DE102017103684A1 - Measuring device for metrological detection of a concentration of an analyte contained in a fluid - Google Patents

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Stephan Jugert
Magdalena Losik-Straßberger
Katrin Müller
Robert Tzschoppe
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Abstract

Es ist eine Messeinrichtung zur messtechnischen Erfassung einer Konzentration eines in einem Fluid enthaltenen Analyten beschrieben, die eine in das Fluid eintauchbare Sonde (1, 5, 45) umfasst und deren Sonde (1, 5, 45) einen amperometrischen Sensor zur messtechnischen Erfassung der Konzentration des im Fluid enthaltenen Analyten umfasst. Die erfindungsgemäße Messeinrichtung ermöglicht zugleich eine effiziente Erfassung eines pH-Werts des Fluids. Hierzu umfasst die den amperometrischen Sensor umfassende Sonde (1, 5, 45) einen potentiometrischen pH-Sensor zur messtechnischen Erfassung eines pH-Werts des Fluids.

Figure DE102017103684A1_0000
The invention relates to a measuring device for measuring a concentration of an analyte contained in a fluid, which comprises a probe (1, 5, 45) which can be submerged in the fluid and whose probe (1, 5, 45) comprises an amperometric sensor for measuring the concentration comprising the analyte contained in the fluid. The measuring device according to the invention also enables efficient detection of a pH of the fluid. For this purpose, the probe (1, 5, 45) comprising the amperometric sensor comprises a potentiometric pH sensor for the metrological detection of a pH value of the fluid.
Figure DE102017103684A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur messtechnischen Erfassung einer Konzentration eines in einem Fluid enthaltenen Analyten, die eine in das Fluid eintauchbare Sonde umfasst und deren Sonde einen amperometrischen Sensor zur messtechnischen Erfassung der Konzentration des im Fluid enthaltenen Analyten umfasst.The invention relates to a measuring device for metrological detection of a concentration of an analyte contained in a fluid, which comprises a probe immersible in the fluid and the probe comprises an amperometric sensor for metrological detection of the concentration of the analyte contained in the fluid.

Messeinrichtungen dieser Art werden unter anderem dazu verwendet, einen häufig auch als Konzentration an freiem Chlor bezeichneten Chlorgehalt eines Fluids zu erfassen, der einer Konzentration von in dem Fluid enthaltener hypochloriger Säure (HOCl) entspricht. Ebenso werden Messeinrichtungen dieser Art dazu verwendet einen häufig auch als Konzentration an freiem Brom bezeichneten Bromgehalt eines Fluids zu erfassen, der einer Konzentration von in dem Fluid enthaltener hypobromiger Säure (HOBr) entspricht.Measuring devices of this type are used, inter alia, to detect a chlorine content, often referred to as free chlorine concentration, of a fluid corresponding to a concentration of hypochlorous acid (HOCl) contained in the fluid. Likewise, measuring devices of this type are used to detect a bromine content, often referred to as free bromine concentration, of a fluid corresponding to a concentration of hypobromous acid (HOBr) contained in the fluid.

So können Messeinrichtungen dieser Art z.B. dazu verwendet werden, den Chlorgehalt von Trinkwasser oder Badewasser zu bestimmen und/oder zu überwachen, dem Chlor z.B. als Desinfektionsmittel zugesetzt ist. Dabei wird üblicherweise Chlorgas in das Wasser eingeleitet, wodurch hypochlorige Säure (HOCl) entsteht. In diesen Anwendungen gibt die Konzentration an hypochloriger Säure unter anderem Aufschluss über die durch die Zugabe des Chlorgases erzielbare Desinfektionswirkung und/oder über die Sauberkeit des Wassers. Alternativ können Messeinrichtungen dieser Art dazu verwendet werden, den Bromgehalt von Badewasser zu bestimmen und/oder zu überwachen, dem Brom z.B. als Desinfektionsmittel zugesetzt ist. Durch die Zugabe von Brom entsteht hypobromige Säure (HOBr). Auch hier gibt die Konzentration an hypobromiger Säure unter anderem Aufschluss über die durch die Zugabe von Brom erzielbare Desinfektionswirkung und/oder über die Sauberkeit des Wassers.Thus, measuring devices of this kind may e.g. be used to determine and / or monitor the chlorine content of drinking or bathing water, e.g. is added as a disinfectant. Chlorine gas is usually introduced into the water, creating hypochlorous acid (HOCl). In these applications, the concentration of hypochlorous acid, among other things, provides information about the achievable by the addition of chlorine gas disinfectant effect and / or on the cleanliness of the water. Alternatively, measuring devices of this type may be used to determine and / or monitor the bromine content of bathing water, e.g. is added as a disinfectant. The addition of bromine produces hypobromous acid (HOBr). Again, the concentration of hypobromous acid, among other information about the achievable by the addition of bromine disinfectant effect and / or on the cleanliness of the water.

In Messeinrichtungen der eingangs genannten Art werden heute üblicher Weise in das Fluid eintauchbare Sonden eingesetzt, die entweder mit einem offenen oder mit einem geschlossenen amperometrischen Sensor zur messtechnischen Erfassung der Konzentration des Analyten ausgestattet sind.In measuring devices of the type mentioned in the introduction, immersible probes, which are equipped either with an open or with a closed amperometric sensor for measuring the concentration of the analyte, are conventionally used in the fluid.

Offene amperometrische Sensoren umfassen eine auf einer Außenseite einer Außenwand der Sonde angeordnete Messelektrode und eine davon beabstandete, ebenfalls auf einer Außenseite der Außenwand der Sonde angeordnete Gegenelektrode. Amperometrische Sensoren werden üblicher Weise mittels einer an die Messelektrode und die Gegenelektrode anzuschließenden amperometrischen Messschaltung betrieben, die im Messbetrieb zwischen der Messelektrode und der Gegenelektrode eine Potentialdifferenz anlegt.Open amperometric sensors comprise a measuring electrode disposed on an outer side of an outer wall of the probe and a counter electrode spaced therefrom and also disposed on an outer side of the outer wall of the probe. Amperometric sensors are usually operated by means of an amperometric measuring circuit to be connected to the measuring electrode and the counterelectrode, which applies a potential difference between the measuring electrode and the counterelectrode in measuring operation.

In Verbindung mit hypochlorige Säure enthaltenden Fluiden bewirkt diese Potentialdifferenz, dass sich an den Elektroden Polarisationsschichten ausbilden, an denen darauf auftreffende hypochlorige Säure (HOCl) in Chlorid-Ionen (Cl-) umgesetzt wird. Aufgrund dieser Umsetzung fließt ein der Anzahl der pro Zeiteinheit durch die Umsetzung der hypochlorigen Säure abtransportierten Ladungen entsprechender Strom. Dieser Strom ist abhängig von der Konzentration an hypochloriger Säure und wird mittels der amperometrischen Messschaltung messtechnisch erfasst. Hierzu kann z.B. ein bei zwischen der Messelektrode und der Gegenelektrode angelegter Potentialdifferenz über die Messelektrode fließender Strom messtechnisch erfasst und in Form eines dem Strom entsprechenden Ausgangssignals ausgegeben werden.In conjunction with hypochlorous acid-containing fluids, this potential difference causes polarization layers to form on the electrodes at which hypochlorous acid (HOCl) impinging thereon is converted into chloride ions (Cl - ). Due to this reaction, a current corresponding to the number of charges removed per unit time by the reaction of the hypochlorous acid flows. This current depends on the concentration of hypochlorous acid and is measured by the amperometric measuring circuit. For this purpose, for example, a current flowing between the measuring electrode and the counterelectrode potential difference across the measuring electrode current detected by measurement and output in the form of an output signal corresponding to the current.

Analog bewirkt die Potentialdifferenz in Verbindung mit hypobromige Säure enthaltenden Fluiden, dass sich an den Elektroden Polarisationsschichten ausbilden, an denen darauf auftreffende hypobromige Säure (HOBr) in Brom-Ionen (Br-) umgesetzt wird. Dabei wird auch hier mittels der amperometrischen Messschaltung zwischen der Messelektrode und der Gegenelektrode eine Potentialdifferenz angelegt und ein dem durch die Umsetzung der hypobromigen Säure verursachten, über die Messelektrode fließenden Strom entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Dieser Strom ist abhängig von der Anzahl der pro Zeiteinheit durch die Umsetzung der hybromigen Säure abtransportierten Ladungen, die wiederum ein Maß für die Konzentration an hypobromiger Säure ist.Analogously, the potential difference associated with fluids containing hypobromous acid causes polarization layers to form on the electrodes at which hypobromous acid (HOBr) impinging thereon is converted into bromine ions (Br - ). Here, too, a potential difference is applied between the measuring electrode and the counterelectrode by means of the amperometric measuring circuit and an output signal is generated which is caused by the reaction of the hypobromous acid and flows through the measuring electrode. This current is dependent on the number of charges carried away per unit time by the reaction of the hybric acid, which in turn is a measure of the concentration of hypobromous acid.

