IMETER bietet die genaueste Dichtemessung

und den allgemeinen Zugang dazu -
 "Allgemein" bedeutet inklusive aller Spezialität.

Bei Fragen der Identität, zu Gehalt, Reinheit, Stabilität oder Fragen zur Struktur - dafür ist eine genaue Dichtemessung erforderlich.  
<neben der hier thematisierten hydrostatischen Dichtemessung bietet IMETER die Gaspyknometer-Methode>
 

Die Dichte von Stoffen ist eine grundlegende Information. Die spezifische Masse von Stoffen oder individuellen  Körpern wird im technischen Umfeld mit unterschiedlichen Zielsetzungen bestimmt. Genauere Bestimmungen sind angezeigt, um zwischen Volumen und Masse (Gewicht) eine tragbare Relation zu erhalten. Kaum je zu genau kann eine Messung sein, wenn Fragen der Identität, Reinheit, Gehalt, Einheitlichkeit bzw. Homogenität oder Fragen zur Struktur geklärt werden sollen.
Für Dichtemessungen deckt IMETER die Anwendungsbereiche weitgehend ab, wobei auf dem genauen Messen das Augenmerk liegt.
Als universelle, zerstörungsfreie und quasi Null-CO2- Methode zur Prüfung von Materialien oder Körpern (z.B. Gussteile: Prüfungen auf Lunker) liefert IMETER mit der Angabe von Masse und Körpervolumen Aussagen über die Einheitlichkeit bzw. Produktkonstanz. Die Dichte kann als Indikator anzeigen, ob weitere Prüfungen angezeigt sind. Für die Identitätsklärung mag die Dichtebestimmung zusätzliche Methoden nicht ersetzen, sie ist jedoch eine der wirklich wichtigen Kategorien, die eben auch über einen Körper und bzw. ein Material insgesamt Auskunft gibt. Es ist die Aussage zum "Insgesamt", das andere Analysemethoden kaum mit vergleichbarer Präzision und Bedeutung leisten können.
 

In Abb.1 ist der typische Aufbau skizziert. Die Besonderheit der IMETER-Methode ist die Eliminierung der unkalkulierbaren Kraftwirkungen durch Effekte der Aufhängung und auch die Justierbarkeit der Wägezelle während des Messprozesses. Dafür wird die Positioniereinrichtung (Plattform) gebraucht.

Einfache Messungen können anders konfiguriert werden, in einfacheren Gefäßen z.B.. Gleichwohl kann die Technik der Kalibrierungsübertragung - d.i. die abwechselnde Messung einer Probe und Messung der Dichte der Flüssigkeit. -- Es kommt auf die Dichte des Messfluids wesentlich an, sie ist der Massstab. Und so wird die Kalibrierung des Flüssigkeits-Dichtemesskörpers (der ideal sein kann) auf die Probe übertragen, deren Dichte dann fast exakt genauso definitiv ist.
Das Bild (Abb.2) zeigt einen zu Abb.1 analogen Aufbau einer Messung im IMETER.  Die Abb.3, darunter, zeigt eine ähnliche Messsituation aus der Nähe.

Neben Maschinenbau, Verfahren und Technik, sind die erheblichen Quantensprünge der Software textuell kaum zu vermitteln. Die Nützlichkeit einer Grundfunktion oder -Automation sei an einem Beispiel gezeigt: Die Messung von Dichte und Ausdehnungskoeffizient von PTFE (Teflon). Man läst ein Messprogramm ablaufen. Das steuert die Bewegungen der Plattform, führt die Wägungen aus, bedient das Rührwerk, liest die Temperatur ab, steuert den Thermostaten etc.. Genau genommen hat der Anwender nur am Anfang, beim Start und mit dem Einsetzen der Probe etwas zu tun. Der Rest ist Automatik. Ein anderer Teil der Software bildet ab, was der Fall ist, dokumentiert die Messung und erzeugt dabei unter anderem Diagramme. Abb.4 zeigt den Verlauf der Dichte mit der Temperatur; Abb.5 gibt das Volumen des Prüfkörpers wieder, Abb.6 zeigt die relative Dichteänderung und ihren Differenzenquotient über die Temperatur an (Teflon: 19°C!), Schließlich Abb.7, die über die Messdauer und den Temperaturverlauf informiert.

