[发明专利]电位传感器

说明书

一种电位传感器包括电化学半室，所述电化学半室具有：‑内部电解液，‑拾取电极，接触所述内部电解液，‑传感器元件，为了检测测量值，所述传感器元件可与测量介质接触，并且特别是浸渍在所述测量介质中，特征在于，所述传感器被设计为包括与所述内部电解液接触的离子选择性组件的复合主体。

技术领域

本发明涉及电位传感器。传感器可例如用于测量取决于测量介质中的分析物的活性的测量变量。此测量变量可例如是分析物的活性或浓度，例如，特定离子物种或pH值。此测量介质可以是测量液体，例如，水溶液、乳液或悬浮液。

背景技术

电位传感器用于化学、生物化学、药学、生物技术、食品技术、水资源管理和环境监视的许多领域中的实验室和过程测量技术中，以分析测量介质，明确地说，测量流体。电位传感器允许检测化学物质的活性(例如，离子活性)，并因此检测液体中的相关测量变量。浓度或活性将被测量的物质也被称为分析物。

电位传感器通常包括测量半室和参考半室以及测量电路。与测量介质(例如，测量流体)接触时，测量半室形成随着测量介质中的分析物的活性而变的电位，而参考半室提供不取决于分析物浓度的稳定参考电位。测量电路产生表示测量半室与参考半室之间的电位差的模拟或数字测量信号。测量信号可从测量电路输出到较高阶单元，其中该较高阶单元连接到传感器并进一步处理测量信号。较高阶单元可以是测量变换器或过程控制器，例如，PLC。

电位传感器的参考半室包括与参考电解液接触的参考元件。参考电解液容纳在参考电极的外壳中所形成的腔室中。参考电解液必须与测量介质电解接触以便执行电位测量。此接触通过电化学结来建立，其中该电化学结由(例如)穿过整个外壳壁、多孔膜片或间隙的通孔组成。参考半室的电位通过参考电解液和参考元件来界定。如果参考电极被配置为例如银/氯化银电极，那么参考电解液是具有高氯化物浓度的水溶液，通常是三摩尔氯化钾溶液，而参考元件是涂以氯化银的银丝。参考元件以导电方式连接到前述测量电路，以便检测参考半室与测量半室之间的电位差。

测量半室包含电位形成传感器元件，其中该电位形成传感器元件可例如取决于电位传感器的性质而包括离子选择性隔膜。具有离子选择性隔膜的测量半室的实例是离子选择性电极(ISE)。离子选择性电极具有由离子选择性隔膜密封的外壳，其中该外壳容纳与隔膜接触的内部电解液。此外，离子选择性电极包括与内部电解液接触的电位感测元件。电位感测元件以导电方式连接到测量电路。如果测量介质与离子选择性隔膜接触以进行测量，那么隔膜与测量介质中的特定离子物种(即，将使用ISE来选择性地检测的离子)选择性地相互作用。改变将由离子选择性电极检测的测量介质中的离子的活性或浓度导致测量介质与经由内部电解液而与离子选择性隔膜接触的电位感测元件之间的平衡伽伐尼电压的相对改变。此离子选择性电极(即，选择性地检测测量液体中的H⁺或水合氢离子活性的电极)的特殊状况是已知的pH玻璃电极，其中该pH玻璃电极包括玻璃隔膜作为传感器元件。离子选择性电极描述在例如1996年Springer出版的K.Cammann、H.Galster的“Working withion-selective electrodes”中。

可由测量电路检测的测量半室的电位感测元件与参考半室的参考元件之间的电位差是取决于分析物的活性的测量变量的度量。测量电路被设计成检测并可能放大电位感测元件与参考元件之间的电位差，将差转换为数字信号，并将其作为测量信号输出。