Messeinrichtungen, die eine mit einem geschlossenen amperometrischen Chlor-Sensor ausgestatte Sonde umfassen, werden von der Anmelderin unter der Bezeichnung Chloromax vertrieben. Genau wie offene amperometrische Sensoren weisen auch die in diesen Messeinrichtungen eingesetzten geschlossenen amperometrischen Sensoren eine Messelektrode und eine Gegenelektrode auf. Messelektrode und Gegenelektrode sind hier jedoch in einer mit einem Elektrolyt befüllten Chlor-Messzelle angeordnet, die nach außen durch eine für hypochlorige Säure permeable Membran abgeschlossen ist. Dabei ist die Chlor-Messzelle innerhalb der Sonde derart angeordnet, dass die Membran einen Außenwandbereich der Sonde bildet, durch den hindurch hypochlorige Säure zu den Elektroden gelangt, wenn die Sonde in das Fluid eingetaucht ist.Measuring devices comprising a probe equipped with a closed amperometric chlorine sensor are marketed by the applicant under the name Chloromax. Just like open amperometric sensors, the closed amperometric sensors used in these measuring devices also have a measuring electrode and a counterelectrode. However, the measuring electrode and counterelectrode are arranged here in a chlorine measuring cell filled with an electrolyte, which is closed to the outside by a membrane permeable to hypochlorous acid. In this case, the chlorine measuring cell is arranged inside the probe such that the membrane forms an outer wall region of the probe through which hypochlorous acid passes to the electrodes when the probe is immersed in the fluid.

Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik auch amperometrische Sensoren bekannt, die zusätzlich zu der Messelektrode und der Gegenelektrode noch eine Referenzelektrode aufweisen, über die bei eingetauchter Sonde ein dem Potential des Fluids entsprechendes Referenzpotential ableitbar ist. Bei diesen amperometrischen Sensoren wird eine an die Gegenelektrode angelegte Spannung anhand des Referenzpotential auf einen Wert geregelt, bei dem sich zwischen Messelektrode und Referenzelektrode eine Potentialdifferenz vorgegebener Größe einstellt, und es wird ein dem von der Konzentration des Analyten abhängigen, über die Messelektrode fließenden Strom entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Diese Regelung der angelegten Spannung bietet den Vorteil, dass die Polarisationsspannung des Fluids im Wesentlichen unabhängig von dem Strom, sowie auch unabhängig von ggfs. auftretenden Veränderungen der Temperatur des Fluids eingestellt werden kann.In addition, amperometric sensors are known from the prior art, which in addition to the measuring electrode and the counter electrode still have a reference electrode, via which, when the probe is immersed, a reference potential corresponding to the potential of the fluid can be derived. In these amperometric sensors, a voltage applied to the counterelectrode is regulated from the reference potential to a value at which a potential difference of a predetermined magnitude is established between the measuring electrode and the reference electrode, and a current corresponding to the concentration of the analyte and passing through the measuring electrode is obtained Output signal generated. This regulation of the applied voltage offers the advantage that the polarization voltage of the fluid can be adjusted substantially independently of the current, as well as independently of possibly occurring changes in the temperature of the fluid.

Der Einsatz der eingangs genannten Messeinrichtungen ist jedoch insb. dann problematisch, wenn sich die Konzentration des Analyten in Abhängigkeit vom pH-Wert des Fluids verändert. Das ist z.B. bei der Konzentration von im Fluid enthaltender hypochloriger oder hypobromiger Säure der Fall. Hypochlorige Säure (HOCl) ist eine Säure, die mit steigendem pH-Wert in zunehmendem Maße dissoziiert. Dabei weist die Konzentration an hypochloriger Säure bei einem pH-Wert im Bereich von 5,5 ein Maximum auf, ausgehend von dem die Konzentration mit steigendem pH-Wert abnimmt. Im Gegenzug steigt die Konzentration an im Fluid enthaltenen Hypochlorid-Ionen (ClO-) mit steigendem pH-Wert an. Dieser Prozess ist reversibel und führt dazu, dass die gemessene Konzentration an hypochloriger Säure vom pH-Wert des Fluids abhängig ist. Das ist insb. dann problematisch, wenn die o.g. Messeinrichtung zur sporadischen Überwachung der Einhaltung von für den Chlorgehalt vorgegebenen Grenzwerten in Fluiden einsetzt wird, deren pH-Wert zeitlich veränderlich ist. In dem Fall kann eine bei hohem pH-Wert bestimmte niedrige Konzentration an hypochloriger Säure dem Betreiber der Messeinrichtung den Eindruck vermitteln, dass ein oberer Grenzwert für den Chlorgehalt eingehalten wird, obwohl die Gefahr besteht, dass der Grenzwert überschritten wird, sobald der pH-Wert des Fluids wieder absinkt. Das gleiche Problem tritt auch bei der messtechnischen Erfassung des Bromgehalts eines Fluids auf. Genau wie hypochlorige Säure (HOCl) ist auch hypobromige Säure (HOBr) eine Säure, die mit steigendem pH-Wert in zunehmendem Maße dissoziiert. Entsprechend ist auch die Konzentration an hypobromiger Säure vom pH-Wert des Fluids abhängig, was die oben genannten Probleme mit sich bringt.However, the use of the measuring devices mentioned above is esp. So problematic if the concentration of the analyte varies depending on the pH of the fluid. This is the case, for example, with the concentration of hypochlorous or hypobromous acid contained in the fluid. Hypochlorous acid (HOCl) is an acid that increasingly dissociates with increasing pH. The concentration of hypochlorous acid at a pH in the range of 5.5 has a maximum, starting from which the concentration decreases with increasing pH. In return, the concentration of hypochlorite ions (ClO - ) in the fluid increases with increasing pH. This process is reversible and causes the measured concentration of hypochlorous acid to be dependent on the pH of the fluid. This is especially problematic if the above-mentioned measuring device is used for sporadic monitoring of compliance with limit values specified for the chlorine content in fluids whose pH value is variable over time. In that case, a low concentration of hypochlorous acid, determined at high pH, may give the operator of the measuring equipment the impression that an upper limit for the chlorine content is being maintained even though there is a risk that the limit will be exceeded as soon as the pH is reached of the fluid drops again. The same problem also occurs in the metrological detection of the bromine content of a fluid. Like hypochlorous acid (HOCl), hypobromous acid (HOBr) is an acid that increasingly dissociates with increasing pH. Accordingly, the concentration of hypobromous acid on the pH of the fluid depends, which brings the above problems with it.

Diesem Problem kann dadurch begegnet werden, dass der Einsatz der vorgenannten Messeinrichtungen auf Anwendungen beschränkt wird, bei denen der pH-Wert des Fluids konstant ist oder nur innerhalb vergleichsweise enger Grenzen variiert.This problem can be addressed by limiting the use of the aforementioned measuring devices to applications in which the pH of the fluid is constant or varies only within comparatively narrow limits.

Alternativ kann der pH-Wert mittels einer separaten Messeinrichtung erfasst werden. Messeinrichtungen zur Bestimmung eines pH-Werts eines Fluids sind z.B. in der DE 10 2008 055 107 A1 und der DE 10 2013 109 105 A1 beschrieben.Alternatively, the pH can be detected by means of a separate measuring device. Measuring devices for determining a pH of a fluid are, for example in the DE 10 2008 055 107 A1 and the DE 10 2013 109 105 A1 described.

Die in der DE 10 2008 055 107 A1 beschriebene Messeinrichtung umfasst eine in das Fluid eintauchbare Sonde, die einen potentiometrischen pH-Sensor umfasst. Der pH-Sensor dieser Sonde umfasst eine mit einer Pufferlösung gefüllte Messzelle und eine die Messzelle außenseitlich allseitig umgebende Referenzzelle. Die Messzelle umfasst eine in der Pufferlösung angeordnete pH-Elektrode und eine die Messzelle nach außen abschließende pH-sensitive Membran, z.B eine H3O+-Ionenselektive Glasmembran. Wird die Sonde in ein Fluid eingetaucht, so bildet sich an der ionenselektiven Membran ein von der Ionenaktivität der H3O+ - Ionen, und damit vom pH-Wert des Fluids, abhängiges Messpotential aus, das über die pH-Elektrode abgegriffen werden kann. Die Referenzzelle umfasst eine in der Referenzzelle im Elektrolyten angeordnete Referenzelektrode und ein die Referenzzelle nach außen abschließendes, für Ladungsträger durchlässiges Diaphragma. Bei in das Fluid eingetauchter Sonde bewirkt der durch das Diaphragma hindurch erfolgende Ladungsaustausch, dass die Referenzelektrode auf einem dem Potential des Fluids entsprechenden Referenzpotential liegt. Potentiometrische pH-Sensoren werden üblicher Weise mittels einer an die pH-Elektrode und die Referenzelektrode anzuschließenden pH-Messschaltung betrieben, die anhand des über die pH-Elektrode abgeleiteten Messpotentials und des über die Referenzelektrode abgeleiteten Referenzpotentials ein vom pH-Wert abhängiges Ausgangssignal erzeugt.The in the DE 10 2008 055 107 A1 described measuring device comprises a probe immersible in the fluid, which comprises a potentiometric pH sensor. The pH sensor of this probe comprises a measuring cell filled with a buffer solution and a reference cell surrounding the measuring cell on all sides on all sides. The measuring cell comprises a pH electrode arranged in the buffer solution and a pH-sensitive membrane which terminates the measuring cell to the outside, for example a H 3 O + ion-selective glass membrane. If the probe is immersed in a fluid, an ionic activity of the H 3 O + ions, and thus the pH value of the fluid, forms a dependent measuring potential on the ion-selective membrane which can be tapped off via the pH electrode. The reference cell comprises a reference electrode arranged in the electrolyte in the reference cell and a diaphragm permeable to charge carriers outside the reference cell. When the probe is immersed in the fluid, the charge exchange through the diaphragm causes the reference electrode to be at a reference potential corresponding to the potential of the fluid. Potentiometric pH sensors are usually operated by means of a pH measuring circuit to be connected to the pH electrode and the reference electrode, which generates an output signal which is dependent on the pH on the basis of the measuring potential derived via the pH electrode and the reference potential derived via the reference electrode.

