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Kalibrierung von Leitfähigkeitssensoren für Anwendungen in Rein- und Reinstwasser

Leistungsangebot
Der an der PTB entwickelte primäre Messplatz ist speziell für Leitfähigkeitsmesszellen konzipiert, die in geschlossene Rein- und Reinstwasserkreisläufe integriert werden. Der Messbereich reicht von Reinstwasser (0,055 µS⋅cm-1) bis zu ca. 150 µS⋅cm-1. Die Kalibrierung erfolgt derzeit nur bei 25 °C. Die relative Standardmessunsicherheit beträgt 0,25 %. Wir kalibrieren üblicherweise die Leitfähigkeitsmesszellen zusammen mit den zugehörigen Messgeräten. Wir können aber auf Wunsch auch nur die Messzelle und ihre Abhängigkeit von der Messfrequenz charakterisieren. In diesem Fall messen und bewerten wir ein Impedanzspektrum der Messzellen, um die optimale Messfrequenz und ihre Abhängigkeit von der Leitfähigkeit zu bestimmen.

Messprinzip
Der Messplatz besteht aus einem geschlossenen Wasserkreislauf, der aus einer kommerziellen Anlage zur Reinstwasseraufbereitung gespeist wird. Durch die Zugabe einer Elektrolytlösung kann die Leitfähigkeit im Kreislauf eingestellt werden. Die Leitfähigkeit im Kreislauf wird mit einer an der PTB entwickelten primären Zelle gemessen. Der gesamte Kreislauf befindet sich in einer temperierbaren Box, die mit Argon geflutet ist, um die Veränderung des eingestellten Leitfähigkeitswerts durch gelöstes Kohlendioxid zu vermeiden.

 

 

Die primäre Leitfähigkeitsmesszelle besteht aus zwei unterschiedlich langen, inneren Zylinderelektroden und einer zylindrischen Außenelektrode, die beide Innenelektroden konzentrisch umschließt. Zwischen jeder Innenelektrode und der Außenelektrode wird jeweils ein Impedanzspektrum aufgenommen, aus dem der Widerstand der Lösung im Volumen zwischen Innen- und Außenelektrode abgeleitet werden kann. Die Messung an unterschiedlich langen Elektroden erfolgt, um Streuimpedanzen an den Elektrodenenden rechnerisch eliminieren zu können. Die Zellkonstante wird über präzises Vermessen der Zellgeometrie bestimmt. Alle in die Bestimmung der Leitfähigkeit eingehenden Messwerte sind auf das SI zurückgeführt, sodass auch die daraus berechnete Leitfähigkeit auf das SI zurückgeführt ist.


Eine Kundenmesszelle wird in Serie zur primären Messzelle integriert. Beide Zellen messen daher gleichzeitig die Leitfähigkeit desselben Wassers, das somit als Transfernormal für die Kalibrierung dient und die Anbindung, der vom Kundengerät gemessenen Leitfähigkeit an das SI sicherstellt.