Dichtemessgeräte

Digitale Dichtemessgeräte (Messgeräte für das spezifische Gewicht) nutzen ein U-förmiges Hohlglasrohr, das in Schwingung versetzt wird (Biegeschwinger). Die Schwingungsfrequenz des mit der Probe gefüllten Rohrs wird gemessen. Diese Frequenz ändert sich, wenn das Rohr mit der Probe gefüllt wird: Je grösser die Masse der Probe, desto niedriger die Frequenz. Die Frequenz wird gemessen und in die Dichte umgerechnet. In der Tischausführung verfügen digitale Dichtemessgeräte darüber hinaus über ein eingebautes Peltier-Thermostat zur Regelung der Probentemperatur.

Weitere Informationen zur Dichtemessung, zu ihrer Definition, zur Gleichung, zu Einflüssen und mehr finden Sie hier.

Die Begriffe Messgerät für spezifisches Gewicht und Dichtemessgerät beziehen sich auf dasselbe Instrument. Je nach Land oder Region, in der sie verwendet werden, werden unterschiedliche Begriffe verwendet. Dieses Instrument verwendet die Biegeschwinger-Technologie, um das spezifische Gewicht, die Dichte oder verwandte Werte einer flüssigen Probe zu messen. Diese Messung wird automatisch durchgeführt, wodurch der Einfluss des Bedieners reduziert und die Wiederholbarkeit verbessert wird.

Die Dichte einer Lösung kann manuell oder digital gemessen werden. Detaillierte Informationen zur Dichtemessung mit Pyknometern, Hydrometern und digitalen Dichtemessgeräten finden Sie in unserem Leitfaden 3 Möglichkeiten der Dichtemessung.

Manuelle Methoden wie Pyknometer und Hydrometer sind zur Bestimmung der Dichte und verwandter Werte weit verbreitet, z. B. spezifisches Gewicht, Alkoholgehalt, BRIX, API-Grad, Baumé, Plato etc. Obwohl diese Methoden einfach und kostengünstig sind, ist bei jedem Schritt der manuellen Verfahren grosses Fachwissen erforderlich. Dadurch werden häufig die Genauigkeit sowie die Zuverlässigkeit der Resultate beeinträchtigt.

Ein Pyknometer ist ein Glasgefäss mit einem definierten Volumen. Das Gefäss wird ohne Probe (M1) gewogen, dann mit der Probe gefüllt und erneut gewogen (M2). Die Differenz zwischen M1 und M2 dividiert durch das Volumen des Gefässes ergibt die Dichte einer Probe.

Ein Hydrometer ist ein Glaskörper, der in die Probe getaucht wird. Nach einer kurzen Äquilibrierungszeit schwimmt der Körper in einer bestimmten Tiefe. Je höher die Dichte der Probe, desto niedriger ist die Eintauchtiefe des Hydrometers. Das Äquilibrierungslevel zeigt die Dichte an.

Ein Dichte-Kit wird zusammen mit einer Waage verwendet. Ein Glaskörper mit einem definierten Volumen wird in Luft gewogen (M1), in die Probe eingetaucht und in der Probe erneut gewogen (M2). Die Differenz zwischen M1 und M2 (Auftrieb) dividiert durch das Volumen des Glaskörpers ergibt die Dichte einer Probe. Es kann auch ein Spezialhalter verwendet werden, um die Dichte von Feststoffen mithilfe einer Referenzflüssigkeit (Wasser, Ethanol oder benutzerdefinierte Flüssigkeit) zu messen.

Digitale Dichtemessgeräte, auch als Messgeräte für das spezifische Gewicht bezeichnet, sind als Ausführung für den Tischbetrieb und als tragbare Variante erhältlich. Sie nutzen die Biegeschwinger-Methode, um die Dichte einer Probe in kurzer Zeit sehr genau zu messen. Ein Hohlglasrohr schwingt mit einer bestimmten Frequenz. Diese Frequenz ändert sich, wenn das Rohr mit der Probe gefüllt wird: Je grösser die Masse der Probe, desto niedriger die Frequenz. Die Frequenz wird gemessen und in die Dichte umgerechnet. In der Tischausführung verfügen digitale Dichtemessgeräte darüber hinaus über ein eingebautes Peltier-Thermostat zur Regelung der Probentemperatur.

Weitere Informationen zu digitalen Dichtemessgeräten und deren Vergleich mit manuellen Methoden finden Sie in unserem Vergleich verschiedener Messtechniken.

Das typische Volumen eines U-förmigen Hohlglasrohres, das als Messzelle in einem digitalen Dichtemessgerät verwendet wird, liegt bei ca. 1 mL. Für eine problemlose Befüllung wird ein grösseres Volumen empfohlen. In der Regel werden 3 bis 5 mL mit einer Spritze verwendet, um einen Teil des Ablaufschlauchs ebenfalls mit der Probe zu füllen.

Dies ist abhängig von dem Temperaturunterschied zwischen der Probe und der Messzelle sowie vom Probentyp. Darüber hinaus spielt die erforderliche Genauigkeit der Messung eine Rolle. Die Messzeit kann von einigen Sekunden mit einem tragbaren digitalen Dichtemessgerät ohne Temperaturregelung bis zu 2 bis 5 Minuten mit einem Instrument für den Tischbetrieb mit aktiver Temperaturregelung reichen.

Dichtemessgeräte, auch als Messgeräte für das spezifische Gewicht bezeichnet, werden mit Luft und Wasser bei einer bestimmten Messtemperatur justiert. Diese Temperatur wird mit einem Peltier-Element geregelt, das die Messzelle auf eine bestimmte Temperatur (z. B. 20 °C) abkühlen oder aufheizen kann. Zunächst wird die Frequenz der mit Luft gefüllten Messzelle gemessen. Diese Frequenz wird dem Dichtewert von Luft zugeordnet. Danach wird die Messzelle mit Wasser gefüllt und die Frequenz der mit Wasser gefüllten Messzelle wird gemessen. Diese zweite Frequenz wird dem Dichtewert von Wasser zugeordnet. Diese Zweipunktjustierung kann auch mit Luft und einem Standard oder mit zwei Standards für unterschiedliche Dichtebereiche vorgenommen werden.

Erfahren Sie mehr über die Justierung Ihres digitalen Dichtemessgeräts.

Diese Dichtemessgeräte wurden ursprünglich für die Messung homogener Flüssigkeiten entwickelt. In der Praxis werden auch viele andere Proben mit gutem Erfolg gemessen. Wenn die Probenviskosität durch Erhitzen auf die Pumptemperatur auf unter 36 000 mPa*s gesenkt werden kann (z. B. Paraffin), kann die Dichte mit einer beheizten Automatisierungseinheit wie dem SC1H oder dem SC30H sogar vollautomatisch gemessen werden. Proben mit höherer Viskosität können manuell gemessen werden, wenn sie in eine Spritze gefüllt werden können, ohne Lufteinschlüsse zu hinterlassen und falls der Bediener diese Proben dann mit kontrollierter Geschwindigkeit durch ein schmales, ca. 15 cm langes Rohr, herausdrücken kann. Proben, die das U-Rohr der Messzelle angreifen (z. B. Flusssäure, Flüssigkeiten oder Pasten zum Ätzen von Glas), sollten nicht mit diesen Dichtemessgeräten gemessen werden.