Darüber hinaus umfasst die in der DE 10 2008 055 107 A1 beschriebene Messeinrichtung eine oder zwei auf der Außenseite der Außenwand der Sonde angeordnete Zusatzelektroden. Gemäß der DE 10 2008 055 107 A1 kann eine der Zusatzelektroden dazu verwendet werden eine zwischen der Zusatzelektrode und der Referenzelektrode oder alternativ zwischen der Zusatzelektrode und der pH-Elektrode herrschende elektrische oder elektrochemische Kenngröße zu ermitteln. So kann die Zusatzelektrode z.B. als Redox-Elektrode eingesetzt werden, anhand derer ein von einem Redox-Potential des Fluids abhängiges Potential ableitbar ist. Alternativ kann mittels zweier auf der Außenseite der Sonde angebrachter Zusatzelektroden eine Leitfähigkeit des Fluids bestimmt werden.In addition, that includes in the DE 10 2008 055 107 A1 described measuring device one or two arranged on the outside of the outer wall of the probe additional electrodes. According to the DE 10 2008 055 107 A1 For example, one of the additional electrodes can be used to determine an electrical or electrochemical parameter prevailing between the additional electrode and the reference electrode or alternatively between the additional electrode and the pH electrode. Thus, the additional electrode can be used, for example, as a redox electrode, on the basis of which a dependent of a redox potential of the fluid potential can be derived. Alternatively, a conductivity of the fluid can be determined by means of two mounted on the outside of the probe additional electrodes.

Die in der DE 10 2013 109 105 A1 beschriebene Messeinrichtung umfasst eine mehrgliedrige Messkette mit zwei oder mehr, getrennt voneinander in das Fluid einzutauchenden Messzellen und einer von den Messzellen getrennten Referenzelektrode. Jede Messzelle enthält eine Pufferlösung, in der eine pH-Elektrode angeordnet ist, und ist nach außen durch eine pH-sensitive Membran, z.B eine H3O+-Ionenselektive Glasmembran abgeschlossen. Jede dieser Messzellen dient der potentiometrischen pH-Wert-Bestimmung, wobei die Referenzelektrode als gemeinsame Referenzelektrode für jeden dieser potentiometrischen pH-Sensoren dient.The in the DE 10 2013 109 105 A1 described measuring device comprises a multi-link measuring chain with two or more, separately immersed in the fluid measuring cells and a separate from the measuring cells reference electrode. Each measuring cell contains a buffer solution in which a pH electrode is arranged, and is closed to the outside by a pH-sensitive membrane, for example a H 3 O + ion-selective glass membrane. Each of these measuring cells is used for potentiometric pH determination, the reference electrode serving as a common reference electrode for each of these potentiometric pH sensors.

Zusätzlich umfasst die in der DE 10 2013 109 105 A1 beschriebene Messeinrichtung ein von den Messzellen und der Referenzelektrode getrenntes mit einem Elektrolyt befülltes Gehäuse, das nach außen durch eine ionenselektive Membran abgeschlossen ist. An der Membran bildet sich in Kontakt mit dem Fluid ein von der Aktivität des Ions abhängiges Potential aus, das mittels einer in dem Gehäuse im Elektrolyt angeordneten Elektrode ableitbar ist. Durch die Auswahl einer entsprechenden ionenselektiven Membran kann hiermit anhand der Potentialdifferenz zwischen dem über die Elektrode abgeleiteten Potential und dem über die Referenzelektrode abgeleiteten Referenzpotential z.B. die Aktivität von Chlorid-Ionen im Fluid bestimmt werden. Die potentiometrische Bestimmung der Aktivität von Chlorid-Ionen (Cl-) gibt jedoch keinen Aufschluss über die Konzentration von im Fluid enthaltener hypochloriger Säure. Anhand der Aktivität der Chlorid-Ionen kann somit keine Aussage über die Sauberkeit des Fluids und/oder einen durch Zugabe von Chlor bewirkten Desinfektionsgrad abgeleitet werden.In addition, the includes in the DE 10 2013 109 105 A1 described measuring device separated from the measuring cells and the reference electrode filled with an electrolyte housing, which is closed to the outside by an ion-selective membrane. In contact with the fluid, a potential which depends on the activity of the ion forms on the membrane and can be dissipated by means of an electrode arranged in the housing in the electrolyte. By selecting a corresponding ion-selective membrane, the activity of chloride ions in the fluid can hereby be determined on the basis of the potential difference between the potential derived via the electrode and the reference potential derived via the reference electrode. The potentiometric determination of the activity of chloride ions (Cl - ), however, gives no indication of the concentration of hypochlorous acid contained in the fluid. On the basis of the activity of the chloride ions can thus be derived no statement about the cleanliness of the fluid and / or caused by the addition of chlorine disinfection degree.

Außerdem müssen bei dieser Messeinrichtung Vorkehrungen getroffen werden, die sicher stellen, dass die einzelnen Kettenglieder der Messkette in einigem Abstand voneinander gehalten werden. Nur so können Berührungen der Kettenglieder untereinander vermieden werden, die zu elektrischen Kurzschlüssen und/oder zu mechanische Beschädigungen, insb. der mechanisch empfindlichen Glasmembranen, führen könnten.In addition, precautions must be taken in this measuring device, which ensure that the individual chain links of the measuring chain are kept at some distance from each other. This is the only way to avoid touching the chain links with each other, which could lead to electrical short circuits and / or mechanical damage, in particular the mechanically sensitive glass membranes.

Wird eine Messeinrichtung zur Bestimmung des pH-Werts parallel zu einer mit einem amperometrischen Sensor ausgestatteten Messeinrichtung zur Bestimmung einer vom pH-Wert des Fluids abhängigen Konzentration eines im Fluid enthaltenen Analyten eingesetzt, so müssen die Sensoren beider Messeinrichtungen getrennt voneinander in das Fluid eingetaucht werden. Außerdem müssen beide Messeinrichtungen jeweils mit einer Messelektronik zur Messung der jeweiligen Messgröße ausgestattet werden. Zusätzlich müssen die Messelektroniken der beiden Messeinrichtungen jeweils an eine übergeordnete Einheit angeschlossen werden, die die jeweilige Messeinrichtung mit Energie versorgt und die von den Messeinrichtungen bestimmten Messgrößen empfängt. Erst dann kann die von der einen Messeinrichtung bestimmte Konzentration des Analyten unter Berücksichtigung des von der anderen Messeinrichtung bestimmten pH-Werts einer weiteren Verwendung zugeführt werden.If a measuring device for determining the pH is used parallel to a measuring device equipped with an amperometric sensor for determining a concentration of an analyte contained in the fluid, which depends on the pH of the fluid, the sensors of both measuring devices must be immersed in the fluid separately from one another. In addition, both measuring devices must each be equipped with measuring electronics for measuring the respective measured variable. In addition, the measuring electronics of the two measuring devices must each be connected to a higher-level unit which supplies the respective measuring device with energy and receives the measured variables determined by the measuring devices. Only then can the concentration of the analyte, determined by one measuring device, be used further, taking into account the pH determined by the other measuring device.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Messeinrichtung zur messtechnischen Erfassung einer Konzentration eines in einem Fluid enthaltenen Analyten anzugeben, die zugleich eine effiziente Erfassung eines pH-Werts des Fluids ermöglicht.It is an object of the invention to provide a measuring device for the metrological detection of a concentration of an analyte contained in a fluid, which at the same time allows an efficient detection of a pH value of the fluid.

Hierzu umfasst die Erfindung eine Messeinrichtung zur messtechnischen Erfassung einer Konzentration eines in einem Fluid enthaltenen Analyten,

  • - die eine in das Fluid eintauchbare Sonde umfasst, und
  • - deren Sonde einen amperometrischen Sensor zur messtechnischen Erfassung der Konzentration des im Fluid enthaltenen Analyten umfasst, die sich dadurch auszeichnet, dass
  • - die den amperometrischen Sensor umfassende Sonde einen potentiometrischen pH-Sensor zur messtechnischen Erfassung eines pH-Werts des Fluids umfasst.
For this purpose, the invention comprises a measuring device for the metrological detection of a concentration of an analyte contained in a fluid,
  • - Which comprises a probe immersible in the fluid, and
  • - whose probe comprises an amperometric sensor for metrological detection of the concentration of the analyte contained in the fluid, which is characterized in that
  • - The probe comprising the amperometric sensor comprises a potentiometric pH sensor for metrologically detecting a pH of the fluid.

Eine erste Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Analyt ein Analyt ist, dessen Konzentration im Fluid vom pH-Wert des Fluids abhängig ist.A first embodiment is characterized in that the analyte is an analyte whose concentration in the fluid is dependent on the pH value of the fluid.

Eine zweite Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass

  • - die Konzentration ein Chlorgehalt des Fluids ist, der einer Konzentration von im Fluid enthaltener hypochloriger Säure entspricht, oder
  • - die Konzentration ein Bromgehalt des Fluids ist, der einer Konzentration von im Fluid enthaltener hypobromiger Säure entspricht.
A second embodiment is characterized in that
  • the concentration is a chlorine content of the fluid corresponding to a concentration of hypochlorous acid contained in the fluid, or
  • the concentration is a bromine content of the fluid corresponding to a concentration of hypobromous acid present in the fluid.

