Sauerstoffsensoren20; Signalerzeugung Beim Amperometrischen Sensor; Kalibrierintervalle - Endress+Hauser Liquiline CM44 Serie Betriebsanleitung

Sauerstoffsensoren
5 Sauerstoffsensoren
5.1

Signalerzeugung beim amperometrischen Sensor

Der amperometrische Sauerstoffsensor basiert auf der Reduktion von Sauerstoff an der Edelme-
tall-Kathode eines elektrolytgefüllten Systems.
Sauerstoff wandert vom Medium (z.B. Luft) kommend durch eine Membran, gelangt in den Elektrolyt-
film und wird an der Kathode umgesetzt.
An der Kathode liegt damit quasi kein molekularer Sauerstoff vor. Hier herscht große Zehrung, der Sau-
erstoffpartialdruck geht gegen Null.
Vor der Membran herscht der Sauerstoffpartialdruck des Mediums. In wasserdampfgesättigter Luft sind
es unter Referenzbedingungen (1013 hPa, 20˚C) ca. 209 hPa. Der Partialdruck wirkt als treibende
Kraft, um Sauerstoffmoleküle durch die Membran zu transportieren. Die Membran wirkt als Diffusion-
sperre, d.h. Sauerstoffmoleküle wandern entsprechend dem Partialdruckunterschied durch die Memb-
ran.
Zusammengefasst ergeben sich zwei wichtige Eigenschaften des amperometrischen Sauerstoffsensors:
1. Die Sauerstoffzehrung an der Kathode ist extrem groß. Sauerstoff permeiert durch die Membran
in Abhängigkeit des äußeren Sauerstoffpartialdrucks (der innere ist quasi Null) - der äußere Sau-
erstoffpartialdruck ist die treibende Kraft.
2. Aufgrund der diffusionbegrenzenden Eigenschaften der Membran ist der Sauerstoffstrom durch
die Membran und damit der nachfolgend erzeugte elektrische Signalstrom direkt proportional
zum Sauerstoffpartialdruck vor der Membran, d.h. der Sensor stellt einen linear vom Sauerstoff-
partialdruck abhängigen Signalstrom zur Verfügung.
Der amperometrische Sauerstoffsensor ist also ein Sauerstoffpartialdrucksensor.
5.2

Kalibrierintervalle

5.2.1 Intervalle festlegen
Die Kalibrierintervalle hängen stark ab:
• von der Anwendung und
• von der Einbausituation des Sensors.
Wollen Sie den Sensor aufgrund einer speziellen Anwendung und/oder einer speziellen Einbauart zwi-
schenzeitlich kalibrieren, können Sie die Intervalle mit der folgenden Methode ermitteln:
1. Kontrollieren Sie den Sensor z.B. einen Monat nach seiner Inbetriebnahme:
– Nehmen Sie den Sensor aus dem Medium.
– Säubern Sie den Sensor äußerlich mit einem feuchten Tuch.
– Trocknen Sie anschließend vorsichtig die Sensormembran, z.B. mit einem Papiertuch.
(nur amperometrische Sensoren)
– Messen Sie nach 20 Minuten den Sauerstoff-Sättigungsindex an Luft.
– Schützen Sie den Sensor vor externen Einflüssen wie Sonnenlicht und Wind.
2. Entscheiden Sie je nach Ergebnis:
a. Amperometrischer Sensor:
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