die Schmiereigenschaften des Öls.
Der Detektor wirkt als kapazitiver Sensor. Ein spezieller, sehr dünner Polymerfilm (1 mm) wirkt als Dielektrikum, deren DK durch die Anwesenheit von dipolaren Wassermolekülen verändert wird.

Die Überwachung von Transformatorenöl ist eine besonders interessante Applikation, um die Betriebssicherhait von Hochspannungsanlagen zu gewährleisten.

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Im Beitrag wird ausführlichauf die Problematik der Ölalterung in Otto- und Dieselmotoren eingegangen.
Charakerisierende Kennwerte für die Ölalterung sind insbesondere die

• Viskosität
• Dielektrizitätskonstante
• elektrische Leitfähikeit
  

Das vorgestellte Konzept der kontinuierlichen Schmierstoffüberwachung beruht auf der Verwendung nur eines einzigen, speziell entwickelten Schwingquarzes zur Bestimmung aller oben genannten drei physikalischen Parameter (bei unterschiedlichen Frequenzen).
Das Messsystem LUBRICON ermöglicht eine auf das individuelle Aggregat bezogene Optimierung der Ölwechselintervalle und gleichzeitig eine Erhöhung der Betriebssicherheit im Sinne der Schadensprävention.

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Der Beitrag befasst sich mit der Mediencharakterisierung mit Hilfe der Dielektrizitätskonstanten (DK), deren Möglichkeiten noch besser genutzt werden können.
Neben anderen physikalischen Methoden wie Ultraschall ist die DK-Bestimmung für Inline-Analytik von zunehmender Bedeutung. Nach den mehr theoretischen Betrachtungen über die verschiedenen Polarisierungsarten von Molekülen in elektrischen Feldern, wird der heutige Stand der Messtechnik kurz beschrieben.
Anschließend wird der experimentelle Aufbau für die DK-Messung mit der Impedanzspektroskopie dargestellt. Verschiedene Flüssigkeitssysteme werden auf ihre Detektierbarkeit untersucht.
Die jeweiligen Signalveränderungen bei Durchfluss- und Füllstandsmessungen können zur qualitativen Medienerkennung herangezogen werden.
Der Einfluss von Gasblasen aud Korrelationsmessungen wird untersucht.

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ifak - Institut für Automation und Kommunikation e.V. Magdeburg
Herr Dr.-Ing. Jörg Auge
Steinfeldstraße 3
D- 39179 Barleben

Das Forschungsvorhaben Impedanzspektroskopie untersucht theoretisch und experimentell das Übertragungsverhalten der hochfrequenten Signale und deren Eliminierung aus dem Rauschuntergrund durch die Sinusregression.

Ziel der Entwicklung ist ein prozesstauglicher Impedanzanalysator. Phase und Betrag des Frequenzspektrums werden durch Korrelation mit Auswertealgorithmen ermittelt.

Mit dem universellen Impedanzwandler werden die DK-Werte verschiedener Flüssigkeiten bestimmt.

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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Institut für Mikro- und Sensorsysteme
Dipl.-Ing. Steffen Doerner
Universitätsplatz 2
D- 39106 Magdeburg

Der Vortrag beschreibt zunächst die Ziele analytischer Untersuchungsmethoden und deren daraus folgenden praktisch verwertbaren Informationen. Im Weiteren wird auf die Unterschiede zwischen Labor- und Prozess-Analytik eingegangen. Die Prozessanalytik verlangt ein integriertes, ausgewogenes Konzept zum erfolgreichen Monitoring.

Im Zentrum steht die Anwendung verschiedener Analysenmethoden

• Kaloremetrie
• Raman Spektronmetrie
• Lichtstreuung
• Ultraschall
• NMR

auf die Kontrolle des Polymerisationsprozesses.

Besonders ausführlich wird über die Möglichkeiten und Grenzen der Kalomeritrie und der Raman Spektroskopie berichtet.

Erfolgreiche Prozesskontrolle führt zu Vorteilen bei

• Kosten
• Anlagensicherheit
• Produktqualität
• Know how

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Wacker Polymer Systems GmbH
Herr Dr. Wolf-Dieter Hergeth
P.O. Box 1560
D-84483 Burghausen

Optische Sensoren werden in vielfach zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen eingesetzt.

Mit Filtern wird der entsprechende Spektralbereich im Spektrometermodul selektiert.

Zu berücksichtigen ist bei der Transmission des Lichtes in der Substanz die "optische Weglänge", die seine "optische Dichte" und damit den Brechungsindex berücksichtigt. Die Schwächung des Lichtes (Extinktion CU) auf diesem Weg führt zu einem stoffspezifischen, charakteristischen Spektrum, gemessen z.B. mit dem Sensor AS 16-N.

Feststoffe beinflussen den Streuuntergrund des Spektrums und können z.B. mit einem 2-Sensor-Verahren spektrometrisch erfasst werden.
Trübungen beeinflussen das Absorptionverhalten in verschiedener Weise: nichtlinear im UV-Bereich, linear im sichtbaren und NIR-Bereich.

Der Filterwechsel ist in einfacher Weise am Sensor auzuführen.

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optek-Danulat GmbH
Emscherbruchallee 2
D-45356 Essen
Germany