Eine dritte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass

  • - der amperometrische Sensor eine auf einer Außenseite einer Außenwand der Sonde angeordnete, über eine Anschlussleitung an eine Messelektronik anschließbare Messelektrode und eine auf einer Außenseite einer Außenwand der Sonde angeordnete, über eine Anschlussleitung an die Messelektronik anschließbare Gegenelektrode umfasst, oder
  • - der amperometrische Sensor eine mit einem Elektrolyten befüllte Analyt-Messzelle umfasst,
    • -- in der eine über eine Anschlussleitung an die Messelektronik anschließbare Messelektrode und eine über eine Anschlussleitung an die Messelektronik anschließbare Gegenelektrode angeordnet sind,
    • -- die nach außen durch eine für den Analyten permeable Membran abgeschlossen ist, und
    • -- die innerhalb der Sonde derart angeordnet ist, dass die Membran einen Außenwandbereich der Sonde bildet.
A third embodiment is characterized in that
  • - The amperometric sensor comprises a arranged on an outer side of an outer wall of the probe, connectable via a connecting line to a measuring electronics measuring electrode and arranged on an outer side of an outer wall of the probe, connectable via a connecting cable to the measuring electronics counter electrode, or
  • the amperometric sensor comprises an analyte measuring cell filled with an electrolyte,
    • in which a measuring electrode which can be connected to the measuring electronics via a connecting line and a counterelectrode which can be connected to the measuring electronics via a connecting line are arranged,
    • - which is closed to the outside by a membrane permeable to the analyte, and
    • - Which is arranged within the probe such that the membrane forms an outer wall portion of the probe.

Eine erste Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass

  • - der pH-Sensor einen pH-sensitiven Feldeffekt-Transistor (ISFET) umfasst, der einen auf einer Außenseite der Sonde angeordneten pH-sensitiven Oberflächenbereich umfasst und dessen Source und Drain jeweils über eine Anschlussleitung an die Messelektronik anschließbar sind, oder
  • - der pH-Sensor
    • -- eine mit einer Pufferlösung gefüllte pH-Messzelle, eine in der pH-Messzelle in der Pufferlösung angeordnete, über eine Anschlussleitung an eine Messelektronik anschließbare pH-Elektrode und eine die pH-Messzelle nach außen abschließende pH-sensitive Membran umfasst, wobei die pH-Messzelle innerhalb der Sonde derart angeordnet ist, dass die Membran einen Außenwandbereich der Sonde bildet, und
    • -- eine mit einem Elektrolyten gefüllte Referenzzelle, eine in der Referenzzelle angeordnete, über eine Anschlussleitung an die Messelektronik anschließbare Referenzelektrode, und ein die Referenzzelle nach außen abschließendes, für Ladungsträger permeables Diaphragma umfasst, wobei die Referenzzelle innerhalb der Sonde derart angeordnet ist, dass deren Diaphragma einen Außenwandbereich der Sonde bildet.
A first development is characterized by the fact that
  • the pH sensor comprises a pH-sensitive field-effect transistor (ISFET) which comprises a pH-sensitive surface region arranged on an outer side of the probe and whose source and drain can be connected to the measuring electronics via a connecting lead, or
  • - the pH sensor
    • a pH measuring cell filled with a buffer solution, a pH electrode arranged in the pH-measuring cell in the buffer solution, connectable via a connecting line to a measuring electronics, and a pH-sensitive membrane terminating the pH measuring cell to the outside, wherein the pH -Messzelle is arranged within the probe such that the membrane forms an outer wall portion of the probe, and
    • a reference cell filled with an electrolyte, a reference electrode arranged in the reference cell and connectable to the measuring electronics via a connecting line, and a diaphragm permeable to charge carriers enclosing the reference cell to the outside, wherein the reference cell is arranged inside the probe such that its Diaphragm forms an outer wall portion of the probe.

Eine zweite Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sonde eine einzige dem amperometrischen Sensor und dem pH-Sensor gemeinsame, über eine Anschlussleitung an die Messelektronik anschließbare Referenzelektrode zur Ableitung eines einem Potential des Fluids entsprechenden Referenzpotentials umfasst.A second development is characterized in that the probe comprises a single reference electrode which can be connected to the measuring electronics via a connecting line and which is common to the amperometric sensor and the pH sensor for the purpose of deriving a reference potential corresponding to a potential of the fluid.

Eine dritte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass

  • - die Sonde eine Messzelle, insb. eine pH-Messzelle oder eine Analyt-Messzelle, umfasst, die außenseitlich allseitig von einem Innenraum der Sonde umgeben ist, der nach außen durch die Außenwand der Sonde abgeschlossen ist, und
  • - der Innenraum durch zwei oder mehr in den Innenraum eingesetzte Trennwände in zwei oder mehr voneinander getrennte Teilräume unterteilt ist.
A third development is characterized by the fact that
  • the probe comprises a measuring cell, in particular a pH measuring cell or an analyte measuring cell, which on the outside is surrounded on all sides by an interior of the probe, which is closed to the outside by the outer wall of the probe, and
  • - The interior is divided by two or more inserted into the interior partitions in two or more separate subspaces.

Eine Weiterbildung der letztgenannten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass einer der Teilräume eine mit dem Elektrolyten gefüllte Referenzzelle umfasst, in der eine Referenzelektrode angeordnet ist und die nach außen durch ein für Ladungsträger permeables Diaphragma abgeschlossen ist, und/oder in einem der Teilräume ein Temperatursensor angeordnet ist.A refinement of the last-mentioned further development is characterized in that one of the subspaces comprises a reference cell filled with the electrolyte, in which a reference electrode is arranged and which is closed to the outside by a diaphragm permeable to charge carriers, and / or a temperature sensor in one of the subspaces is arranged.

Eine Weiterbildung der letztgenannten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine an die Messelektronik anschließbare Anschlussleitung vorgesehen ist, die innerhalb der Sonde durch einen von dem die Referenzzelle umfassenden Teilraum verschiedenen Teilraum hindurch verläuft.A refinement of the last-mentioned further development is characterized in that at least one connecting line that can be connected to the measuring electronics is provided, which runs through a subspace that is different from the subspace comprising the reference cell within the probe.

Eine vierte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass

  • - die Messeinrichtung eine an den amperometrischen Sensor und den pH-Sensor angeschlossene Messelektronik umfasst,
  • - die Messelektronik eine Messschaltung und eine an die Messschaltung angeschlossene intelligent Einheit umfasst,
  • - die Messschaltung eine amperometrische Messschaltung zur Erzeugung eines von einer mittels des amperometrischen Sensors messtechnisch erfassten Konzentration des Analyten abhängigen Ausgangssignals und eine pH-Messchaltung zur Erzeugung eines von einem mittels des pH-Sensors messtechnisch erfassten pH-Wert des Fluids abhängigen Ausgangssignals umfasst, und
  • - die intelligente Einheit derart ausgebildet ist, dass sie anhand der Ausgangssignale der amperometrischen Messschaltung und der pH-Messschaltung die Konzentration des im Fluids enthaltenen Analyten, einen pH-Wert des Fluids und/oder eine bezüglich des mittels des pH-Sensors erfassten pH-Werts kompensierte Konzentration des Analyten bestimmt.
A fourth development is characterized by the fact that
  • the measuring device comprises a measuring electronics connected to the amperometric sensor and the pH sensor,
  • the measuring electronics comprise a measuring circuit and an intelligent unit connected to the measuring circuit,
  • the measuring circuit comprises an amperometric measuring circuit for generating an output signal dependent on a concentration of the analyte measured by means of the amperometric sensor, and a pH measuring circuit for generating an output signal dependent on a pH value of the fluid measured by means of the pH sensor, and
  • - The intelligent unit is designed such that it based on the output signals of the amperometric measuring circuit and the pH measuring circuit, the concentration of the analyte contained in the fluid, a pH of the fluid and / or with respect to the pH detected by means of the pH sensor compensated concentration of the analyte determined.

Eine Weiterbildung der Messeinrichtung gemäß der zweiten und der vierten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass

  • - die pH-Messschaltung einen an die pH-Elektrode angeschlossenen Impedanzwandler und einen der pH-Messschaltung und der amperometrischen Messschaltung gemeinsamen, an die Referenzelektrode angeschlossenen Impedanzwandler umfasst,
  • - das Ausgangssignal der pH-Messschaltung eine im Messbetrieb zwischen den Ausgängen der beiden Impedanzwandler anliegende Ausgangsspannung ist,
  • - die amperometrische Messschaltung einen an die Referenzelektrode und die Gegenelektrode angeschlossenen Potentiostaten umfasst, der den der pH-Messschaltung und der amperometrischen Messschaltung gemeinsamen, an die Referenzelektrode angeschlossenen Impedanzwandler umfasst, und der derart ausgebildet ist, dass er eine mittels des Potentiostaten an die Gegenelektrode angelegte Spannung auf einen Wert regelt, bei dem sich zwischen der Messelektrode und der Referenzelektrode eine Potentialdifferenz einer vorgegebenen Größe einstellt, und
  • - die amperometrische Messschaltung einen an die Messelektrode angeschlossenen Strom-Spannungswandler umfasst, der als Ausgangssignal eine einem über die Messelektrode fließenden Strom entsprechende Ausgangsspannung erzeugt.
A development of the measuring device according to the second and the fourth development is characterized in that
  • the pH measuring circuit comprises an impedance converter connected to the pH electrode and an impedance converter common to the pH measuring circuit and the amperometric measuring circuit and connected to the reference electrode,
  • the output signal of the pH measuring circuit is an output voltage present in the measuring operation between the outputs of the two impedance converters,
  • - the amperometric measuring circuit comprises a potentiostat connected to the reference electrode and the counterelectrode, which comprises the impedance converter common to the pH measuring circuit and the amperometric measuring circuit and connected to the reference electrode, and which is designed such that it applies a voltage applied to the counterelectrode by means of the potentiostat regulated to a value at which a potential difference of a predetermined magnitude is established between the measuring electrode and the reference electrode, and
  • - The amperometric measuring circuit comprises a current-voltage converter connected to the measuring electrode, which generates an output signal corresponding to a current flowing through the measuring electrode current corresponding output voltage.