Abb.4: Die Kreismarken zeigen die einzelnen Dichtemesswerte bei bestimmten Temperaturen (mehrere je Temperaturstufe). Zwischen 15 und 20°C ändert sich die Proportionalität. (19°C: Phasenumwandlung von trikliner zu hexagonaler Kristallform). Die rot schraffierte Fläche ist die Abbildung des Erwartungsbereichs der Dichte eines Stoffes ähnlicher Dichte (NaCl - die Software schlägt so etwas vor) im Ausmaß der Resultattestreuung (zu einem Ausgleichspolynom) und der Fehlerfortpflanzung aus den Sensorkennwerten und dem Probenvolumen.

Abb.5: ... die Auftriebsmessung liefert primär das Volumen der Probe - das Diagramm zeigt die Abhängigkeit des Volumens von der Temperatur. (Bei isothermen Messungen erfolgt die Skalierung auf Zeitachsen)

Mit seiner patentierten Technik bietet IMETER nicht nur die genaueste verfügbare Dichtemessung. Sie ist ungeheuer vollständig und vergleichsweise einfach zu handhaben!

Sie können ein ganz genau auf Ihre Zwecke eingestelltes IMETER erwerben, eingerichtet für einfache Handhabung, mit passender Spezifikation, Zubehör und Bedienung.
Sie können auch Dichtemessungen bei uns bestellen (►Angebote).

Abb.1: Prinzip der IMETER Feststoff Dichtemessung. "Die Probe erscheint um soviel leichter, wie das durch sie verdrängte Volumen der Flüssigkeit wiegt". (Der Aufbau erlaubt die Auslöschung der Aufhängungseffekte und die Justierung der Wägezelle innerhalb einer Messung).

Abb.2: IMETER bei der Messung der Dichte eines Granulats. Die Schläuche versorgen das Temperiergefäß, in dem das Messfluid sich befindet und die Probe, die in einer Quarzschale gemessen wird.

Abb.3: Behälter (temperierte Messzelle) mit Flüssigkeitsdichte-Messkörper. Er wird durch die Festkörperdichtemessung eingemessen.

Abb.6: Relative Dichteänderung (rot) mit Bezug zum Wert bei 25°C und Differenzenquotient (blau) in Abhängigkeit von der Temperatur. (Damit Messungen an verschiedenen Materialien durch übereinander legen der Diagramme verglichen werden können, erfolgt sie Normierung auf 100% und 25°C Bezugstemperatur)

Abb.7: Zeit und Temperaturverlauf - die meiste Zeit wird zum Temperieren benötigt.

Die Dichte von festen Stoffen wird nach dem Auftriebsverfahren bestimmt. 
(hydrostatische Methode, archimedisches Prinzip).
Die Messung beruht auf zwei Verfahrensschritten,  der Massebstimmung (durch Wägung) sowie der Volumenbestimmung durch Wägung der Flüssigkeitsverdrängung als Auftrieb. Der Clou mit IMETER ist die Fehlerfreiheit des Verfahrens. Daher können Messungen sehr genau durchgeführt werden. - Die Methode ist nicht anwendbar, wenn keine Flüssigkeit gefunden wird, die eine Probe nicht auflöst, quillt oder chemisch angreift. Für Stoffe, die in allen Flüssigkeiten schwimmen, kann die Dichte durch erzwungenes Tauchen gemessen werden.

       IMETER - Dichtemessung (mit der Standardsensorik)

¨      Volumenauflösung 0.1µL  Reproduzierbarkeit 0.2µL.
(bzgl. der Verwendung von Wasser. Die tatsächliche Messauflösung der Dichte ergibt sich aus dem Volumen der Prüfmasse sowie der Dichte und Wärmedehnung der Messflüssigkeit. Flüssigkeiten höherer Dichte verbessern die Auflösung)

·         Probenformen
 - Kompakte Körper, Granulat, Pulver, poröse Materialien, Pasten und Flüssigkeiten.  
   (Beispielmessungen: Gips Pulver.pdf, Honig.pdf, Vaseline.pdf)

·         Reinheits- / Gehalts- Bestimmung
- für binäre Mischungen. Mit Berücksichtigung von Mischungskoeffizienten.
 (Beispielmessungen: Gold-Silbergehalt.pdf, Kochsalz-Wasser.pdf)

·         Wärmedehnung, (Thermo-)Dilatometrie
- kubische thermische Ausdehnungskoeffizient
 (Beispielmessungen: Plexiglas.pdf, Edelstahl.pdf, Eis.pdf)

·         Zeitliche Volumenänderung (Tempo-)Dilatometrie
- Quellung, Bulkverhalten von Pulvern in Messflüssigkeiten mit Zusätzen (Adsorption/Desorption).

