Messprinzip

Die Schallgeschwindigkeit in einer Flüssigkeit hängt von deren Dichte und Kompressibilität und folglich auch von der Konzentration der in dieser Flüssigkeit gelösten oder beigemischten Stoffe ab. Die Konzentrationsbestimmung mittels Ultraschall macht sich diese Abhängigkeit zunutze.

Um die Schallgeschwindigkeit zu bestimmen wird die Laufzeit, die ein Ultraschallsignal benötigt, um eine vorgegebene Wegstrecke "s" zurückzulegen, gemessen. Ein Ultraschall-Sender erhält einen Spannungsimpuls und wandelt diesen in ein akustisches Signal um. Das Signal breitet sich im Stoff aus und trifft nach einer Laufzeit "t" auf den Ultraschall-Empfänger. Die Laufzeit wird gemessen und die Schallgeschwindigkeit bestimmt.

Ist die Schallgeschwindigkeit der Flüssigkeit gemessen worden, so kann bei bekannter Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von der Konzentration eines in der Flüssigkeit gelösten Stoffes die Konzentration ermittelt werden. Zur Bestimmung dieser Abhängigkeit ist es erforderlich, die Konzentrationskennlinien des Stoffsystems in Abhängigkeit der Temperatur aufzunehmen. Eine Konzentrationsmessung ist möglich, wenn es eine Schallgeschwindigkeitsänderung von mind. 0,5 m/s pro Masseprozent gibt.

Unter der Annahme eines linearen oder polynomialen (Grad 1 bis 4) Zusammenhanges zwischen Konzentration und Schallgeschwindigkeit wird eine Eichkurve bestimmt. Die Temperaturabhängigkeit der sich daraus ergebenden Konzentrationskoeffizienten muss berücksichtigt werden (lineare oder polynomiale Abhängigkeit).