Eine Weiterbildung der Messeinrichtung gemäß der vierten Weiterbildung oder deren Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass

  • - ein der intelligenten Einheit zugeordneter Speicher vorgesehen ist, in dem eine vorab bestimmte Abhängigkeit der Konzentration des Analyten vom pH-Wert des Fluids abgelegt ist, und
  • - die intelligente Einheit derart ausgebildet ist, dass sie im Messbetrieb anhand der Ausgangssignale der pH-Messschaltung und der amperometrischen Messschaltung oder alternativ anhand der diesen Ausgangssignalen von der intelligenten Einheit zugeordneten Messwerten eine bezüglich des pH-Werts kompensierte Konzentration des Analyten bestimmt,
  • - wobei die bezüglich des pH-Werts kompensierte Konzentration gleich derjenigen anhand der Abhängigkeit der Konzentration des Analyten vom pH-Wert bestimmbaren Konzentration des Analyten ist, die das Fluid bei unverändertem Analytgehalt bei einem vorbestimmten pH-Wert oder einem vom Benutzer über eine Schnittstelle der Messeinrichtung vorgebbarer pH-Wert aufweisen würde.
A development of the measuring device according to the fourth development or its development is characterized by the fact that
  • a memory allocated to the intelligent unit is provided, in which a predefined dependency of the concentration of the analyte on the pH value of the fluid is stored, and
  • the intelligent unit is designed in such a way that it determines a pH-compensated concentration of the analyte during measurement operation on the basis of the output signals of the pH measuring circuit and the amperometric measuring circuit or alternatively on the basis of the measured values assigned to these output signals by the intelligent unit,
  • - Wherein the pH compensated with the concentration equal to that on the basis of the dependence of the concentration of the analyte of the pH determinable concentration of the analyte, the fluid at an unchanged analyte content at a predetermined pH or the user via an interface of the measuring device would have predetermined pH.

Eine Weiterbildung der Messeinrichtung gemäß der vierten Weiterbildung oder deren Weiterbildungen zeichnet sich dadurch aus, dass

  • - die Sonde einen über Anschlussleitungen an die Messelektronik anschließbaren Temperatursensor umfasst.
  • - die Messschaltung eine an den Temperatursensor angeschlossene Temperaturmessschaltung zur Erzeugung eines temperaturabhängigen Ausgangssignals umfasst, und
  • - die intelligente Einheit derart ausgebildet ist, dass sie im Messbetrieb anhand von in einem der Einheit zugeordneten Speicher abgelegten Abhängigkeiten der jeweiligen Messgröße von der Temperatur des Fluids und den Ausgangssignalen der pH-Messschaltung, der amperometrischen Messschaltung und/oder der Temperaturmessschaltung die Temperatur des Fluids, eine bezüglich der Temperatur kompensierte Konzentration des Analyten, einen bezüglich der Temperatur des Fluids kompensierten pH-Wert, und/oder eine bezüglich der Temperatur und des pH-Werts kompensierte Konzentration des Analyten bestimmt.
A development of the measuring device according to the fourth development or its developments is characterized in that
  • - The probe comprises a connectable via connecting cables to the measuring electronics temperature sensor.
  • - The measuring circuit comprises a temperature sensor connected to the temperature measuring circuit for generating a temperature-dependent output signal, and
  • - The intelligent unit is designed such that it in measurement operation based on stored in one of the unit memory dependencies of the respective measured variable of the temperature of the fluid and the output signals of the pH measuring circuit, the amperometric measuring circuit and / or the temperature measuring circuit, the temperature of the fluid , a temperature compensated concentration of the analyte, a pH compensated for the temperature of the fluid, and / or a temperature and pH compensated concentration of the analyte.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Kalibration einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung, bei dem mit der Messeinrichtung

  • - nacheinander Referenzmessungen in mindestens zwei verschiedenen Referenzfluiden mit unterschiedlichem, bekanntem pH-Wert ausgeführt werden, wobei die Referenzfluide mindestens ein analytfreies Referenzfluid umfassen,
  • - anhand der bekannten pH-Werte der Referenzfluide und der während der Referenzmessungen erhaltenen Ausgangssignale der pH-Messschaltung eine Abhängigkeit der Ausgangssignale der pH-Messschaltung vom pH-Wert bestimmt wird,
  • - anhand eines während der mit dem analytfreien Referenzfluid ausgeführten Referenzmessung erhaltenen Ausgangssignals der amperometrischen Messschaltung ein Nullpunkt einer Abhängigkeit des Ausgangssignals der amperometrischen Messschaltung von der Konzentration des Analyten bestimmt wird,
  • - mindestens eine weitere Referenzmessung in einem analythaltigen Referenzfluid mit bekannter Analyt-Konzentration ausgeführt wird, und
  • - anhand des Nullpunkts, der bekannten Analyt-Konzentration des analythaltigen Referenzfluids oder den bekannten Analyt-Konzentrationen der analythaltigen Referenzfluide, sowie anhand der während der weiteren Referenzmessungen erhaltenen Ausgangssignale der amperometrischen Messschaltung eine Abhängigkeit des Ausgangssignals der amperometrischen Messschaltung von der Konzentration des Analyten bestimmt wird.
Furthermore, the invention comprises a method for calibrating a measuring device according to the invention, in which with the measuring device
  • - successively reference measurements are carried out in at least two different reference fluids of different, known pH, wherein the reference fluids comprise at least one analyte-free reference fluid,
  • on the basis of the known pH values of the reference fluids and the output signals of the pH measuring circuit obtained during the reference measurements, a dependence of the output signals of the pH measuring circuit on the pH value is determined,
  • a zero point of a dependency of the output signal of the amperometric measuring circuit on the concentration of the analyte is determined on the basis of an output signal of the amperometric measuring circuit obtained during the reference measurement carried out with the analyte-free reference fluid,
  • - at least one further reference measurement is carried out in an analyte-containing reference fluid having a known analyte concentration, and
  • - Based on the zero point, the known analyte concentration of the analyte-containing reference fluid or the known analyte concentrations of the analyte-containing reference fluids, and based on the output signals of the amperometric measurement circuit obtained during the further reference measurements, a dependence of the output signal of the amperometric measurement circuit of the concentration of the analyte is determined.

Erfindungsgemäße Messeinrichtungen bieten den Vorteil, dass nur eine einzige Sonde in das Fluid eingetaucht werden muss, um sowohl die Konzentration des Analyten als auch den pH-Wert des Fluids messtechnisch zu erfassen. Dabei bildet die Sonde eine Einstabmesskette, die auf einfache Weise in das Fluid eingesetzt werden kann, ohne dass Vorkehrungen getroffen werden müssen, um Berührungen einzelner Sensor-Komponenten untereinander zu vermeiden, die elektrische Kurzschlüsse und/oder mechanische Beschädigungen zur Folge haben könnten.Measuring devices according to the invention have the advantage that only a single probe has to be immersed in the fluid in order to metrologically detect both the concentration of the analyte and the pH of the fluid. In this case, the probe forms a combination electrode that can be easily inserted into the fluid without having to take precautions to avoid contact between individual sensor components, the electrical short circuits and / or or mechanical damage could result.

Erfindungsgemäße Messeinrichtungen sind insb. dann von Vorteil, wenn die Konzentration des Analyten vom pH-Wert des Fluids abhängig ist. In dem Fall steht über den pH-Sensor unmittelbar der für die korrekte Beurteilung der messtechnisch erfassten Konzentration des Analyten relevante pH-Wert zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der amperometrische Sensor und der pH-Sensor über eine einzige Messelektronik betrieben werden können, mittels derer dann die Konzentration des Analyten, der pH-Wert und/oder eine bezüglich des pH-Werts kompensierte Konzentration des Analyten bestimmt werden kann.Measuring devices according to the invention are of particular advantage if the concentration of the analyte depends on the pH of the fluid. In this case, the pH sensor relevant for the correct assessment of the metrologically detected concentration of the analyte is directly available via the pH sensor. Another advantage is that the amperometric sensor and the pH sensor can be operated via a single measuring electronics, by means of which then the concentration of the analyte, the pH value and / or a pH-compensated concentration of the analyte can be determined can.

Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

  • 1 zeigt: eine erfindungsgemäße Messeinrichtung;
  • 2 zeigt: eine Schnittzeichnung einer anstelle der Sonde von 1 einsetzbaren Sonde;
  • 3 zeigt: die Messschaltung von 1;
  • 4 zeigt: eine weitere erfindungsgemäße Messeinrichtung; und
  • 5 zeigt: eine Schnittzeichnung der Sonde von 4.
The invention and its advantages will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing, in which two embodiments are shown; the same elements are provided in the figures with the same reference numerals.
  • 1 shows: a measuring device according to the invention;
  • 2 shows a sectional drawing of a probe instead of 1 usable probe;
  • 3 shows: the measuring circuit of 1 ;
  • 4 shows: a further measuring device according to the invention; and
  • 5 shows: a sectional drawing of the probe of 4 ,

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur messtechnischen Erfassung einer Konzentration eines in einem Fluid enthaltenen Analyten, die eine in das Fluid eintauchbare Sonde umfasst, und deren Sonde einen amperometrischen Sensor zur messtechnischen Erfassung der Konzentration des im Fluid enthaltenen Analyten umfasst. Erfindungsgemäß umfasst diese Sonde zusätzlich einen potentiometrischen pH-Sensor.The invention relates to a measuring device for metrological detection of a concentration of an analyte contained in a fluid, which comprises a probe immersible in the fluid, and whose probe comprises an amperometric sensor for metrological detection of the concentration of the analyte contained in the fluid. According to the invention, this probe additionally comprises a potentiometric pH sensor.

Die Vorrichtung wird vorzugsweise zur messtechnischen Erfassung einer Konzentration eines im Fluid enthaltenen Analyten eingesetzt, dessen Konzentration vom pH-Wert des Fluids abhängig ist. So kann mit der Messeinrichtung z.B. eine häufig auch als Konzentration an freiem Chlor oder als Chlorgehalt bezeichnete vom pH-Wert abhänigige Konzentration an im Fluid enthaltener hypochloriger Säure (HOCl) messtechnisch erfasst werden. Alternativ kann z.B. eine häufig auch als Konzentration an freiem Brom oder als Bromgehalt bezeichnete vom pH-Wert abhänigige Konzentration an im Fluid enthaltener hypobromiger Säure (HOBr) messtechnisch erfasst werden.The device is preferably used for metrological detection of a concentration of an analyte contained in the fluid, the concentration of which depends on the pH value of the fluid. Thus, with the measuring device e.g. a concentration of hypochlorous acid (HOCl), which is frequently referred to as the concentration of free chlorine or chlorine, and which is dependent on the pH, can be measured. Alternatively, e.g. frequently referred to as the concentration of free bromine or bromine content, the pH-dependent concentration of hypobromous acid (HOBr) contained in the fluid can be measured.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung. Diese umfasst einen offenen amperometrischen Sensor, der eine auf einer Außenseite einer Außenwand der Sonde 1 angeordnete Messelektrode Ea und eine davon beabstandete ebenfalls auf einer Außenseite der Außenwand der Sonde 1 angeordnete Gegenelektrode Eb umfasst. Messelektrode Ea und Gegenelektrode Eb sind jeweils über eine durch die Außenwand hindurch führende Durchführung an eine Anschlussleitung angeschlossen, die durch einen Innenraum der Sonde 1 hindurch verläuft und endseitig an eine in 1 ebenfalls dargestellte Messelektronik 3 anschließbar ist. Die Messelektronik 3 kann wahlweise entweder in einem unmittelbar auf einem Ende der Sonde 1 angebrachten Gehäuse oder in einem von der Sonde 1 abgesetzten Gehäuse angeordnet sein. 1 shows an embodiment of a measuring device according to the invention. This includes an open amperometric sensor, one on an outside of an outer wall of the probe 1 arranged measuring electrode E a and one of which also spaced on an outer side of the outer wall of the probe 1 arranged arranged counter electrode E b . Measuring electrode E a and counter electrode E b are each connected via a passing through the outer wall passage to a connecting line, passing through an interior of the probe 1 passes through and end to an in 1 also shown measuring electronics 3 is connectable. The measuring electronics 3 Optionally, either in one directly on one end of the probe 1 attached housing or in one of the probe 1 be arranged remote housing.

Messelektrode Ea und Gegenelektrode Eb bestehen aus Metall und können unterschiedliche Formgebungen aufweisen. Dabei kann die Messelektrode Ea z. B. aus Platin oder aus Gold bestehen und die Gegenelektrode Eb kann z.B. aus Silber, Gold, Platin, Kupfer oder einem anderen elektrisch leitfähigen Metall bestehen. In dem 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind sie als die Sonde 1 außenseitlich allseitig umgebende Ringelektroden ausgebildet. 2 zeigt eine Schnittzeichnung einer alternativ einsetzbaren Sonde 5, die sich von der in 1 dargestellten Sonde 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass Mess- und Gegenelektrode Ea, Eb hier als auf einander gegenüberliegenden Außenseiten der Außenwand der Sonde 5 angeordnete Elektroden ausgebildet sind. Diese Elektroden können z.B. scheiben- oder knopfförmig sein.Measuring electrode E a and counter electrode E b are made of metal and may have different shapes. In this case, the measuring electrode E a z. B. of platinum or gold and the counter electrode E b may for example consist of silver, gold, platinum, copper or other electrically conductive metal. By doing 1 illustrated embodiment, they are as the probe 1 externally formed on all sides surrounding ring electrodes. 2 shows a sectional drawing of an alternative usable probe 5 that differ from the in 1 shown probe 1 only differs in that the measuring and counter electrode E a , E b here as on opposite outer sides of the outer wall of the probe 5 arranged electrodes are formed. These electrodes may be, for example, disk-shaped or button-shaped.

Der potentiometrische pH-Sensor umfasst in den in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen eine mit einer Pufferlösung, z.B. einem Phosphat-Puffer, mit bekanntem pH-Wert gefüllte pH-Messzelle 7, eine in der pH-Messzelle 7 in der Pufferlösung angeordnete pH-Elektrode EpH, z.B. eine mit Silberchlorid (AgCl) beschichtete Silberelektrode, und eine die Messzelle 7 nach außen abschließende pH-sensitive Membran 9, z.B eine H3O+-ionenselektive Glasmembran. Die pH-Messzelle 7 ist innerhalb der Sonde 1, 5 derart angeordnet, dass deren Membran 9 zugleich auch einen Außenwandbereich der Sonde 1, 5 bildet. Zusätzlich umfasst der pH-Sensor eine mit einem Elektrolyten, z.B. einer wässrigen Kaliumchlorid-Lösung, gefüllte Referenzzelle 11, eine in der Referenzzelle 11 im Elektrolyten angeordnete Referenzelektrode Eref, z.B. eine chloridierte Silberelektrode, und ein die Referenzzelle 11 nach außen abschließendes Diaphragma 13. Das Diaphragma 13 besteht aus einem für Ladungsträger permeablen Material, wie z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Keramik. Die Referenzzelle 11 ist innerhalb der Sonde 1, 5 derart angeordnet, dass deren Diaphragma 13 einen Außenwandbereich der Sonde 1, 5 bildet. Der durch das Diaphragma 13 hindurch erfolgende Ladungsaustausch bewirkt, dass die Referenzelektrode Eref bei in das Fluid eingetauchter Sonde 1, 5 auf einem dem Potential des Fluids entsprechenden Referenzpotential liegt. Referenzelektrode Eref und pH-Elektrode EpH sind jeweils über eine daran angeschlossene durch einen Innenraum der Sonde 1, 5 hindurch verlaufende Anschlussleitung an die Messelektronik 3 anschließbar.The potentiometric pH sensor comprises in the in 1 and 2 illustrated embodiments a with a buffer solution, eg a phosphate buffer, with known pH-filled pH measuring cell 7, a arranged in the pH measuring cell 7 in the buffer solution pH electrode E pH , for example, a silver chloride (AgCl) coated silver electrode , and one the measuring cell 7 outwardly terminating pH-sensitive membrane 9 , eg a H 3 O + ion-selective glass membrane. The pH measuring cell 7 is inside the probe 1 . 5 arranged such that the membrane 9 at the same time also an outer wall area of the probe 1 . 5 forms. In addition, the pH sensor comprises a reference cell 11 filled with an electrolyte, eg an aqueous potassium chloride solution, one in the reference cell 11 in the electrolyte arranged reference electrode E ref , for example, a chlorided silver electrode, and a reference cell 11 outwardly terminating diaphragm 13 , The diaphragm 13 consists of a carrier-permeable material, such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or ceramic. The reference cell 11 is inside the probe 1 . 5 arranged such that the diaphragm 13 an outer wall portion of the probe 1 , 5 forms. The through the diaphragm 13 The exchange of charge causes the reference electrode E ref when the probe is immersed in the fluid 1 , 5 is at a reference potential corresponding to the potential of the fluid. Reference electrode E ref and pH electrode E pH are each connected via an inner space of the probe 1 . 5 through connecting cable to the measuring electronics 3 connected.

