Arbeitsweise Und Systemaufbau; Messprinzip; Messeinrichtung - Endress+Hauser Nanomass Gas Density Technische Information

Messprinzip

Messeinrichtung

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Arbeitsweise und Systemaufbau

Ein in Resonanzschwingung versetzter Mikrokanal dient als Basis für das Messverfahren. Der Mikro-
kanal ist Teil eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS). Der Mikrokanal ist in einem internen
Bypass eingebaut. Fließt Messstoff durch das Messgerät, wird durch die Bypassanordnung ein Druck-
gefälle über den Mikrokanal erzeugt, wodurch der Messstoff in den Mikrokanal gelangt.
Dichtemessung
Die Dichtmessung erfolgt durch die Eigenfrequenzbestimmung des Mikrokanals. Die resultierende
Eigenfrequenz des Mikrokanals hängt dabei von der Masse bzw. der Dichte des Messstoffes im Mikro-
kanal ab. Je größer die Messstoffdichte ist, desto kleiner ist die Eigenfrequenz. Die Eigenfrequenz ist
somit eine Funktion der Messstoffdichte.
f = Eigenfrequenz, E ⋅ I = Rohrsteifigkeit, ρ
schnitt
Temperaturmessung
Zur rechnerischen Kompensation von Temperatureffekten wird die Temperatur des Mikrokanals
erfasst. Dieses Signal entspricht der Messstofftemperatur im Mikrokanal und es steht zudem als Aus-
gangssignal zur Verfügung.
Druckmessung
Aufgrund der großen Druckabhängigkeit der Gasdichte wird der Druck während der Dichtemessung
durch einen Drucksensor erfasst. Der Druck steht zudem als Ausgangssignal zur Verfügung.
Abgeleitete Messgrößen
Aus gemessener Dichte, Temperatur und Druck können eine Normdichte sowie die mittlere Molmasse
nach den idealen Gasgesetzen abgeleitet werden. Zusätzlich kann bei binären Gasgemischen eine Kon-
zentrationsbestimmung nach einem frei parametrierbaren Modell erfolgen.
Das Messgerät nutzt für die Dichte- und Temperaturmessung ein mikroelektromechanisches System
(MEMS) und für die Druckmessung einen kapazitiven Drucksensor. Die Komponenten des Messgeräts
bilden dabei eine untrennbare Einheit.
Der MEMS-Chip besteht aus einem schwingungsfähigen Mikrokanal, einem Schwingungserzeuger,
einem Schwingungsdetektor sowie einem integrierten Temperatursensor. Der MEMS-Chip und der
Drucksensor sind mit der Elektronik verbunden und können dadurch angesteuert und ausgelesen wer-
den.
∝
E ⋅ I
f
ρ ⋅ A + ρ ⋅ A
Tube Tube Fluid
= Rohrdichte, A = Rohrquerschnitt, ρ
Tube Tube
Nanomass Gas Density
Fluid
= Messstoffdichte, A = Messstoffquer-
Fluid Fluid
Endress+Hauser
A0026008
A0026850