Inhaltsverzeichnis
Werbung
Sauerstoffsensor COS 3 / COS 3S / COS 3HD
3.2
Funktion
Polarisieren
Beim Anschluss des Sensors an den zugehöri-
gen Messumformer wird zwischen Arbeits- und
Gegenelektrode eine feste äußere Spannung
angelegt. Der dadurch fließende Polarisations-
strom ist am Messumformer durch eine zu-
nächst sehr hohe, aber zeitlich abnehmende
Anzeige erkennbar. Erst danach kann die Kali-
brierung erfolgen.
Membran
Sauerstoff liegt im Medium als physikalisch
gelöstes Gas vor und wird durch die not-
wendige Anströmung zur Membran hin trans-
portiert. Diese hat aufgrund der verwendeten
Werkstoffe und der Herstellungsweise die
Eigenschaft, nur gelöste Gase, nicht aber in
Flüssigphase vorliegende Inhaltsstoffe durch-
zulassen. Ebenso werden gelöste Salze und
ionische Substanzen zurückgehalten, wes-
halb beim membranbedecktem Sensor im
Gegensatz zum offenen Messprinzip kein Ein-
fluss der Mediumsleitfähigkeit auf das Mess-
signal besteht.
Amperometrisches Messprinzip
Die durch die Membran diffundierenden
Sauerstoffmoleküle werden an der Arbeits-
elektrode zu Hydroxidionen (OH
An der Gegenelektrode wird Silber zu Silber-
bromid (COS 3 / 3S) bzw. Silberchlorid
(COS 3HD) oxidiert. Durch die damit verbun-
dene Elektronenabgabe der Arbeitselektrode
und Elektronenaufnahme der Gegenelektrode
entsteht ein Stromfluss, der unter konstanten
Bedingungen proportional zur äußeren Kon-
zentration an Sauerstoff im Medium ist. Der
Stromfluss wird im eingebauten Vorverstärker
und im Messgerät umgeformt und auf dem
Display als Gehalt an gelöstem Sauerstoff in
mg/l bzw. je nach Messumformertyp zusätz-
lich umschaltbar als Sauerstoff-Sättigungs-
index in % SAT angezeigt.
Endress+Hauser
Potenziostatisches Drei-Elektroden-System
Eine besondere Bedeutung kommt der zusätz-
lich in die Messkammer eingebauten Bezugs-
elektrode zu. Durch hochohmige Beschaltung
ist sie nicht stromdurchflossen. Durch die
Bildung der Silberbromid- bzw. Silberchlorid-
Schicht an der Gegenelektrode werden
während der Elektrolytstandzeit die darin ge-
lösten Bromid- bzw. Chlorid-Ionen verbraucht.
Bei herkömmlichen membranbedeckten
Sensoren nach dem Zwei-Elektroden-System
führt dies zu einer erhöhten Signaldrift. Nicht
so jedoch beim vorliegenden Drei-Elektroden-
System: Die Veränderung der Bromid- bzw.
Chlorid-Ionen-Konzentration wird durch die
Bezugselektrode erfasst, und eine interne
Regelschaltung hält die Arbeitselektrode auf
konstantem Potenzial. Der Vorteil liegt in
wesentlich höherer Signalgenauigkeit und
deutlich verlängerten Kalibrierintervallen.
Selbstüberwachung
Ein weiteres vorteilhaftes technisches Merk-
mal ist die eingebaute Selbstüberwachungs-
funktion auf Membranbruch. Durch perma-
nente Widerstandsmessung zwischen der
Elektrolytkammer und dem Außenraum kann
eine eventuelle Beschädigung der Membran
eindeutig und ohne jede Zeitverzögerung
–
) reduziert.
erkannt werden. Dadurch ist ein hoher Schutz
vor Fehlmessungen durch Ausfließen des
Elektrolyten oder durch Eindringen von Fremd-
medium in den Elektrolytraum gewährleistet.
Ein einmal vom Sensor ausgegebener Mem-
branbruchalarm wird unabhängig vom Mem-
brankappenwechsel so lange gehalten, bis
der Sensor durch Spannungsunterbrechung
für kurze Zeit stromlos gemacht wird, wozu
ein Ausstecken des Anschlusssteckers für
ca. 30 s genügt. Hierdurch wird sicher-
gestellt, dass eine Alarmmeldung auch bei
Ausbau des Sensors zur Kalibrierung an Luft
nicht verloren geht und damit eventuell unbe-
achtet bleibt.
1
2
4
5
3
6
COS3.CDR
3 Aufbau und Funktion
Messkammer des
Sauerstoffsensors
COS 3 / 3S / 3HD
mit potenziostatisch
betriebenem Drei-
Elektroden-System
1 Bezugselektrode
(Ag/AgBr bzw. Ag/AgCl)
2 Gegenelektrode
(Ag/AgBr bzw. Ag/AgCl)
3 Arbeitselektrode (Au)
4 Membrankappe mit
Bajonettverschluss
5 Elektrolyt
6 »Elefantenhaut«-
Bild 3.2
Membran
OS3D03.CHP
5
Werbung
Inhaltsverzeichnis
