Endress+Hauser Memobase Plus CYZ71D Betriebsanleitung Seite 103

Memobase Plus CYZ71D
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Da im Prinzip amperometrische wie auch optische Sauerstoffsensoren Sauerstoffpartiald-
rucksensoren sind, macht man sich diese Eigenschaft beim Kalibrieren der Steilheit zu
Nutze. Man nutzt die Luft als leicht verfügbare und bekannte Referenz.
Die am häufigste angewendete und einfachste Kalibriermethode ist daher die Luftkalibrie-
rung. Luft eignet sich optimal zum Kalibrieren, denn sie enthält einen bekannten Anteil an
Sauerstoff. Im Fall trockener Luft ist die Zusammensetzung bekannt (20,95 % O
und Begleitgase) und der Absolutdruck der Luft und die Partialdrücke der Komponenten
sind nur noch von der Ortshöhe und dem aktuellen absoluten Luftdruck abhängig. In Mee-
reshöhe bei 1013 hPa liegt dieser Partialdruck für Sauerstoff dann bei etwa 212 hPa. In
Abhängigkeit von der Ortshöhe verändern sich der Absolutdruck und damit auch der Sau-
erstoffpartialdruck. Auf Basis der barometrischen Höhenformel lässt sich der erwartete
Sauerstoffpartialdruck bis in die Höhe von mehreren Kilometern mit nur kleinen Fehlern
darstellen – das Kalibrieren wird damit unabhängig von der Ortshöhe und ist immer und
überall möglich.
Nun betrachten wir die Praxis: In der Luft ist immer auch Wasser enthalten, welches als
Wasserdampf in gasförmiger Form einen Teil des Gesamtdruckes darstellt. In anderen
Worten: Der in der Luft enthaltene Wasserdampf verändert den Sauerstoffpartialdruck.
Nun verfügt Luft über die Eigenschaft, eine bestimmte maximale Menge an Wasser spei-
chern zu können – mehr wird als Kondensat in flüssiger Form (z. B. Tropfen) wieder abge-
schieden. Der Maximalgehalt an Wasserdampf in Luft ist temperaturabhängig und folgt
bekannten Funktionen.
mg/l
16
14
12
10
8
6
4
2
 55 Wasserdampf in Luft in Abhängigkeit von der Temperatur
Dieser Umstand wird im Kalibriermodell „wassergesättigte Luft" („Luft 100 % rF") genutzt
– hier wird ausgehend von der Ortshöhe und der Temperatur der Anteil des Wasser-
dampfs herausgerechnet, so dass die Information über den tatsächlich vorhandenen Sau-
erstoffpartialdruck verfügbar ist.
Der Umgebungsdruck (p
amb
umgerechnet zu Umgebungsdruck bei trockener Luft:
p = p - p
ambient_dry ampbient water_vapor
Wie hoch ist nun der Luftdruck der trockenen Luft auf Meereshöhe bei 35 °C?
p = 1013 hPa - 56.21 hPa
ambient_dry
p = 956.76 hPa
ambient_dry
Vom Umgebungsdruck der trockenen Luft sind 20,95% Sauerstoff auf Meershöhe. Der zu
erwartende Sauerstoffpartialdruck kann nun wie folgt berechnet werden:
p = 0.2095 p
oxygen_estimated
Wie hoch ist nun der Sauerstoffpartialdruck auf Meereshöhe bei 35 °C?
5 10 15 20
H O
2
), der z. B. über ein Druckmesser bestimmt werden kann, wird
ambient_dry
25 30 35 °C
Anhang
, Rest N
2 2
A0030928
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