In den in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die pH-Messzelle 7 außenseitlich allseitig von einem Innenraum der Sonde 1, 5 umgeben, der nach außen durch die Außenwand der Sonde 1, 5 abgeschlossen ist. Dieser Innenraum umfasst den Innenraum der Referenzzelle 11. Grundsätzlich kann der gesamte Innenraum als Innenraum der Referenzzelle 11 genutzt werden. In dem Fall sind die durch den Innenraum verlaufenden Anschlussleitungen der Messelektrode Ea und der Gegenelektrode Eb des amperometrischen Sensors mit einer Isolierung, z.B. eine Glasummantelung, zu versehen, die eine Isolation dieser Anschlussleitungen gegenüber dem Elektrolyten, der Referenzelektrode Eref und der mit der Referenzelektrode Eref verbundenen Anschlussleitung bewirkt. Alternativ kann der Innenraum durch zwei oder mehr in den Innenraum eingesetzte Trennwände 15 in zwei oder mehr voneinander getrennte Teilräume unterteilt werden, von denen einer den von den anderen Teilräumen abgetrennten Innenraum der Referenzzelle 11 bildet. Diese in 2 dargestellte Variante bietet den Vorteil, dass die Anschlussleitungen der Messelektrode Ea und der Gegenelektrode Eb durch einen vom Innenraum der Referenzzelle 11 getrennten Teilraum geführt werden können.In the in 1 and 2 illustrated embodiments, the pH measuring cell 7 on the outside of all sides of an interior of the probe 1 . 5 Surrounded by the outside through the outer wall of the probe 1 . 5 is completed. This interior includes the interior of the reference cell 11 , Basically, the entire interior space as the interior of the reference cell 11 be used. In this case, the connection lines of the measuring electrode E a and the counterelectrode E b of the amperometric sensor passing through the interior are to be provided with an insulation, for example a glass sheath, which insulates these connecting lines from the electrolyte, the reference electrode E ref and the one with the Reference electrode E ref connected connection line causes. Alternatively, the interior space may be two or more partitions inserted into the interior 15 be divided into two or more separate subspaces, one of which is separated from the other subspaces interior of the reference cell 11 forms. This in 2 illustrated variant has the advantage that the connecting leads of the measuring electrode E a and the counter electrode E b by one from the interior of the reference cell 11 separated subspace can be performed.

Erfindungsgemäße Messeinrichtungen bieten den Vorteil, dass deren Sensoren mit einer einzigen, an die Anschlussleitungen anschließbaren Messelektronik 3 betrieben werden können, anhand derer dann unmittelbar die Konzentration des Analyten, der pH-Wert und/oder eine pH-Werte kompensierte Konzentration des Analyten bestimmt werden kann.Inventive measuring devices have the advantage that their sensors with a single, connectable to the leads measuring electronics 3 can be operated by which then directly the concentration of the analyte, the pH and / or a pH-compensated concentration of the analyte can be determined.

Die in 1 als ein mögliches Ausführungsbeispiel dargestellte Messelektronik 3 umfasst eine Messschaltung 17, eine an die Messschaltung 17 angeschlossene intelligente Einheit 19, wie z.B. einen Mikroprozessor, und eine an die intelligente Einheit 19 angeschlossene Eingangsschaltung 21, über die die Messelektronik 3 einschließlich der daran angeschlossenen Sensoren mit Energie versorgt wird und die die von der Messeinrichtung ermittelten Messgrößen zur Verfügung stellt.In the 1 measuring electronics 3 shown as a possible embodiment comprises a measuring circuit 17 , one to the measuring circuit 17 connected intelligent unit 19 , such as a microprocessor, and one to the intelligent unit 19 connected input circuit 21 via which the measuring electronics 3 including the sensors connected thereto is supplied with energy and provides the measured variables determined by the measuring device.

Die Eingangsschaltung 21 umfasst eine Schnittstelle 23, eine Energieversorgungsschaltung 25 und eine Kommunikationseinrichtung 27. Die Schnittstelle 23 kann z.B. derart ausgebildet sein, dass die Messelektronik 3 über deren Schnittstelle 23 an eine mit einer zur Schnittstelle 23 der Messeinrichtung komplementären Schnittstelle 29 ausgestattete übergeordnete Einheit 31 anschließbar ist, die die Messeinrichtung mit Energie versorgt und/oder die von der Messeinrichtung ermittelten Messgrößen empfängt. Als zueinander komplementäre Schnittstellen 23, 29 eignen sich insb. induktive Schnittstellen 23, 29, die zusammen einen induktiven Übertrager bilden, über den Energie und/oder Kommunikationssignale übertragen werden können. Als Kommunikationseinrichtung 27 eignen sich Einrichtungen die eine unidirektionale oder eine bidirektionale Kommunikation über die Schnittstelle 23 ermöglichen. Alternativ kann die Ausgabe der Messgrößen natürlich auch auf andere aus dem Stand der Technik Weise erfolgen.The input circuit 21 includes an interface 23 , a power supply circuit 25 and a communication device 27 , the interface 23 For example, it may be designed such that the measuring electronics 3 via their interface 23 to one with an interface 23 the measuring device complementary interface 29 equipped parent unit 31 can be connected, which supplies the measuring device with energy and / or receives the measured variables determined by the measuring device. As mutually complementary interfaces 23 . 29 In particular, inductive interfaces are suitable 23 . 29 , which together form an inductive transformer, via which energy and / or communication signals can be transmitted. As a communication device 27 Devices are suitable for unidirectional or bidirectional communication via the interface 23 enable. Alternatively, the output of the measured variables can, of course, also be carried out in other ways known from the prior art.

Die Messschaltung 17 umfasst eine im Messbetrieb an die Messelektrode Ea und die Gegenelektrode Eb angeschlossene amperometrische Messschaltung 37. Hierzu kann eine aus dem Stand der Technik bekannte amperometrische Messschaltung zur amperometrischen Bestimmung der Konzentration des Analyten eingesetzt werden, die im Messbetrieb eine Potentialdifferenz zwischen der Messelektrode Ea und der Gegenelektrode Eb anlegt und ein dem aufgrund der Potentialdifferenz in Abhängigkeit von der Konzentration des Analyten fließenden Strom entsprechendes Ausgangssignal erzeugt.The measuring circuit 17 comprises an amperometric measuring circuit 37 connected in the measuring operation to the measuring electrode E a and the counterelectrode E b . For this purpose, an amperometric measuring circuit known from the prior art can be used for the amperometric determination of the concentration of the analyte, which in measuring operation results in a potential difference between the measuring electrode E a and the counterelectrode E b applies and produces an output signal corresponding to the current flowing due to the potential difference as a function of the concentration of the analyte.

Des Weiteren umfasst die Messschaltung 17 eine im Messbetrieb an die pH-Elektrode EpH und die Referenzelektrode Eref angeschlossene pH-Messschaltung 35, die anhand einer Potentialdifferenz zwischen dem über die pH-Elektrode EpH abgegriffenen Messpotential und dem über die Referenzelektrode Eref abgegriffenen Referenzpotential ein vom pH-Wert des Fluids abhängiges elektrische Ausgangssignal UpH erzeugt. Hierzu können aus dem Stand der Technik bekannte pH-Messschaltungen potentiometrischer pH-Sensoren eingesetzt werden.Furthermore, the measuring circuit comprises 17 a in the measuring operation of the pH electrode E pH and the reference electrode E ref connected pH measuring circuit 35, based on a potential difference between the tapped via the pH electrode E pH measuring potential and the tapped via the reference electrode E ref reference potential from the pH the fluid dependent electrical output signal U pH generated. For this purpose, known from the prior art pH measuring circuits potentiometric pH sensors can be used.

Vorzugsweise ist die Messchaltung 17 jedoch derart ausgebildet, dass das über die Referenzelektrode Eref des pH-Sensors abgeleitete Referenzpotential zugleich auch als Referenzpotential für die amperometrische Bestimmung der Konzentration des Analyten eingesetzt wird. In dem Fall bildet die Referenzelektrode Eref eine dem amperometrischen Sensor und dem pH-Sensor gemeinsame Referenzelektrode Eref. Diese Maßnahme ist nicht zwingend erforderlich, bietet jedoch den zusätzlichen Vorteil, dass anhand des Referenzpotentials eine Spannungsregelung vorgenommen werden kann, über die die Polarisationsspannung des Fluids im Wesentlichen unabhängig von dem von der Konzentration des Analyten abhängigen Strom, sowie auch unabhängig von ggfs. auftretenden Veränderungen der Temperatur des Fluids eingestellt werden kann.Preferably, the measuring circuit 17 however, designed in such a way that the reference potential derived via the reference electrode E ref of the pH sensor is at the same time also used as a reference potential for the amperometric determination of the concentration of the analyte. In the case of the reference electrode forms E ref ref common reference electrode E the amperometric sensor and the pH sensor. This measure is not absolutely necessary, but offers the additional advantage that based on the reference potential, a voltage regulation can be made via which the polarization voltage of the fluid substantially independent of the current dependent on the concentration of the analyte, as well as independent of possibly occurring changes the temperature of the fluid can be adjusted.