·         genaueste und sicherste Dichtemessung
- Eliminierung systematischer Fehler und Nullpunktdriftungen (Meniskusauslöschung, Differenzwägung, in-Process-Justierungen), Übertragungstechnik von Volumennormalen auf Probenvolumen durch alternierende Fest/Flüssigkeitsdichtemessung, Mittelwertsmessungen.  (z.B. 10ppm: Aluminium.pdf)

·         Ergebnisdarstellung, Automatisch ausgegebene Eigenschaften
- Trendanalysen, vollständige Rückkopplung (Bericht)
- Stoff- und Körpereigenschaften: Dichte, Temperaturkoeffizienten, zeitliche  Veränderung, relative Dichte, Wichte, spezifisches Gewicht,  spezifisches Volumen sowie Masse, Gewicht, Volumen, Litervolumen.
 

Mit der patentierten Technik bietet IMETER die genaueste Dichtemessung - zumindest für reale Proben.  Die beiden Diagramme unten, zeigen, normiert übereinander gezeichnete, Resultate von fünf Messungen zum Vergleich der Ausdehnungskoeffizienten.

Zum Ausdehnungskoeffizient -  (Zusammenschau der Beispiele)

(links) rot = Silizium, grün = Edelstahl, schwarz = Aluminiumwerkstoff;
(rechts) zusätzlich eingeblendet, ocker = Plexiglas (PMMA), violettrosa = Teflon (PTFE), türkis = Vaseline.

Für die Ergebnisse wurden jeweils mehrere Dichtemessungen zwischen 0 und 40°C durchgeführt. Bemerkenswert ist, dass solche Messungen über viele Stunden hinweg vollautomatisch ablaufen, - die Temperierungen durchführen, die Waage justieren (...).   Beachten Sie dazu bitte die Anwendungsbeispiele im nächsten Abschnitt, darin sind auch diese Beispiele erklärt.

Spezifische Vorteile

Für Anwender im QS Bereich ist die Validierbarkeit ein sehr wichtig Punkt, auch dass die Komponenten (Temperatur-, Kraft- Messung) einzeln für sich, als auch zusammen überprüft werden können (und das äußerst einfach), besonders aber, dass das Messprinzip außer Zweifel steht, dass Resultate rückführbar sind und Messungen mit detaillierter Benutzerführung ausgestaltet werden; dass die Handhabung robust ist und Ergebnisse in hoher Präzision ohne Anspruch an Anwenderqualifikation und mit sehr geringem Zeitbedarf hervorgebracht werden. Das meiste macht IMETER als - ereignisgesteuerter Fertigungsautomat - ohnehin automatisch (z.B. die kritischen Punkte, wie Sicherheit der Temperierung abzuwarten und gerechte Messwerte akquirieren, alle Rechnungen übernehmen und Prüfberichte erzeugen). Ein Expertensystem, wo der Experte nicht davor sitzen muss, sondern eingebaut ist. -- Auf jeden Fall ist die Reinheits- bzw. Gehaltsbestimmung eine sehr hilfreiche und einfach zu nutzende Zusatzfunktion, gelingt es sogar Pulver, viskose Flüssigkeiten, Gemenge, Legierungen und ggf. sogar Feuchtigkeit zu bestimmen. Und das eigentlich recht einfach.
 

      Für Anwender in der Forschung ist die Transparenz von Aktionen, Rohdaten und Resultaten nicht unbedeutend, und dass die IMETER-Dichtemessung als Formalismus funktioniert, die im entsprechenden Kontext mit der Expertise des Anwenders ausgefüllt werden kann.

Diagramm: klare, einfach begreifbare Ergebnisdarstellung.
 

     IMETER ist ein Vademekum für die mechanische Mess-/Prüf- und Steuerungstechnik, es enthält die Formeln und es verfügt über die Gestaltungsmittel, um Abläufe und Zubehör passgenau mit den Anforderungen zusammenzuführen.

Begriffe und Informationen zum Thema Dichte
(Flüssigkeiten, Körper und Feststoffe)

1. Dichte

2. Ausdehnungskoeffizient

3. Kompressibilität

4. Mischungsdichten

5. Bestimmungsmethoden

6. Präzision

7.  IMETER - Methode

8.  Formeln (hydrostatisch)  

   Die Meniskuseliminierung

   Zu Probenvolumen und Fehler