Johtokykymittauksen lämpötilakompensointi

Abstract

Janesko Oy kehittää monimittausjärjestelmää. Mittaamalla johtokykyä ja taitekerrointa sekä lämpötilaa laskee järjestelmä kolmekomponenttisen liuoksen eri komponenttien pitoisuudet järjestelmän sisältämien mallien ja niiden liuoskohtaisten parametrien avulla.

Opinnäytetyön tavoite oli tehdä tietyille liuoksille mallit johtokyvyn lämpötilakompensointiin. Lisäksi tavoitteena oli tutkia menetelmiä ja suunnitella käytäntöjä myös muiden liuosten johtokyvyn lämpötilakompensaatiomallien parametrien laskemiseen ja hyvyyden arviointiin.

Seoksen lämpötilakompensoitu johtokyky on yksi mittauksista, jonka käyttäjät haluavat saada järjestelmästä. Lämpötilakompensoitua johtokykyä käytetään myös myöhemmin välisuureena laskettaessa komponenttien pitoisuuksia.

Yleensä johtokyvyn lämpötilakompensointi tehdään yksinkertaisella lineaarisella kertoimella, joka saadaan mittaamalla tunnetun standardin johtokyky kahdessa lämpötilassa ja laskemalla kompensointikerroin näiden avulla. Tällä tavalla tehty kompensointi antaa sitä virheellisemmän arvon, mitä kauempana referenssipisteistä mittaukset ovat.

Johtokyvyn lämpötilakompensointiin voidaan käyttää myös liuokselle ominaista kerrointa tai mallia. Tässä työssä pyritään tekemään mallit dekstroosi-natriumkloridiliuokselle (infuusioneste), H2SO4+H2O2- (DSP-), NH4OH+H2O2- (SC-1-) ja FeCl3+HCl-liuoksille.

Seoksille tehtiin koesuunnitelmat, joiden perusteella päätettiin pisteet, joissa johtokyky mitattiin eri lämpötiloissa. Koesuunnitelmat tehtiin siten, että aiemmin tehtyjä mittauksia pystyttiin käyttämään hyödyksi mahdollisimman hyvin. Lisäksi käytännön vaatimukset rajoittivat koesuunnitelmia joidenkin yhdisteiden tapauksissa.

Koetulosten avulla tehtiin vaihtoehtoisia malleja ja laskettiin näiden parametrit. Käyttökelpoisia malleja tarkasteltiin tarkemmin ja arvioitiin näiden toimivuutta ja tarkkuutta.

Janesko Oy is developing a system for measuring concentrations from three component solutions by measuring conductivity, refraction index and temperature and calculating the concentrations of the components from these measurements using models in the system and solution-specific parameters.

The aim of this thesis was to create a temperature compensation model of conductivity for certain solutions. An additional goal was to research methods and practices for later use in calculating parameters for the temperature compensation models of other solutions and in evaluating those models and parameters.

The temperature-compensated conductivity is one of the measurements that the end users are interested in. It is also later used as a variable to compute the component concentrations in solutions being measured.

Temperature compensation for conductivity is usually done by a simple linear coefficient. It is usually obtained by measuring the conductivity in a known standard in two different temperatures and calculating the coefficient. Temperature compensation with this method leads to greater error in conductivity the farther from reference points the measurements are made.

For the temperature compensation of conductivity, a specific coefficient or model can also be used. In this project, an attempt was made to produce models for dextrose-saline (IV-solution), H2SO4+H2O2 (DSP), NH4OH+H2O2 (SC-1) and FeCl3+HCl solutions.

For each solution, experiments were designed while working within the constraints of practical limits and utilizing already completed measurements as efficiently as possible. Then for the chosen combinations of concentration, conductivity was measured across a range of temperatures.

Using the results of the experiments models were made and parameters for those models were calculated. Viable models were examined further.