Messprinzip; Potentiostatisches Drei-Elektroden-System; Membrankörper; Polarisieren - Endress+Hauser Memosens COS51E Betriebsanleitung

Memosens COS51E
Endress+Hauser
3.2

Messprinzip

3.2.1 Amperometrisches Messprinzip
Bei der amperometrischen Sauerstoffmessung diffundieren Sauerstoffmoleküle durch die
Membran und werden an der Arbeitselektrode zu Hydroxidionen (OH-) reduziert. An der
Gegenelektrode wird Silber zu Silberionen (Ag+) oxidiert (Bildung einer Silberhalogenid-
schicht). Durch die damit verbundene Elektronenabgabe an der Arbeitselektrode und der
Elektronenaufnahme an der Gegenelektrode entsteht ein Stromfluss, der unter konstanten
Bedingungen proportional zum Sauerstoffgehalt des Mediums ist. Dieser Strom wird vom
Messumformer als Sauerstoffkonzentration in mg/l, µg/l, ppm, ppb oder %Vol, ppmVol,
Rohwert nA, als Sättigungsindex in % SAT oder als Sauerstoff-Partialdruck in hPa ausge-
geben.
3.3

Potentiostatisches Drei-Elektroden-System

Eine besondere Bedeutung hat die hochohmige, nicht stromdurchflossene, Referenzelek-
trode. Durch die Bildung der Silberbromid- bzw. Silberchloridschicht an der Anode werden
die Bromid- bzw. Chlorid-Ionen des Elektrolyts verbraucht. Bei herkömmlichen membran-
bedeckten Sensoren mit Zwei-Elektroden-System führt dies zu einer erhöhten Signaldrift.
Nicht so beim Drei-Elektroden-System:
Die Veränderung der Bromid- bzw. Chloridkonzentration wird durch die Referenzelektrode
erfasst, und eine interne Regelschaltung hält die Arbeitselektrode auf konstantem Poten-
zial. Der Vorteil liegt in wesentlich höherer Signalgenauigkeit und deutlich verlängerten
Kalibrierintervallen.
3.4 Membrankörper
Der im Medium gelöste Sauerstoff wird durch die notwendige Anströmung zur Membran
transportiert. Die Membran ist nur für gelöste Gase durchlässig. Weitere Inhaltsstoffe, die
in der Flüssigphase gelöst sind, wie z. B. ionische Substanzen, können nicht hindurchdrin-
gen. Die Leitfähigkeit des Mediums hat somit keinen Einfluss auf das Messsignal.
Der Sensor wird mit einem Membrankörper ausgeliefert, welcher für beide Messbereiche
verwendet werden kann. Die Membran ist werksseitig vorgespannt und direkt einsatzbe-
reit.
Elektrolyte sind messbereichsspezifisch und nicht untereinander mischbar!
Zusätzlich Sicherheitsdatenblatt des Elektrolyts auf
beachten.
3.5

Polarisieren

Beim Anschluss des Sensors an den Messumformer wird zwischen Arbeitselektrode und
Gegenelektrode eine feste Spannung angelegt. Der dadurch erzeugte Polarisationsstrom ist
am Messumformer durch eine zunächst hohe, aber mit der Zeit abnehmende Anzeige
erkennbar. Erst bei stabiler Anzeige kann die Kalibrierung des Sensors und eine verlässli-
che Messung erfolgen.
3.6

Memosens-Technologie

Sensoren mit Memosens-Protokoll haben eine integrierte Elektronik, die Kalibrierdaten
und weitere Informationen speichert. Die Sensordaten werden beim Anschluss des Sensors
automatisch an den Messumformer übertragen und zur Berechnung des Messwerts und
für Heartbeat Funktionen verwendet.
Produktbeschreibung
www.endress.com/downloads
9