3 zeigt hierzu ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der an die Messelektrode Ea, die Gegenelektrode Eb, die pH-Elektrode EpH und die Referenzelektrode Eref angeschlossenen Messschaltung 17 von 1. 3 shows a preferred embodiment of this to the measuring electrode E a , the counter electrode E b , the pH electrode E pH and the reference electrode E ref connected measuring circuit 17 from 1 ,

Die pH-Messschaltung 35 der in 3 dargestellten Messschaltung 17 ist derart ausgebildet, dass die anhand einer Potentialdifferenz zwischen dem über die pH-Elektrode EpH abgegriffenen Messpotential und dem über die Referenzelektrode Eref abgegriffenen Referenzpotential ein vom pH-Wert des Fluids abhängiges elektrische Ausgangssignal UpH erzeugt. Hierzu umfasst die in 3 dargestellte pH-Messschaltung 35 einen an die pH-Elektrode EpH angeschlossenen Impedanzwandler, an dessen Ausgang A1 eine dem über die pH-Elektrode EpH abgegriffenen Messpotential entsprechende Ausgangsspannung anliegt. Der Impedanzwandler umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Operationsverstärker OV1, an dessen nicht invertierendem Eingang die pH-Elektrode EpH angeschlossen ist und dessen Ausgang über einen Rückkopplungspfad mit dessen invertierendem Eingang verbunden ist. Zusätzlich umfasst die in 3 dargestellte Messschaltung 17 einen an die Referenzelektrode Eref angeschlossenen, der pH-Messschaltung 35 und der amperometrischen Messschaltung 37 gemeinsamen Impedanzwandler, an dessen Ausgang A2 eine dem über die Referenzelektrode Eref abgegriffenen Referenzpotential entsprechende Ausgangsspannung anliegt. Dieser Impedanzwandler umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Operationsverstärker OV2, an dessen nicht invertierenden Eingang die Referenzelektrode Eref angeschlossen ist und dessen Ausgang über einen Rückkopplungspfad mit dessen invertierendem Eingang verbunden ist.The pH measuring circuit 35 of in 3 shown measuring circuit 17 is formed such that the basis of a potential difference between the measured via the pH electrode E pH measuring potential and the tapped via the reference electrode E ref reference potential generates a dependent on the pH of the fluid electrical output signal U pH . For this purpose, the in 3 illustrated pH measuring circuit 35 connected to the pH electrode E pH impedance converter, at the output A1 is applied to a measured via the pH electrode E pH measured measurement potential corresponding output voltage. The impedance converter comprises in the illustrated embodiment, an operational amplifier OV1, at the non-inverting input of the pH electrode E pH is connected and whose output is connected via a feedback path with its inverting input. In addition, the includes in 3 illustrated measuring circuit 17 a connected to the reference electrode E ref , the pH measuring circuit 35 and the amperometric measuring circuit 37 common impedance converter, at the output A2 of which a voltage applied via the reference electrode E ref reference potential corresponding output voltage is applied. In the illustrated embodiment, this impedance converter comprises an operational amplifier OV2, to whose non-inverting input the reference electrode E ref is connected and whose output is connected via a feedback path to its inverting input.

Bei dieser Ausführungsform wird das Ausgangssignal UpH der pH-Messschaltung 35 in Form einer im Messbetrieb zwischen den beiden Ausgängen A1 und A2 anliegenden bzw. über die beiden Ausgänge A1 und A2 abgreifbaren Ausgangsspannung UpH ausgegeben, die der vom pH-Wert abhängigen Potentialdifferenz zwischen dem über die pH-Elektrode EpH abgegriffenen Messpotential und dem über die Referenzelektrode Eref abgegriffenen Referenzpotential entspricht.In this embodiment, the output signal is U pH of the pH-measuring circuit output U pH in the form of A1 and A2 applied in measurement operation between the two outputs and can be tapped via the two outputs A1 and A2 output voltage 35 dependent on the pH value potential difference between corresponds to the measuring potential picked up via the pH electrode E pH and the reference potential picked off via the reference electrode E ref .

Die amperometrische Messschaltung 37 der in 3 dargestellten Messschaltung 17 umfasst einen im Messbetrieb an die Referenzelektrode Eref und die Gegenelektrode Eb angeschlossenen Potentiostaten 39, der derart ausgebildet ist, dass er eine im Messbetrieb über den Potentiostaten 39 an die Gegenelektrode Eb angelegte Spannung auf einen Wert regelt, bei dem sich zwischen der Messelektrode Ea und der Referenzelektrode Eref eine Potentialdifferenz einer vorgegebenen Größe einstellt. Der Potentiostat 39 umfasst den zuvor beschriebenen, an die Referenzelektrode Eref angeschlossenen Impedanzwandler. Zusätzlich umfasst er einen Operationsverstärker OV3, an dessen invertierendem Eingang die über den Impedanzwandler abgeleitete, dem Referenzpotential entsprechende Eingangsspannung anliegt und dessen Ausgang an die Gegenelektrode Eb angeschlossen ist. Am nicht-invertierendem Eingang des Operationsverstärkers OV3 liegt eine der einzustellenden Potentialdifferenz entsprechende Eingangsspannung Usoll an, die von der Messschaltung 17 als auf ein Bezugspotential der Messschaltung 17 bezogene Eingangsspannung Usoll bereitgestellt wird. Zusätzlich umfasst die amperometrische Messschaltung 37 einen Strom-Spannungswandler 41, der als Ausgangssignal U(IA) eine dem über die Messelektrode Ea fließenden, von der Konzentration des Analyten abhängigen Strom entsprechende Ausgangsspannung erzeugt. Dieser umfasst einen Operationsverstärker OV4, dessen invertierender Eingang im Messbetrieb mit der Messelektrode Ea verbunden ist, und dessen nicht invertierender Eingang mit dem Bezugspotential der Messschaltung 17 verbunden ist. Der Ausgang dieses Operationsverstärker OV4 ist über einen mit einem Widerstand R ausgestatteten Rückkopplungspfad mit dessen invertierendem Eingang verbunden. Am Ausgang des Operationsverstärkers OV4 steht somit eine Ausgangsspannung als Ausgangssignal U(IA) zur Verfügung, die dem von der Konzentration des Analyten abhängigen Strom entspricht.The amperometric measuring circuit 37 the in 3 shown measuring circuit 17 comprises a potentiostat connected to the reference electrode E ref and the counterelectrode E b during measurement operation 39 , which is designed such that it can be measured via the potentiostat 39 to the counterelectrode E b applied voltage to a value at which a potential difference of a predetermined size is established between the measuring electrode E a and the reference electrode E ref . The potentiostat 39 includes the above-described, connected to the reference electrode E ref impedance converter. In addition, it comprises an operational amplifier OV3, to whose inverting input the impedance derived via the impedance converter, the reference potential corresponding input voltage is applied and whose output is connected to the counter electrode E b . At the non-inverting input of the operational amplifier OV3 one of the adjusted potential difference is corresponding to the input voltage U in, measured by the measuring circuit 17 as to a reference potential of the measuring circuit 17 related input voltage U is to be provided. In addition, the amperometric measuring circuit includes 37 a current-voltage converter 41 , which generates as an output signal U (I A ) an output voltage corresponding to the current flowing across the measuring electrode E a and dependent on the concentration of the analyte. This comprises an operational amplifier OV4 whose inverting input is connected in measuring operation with the measuring electrode E a , and its non-inverting input to the reference potential of the measuring circuit 17 connected is. The output of this operational amplifier OV4 is connected via a provided with a resistor R feedback path with its inverting input. At the output of the operational amplifier is OV4 thus an output voltage as the output signal U (I A) is available, which corresponds to the dependent on the concentration of the analyte stream.

Die an die Messschaltung 17 angeschlossene intelligente Einheit 19 ist vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass sie anhand der von der Messschaltung 17 erzeugten Ausgangssignale UpH, U(ICl2) der amperometrischen Messschaltung 37 und der pH-Messschaltung 35 die Konzentration des Analyten, den pH-Wert des Fluids und/oder eine bezüglich des pH-Werts kompensierte Konzentration des Analyten bestimmt. Hierzu umfasst die Messelektronik 3 einen der intelligenten Einheit 19 zugeordneten Speicher 33, in dem für jede dieser Messgrößen jeweils eine Abhängigkeit der jeweiligen Messgröße vom dem für deren Bestimmung benötigten Ausgangssignal U(ICl2) oder UpH bzw. den für deren Bestimmung benötigten Ausgangssignalen U(ICl2), UpH der amperometrischen Messschaltung 37 und/oder der pH-Messschaltung 35 abgespeichert ist. Anhand dieser Abhängigkeiten ordnet die intelligente Einheit 19 den Ausgangssignalen UpH, U(ICl2) der pH-Messschaltung 35 und/oder der amperometrischen Messschaltung 37 den zugehörigen Messwert der jeweiligen Messgröße zu, der dann von der Messelektronik 3 als Messwert der jeweiligen Messgröße ausgebeben wird.The to the measuring circuit 17 connected intelligent unit 19 is preferably designed such that it is based on that of the measuring circuit 17 generated output signals U pH , U (I Cl2 ) of the amperometric measuring circuit 37 and the pH measuring circuit 35 determines the concentration of the analyte, the pH of the fluid, and / or a pH-compensated concentration of the analyte. This includes the measuring electronics 3 one of the intelligent unit 19 associated memory 33 in which a respective dependence of the respective measured variable on the output signal U (I Cl2 ) or U pH required for its determination or the output signals U (I Cl2 ), U pH of the amperometric measuring circuit required for the determination thereof 37 and / or the pH measuring circuit 35 is stored. Based on these dependencies, the intelligent unit orders 19 the output signals U pH , U (I Cl2 ) of the pH measuring circuit 35 and / or the amperometric measuring circuit 37 the associated measured value of the respective measured variable, which then from the measuring electronics 3 is output as the measured value of the respective measured variable.

Die Abhängigkeiten der Ausgangsignale U(ICl2), UpH der amperometrischen Messschaltung 37 und der pH-Messschaltung 35 von der jeweiligen Messgröße werden vorzugsweise vorab in einem vor der Inbetriebnahme der Messeinrichtung ausgeführten Kalibrationsverfahren ermittelt und im Speicher 33 abgelegt. In Verbindung mit amperometrischen Sensoren und potentiometrischen pH-Sensoren, deren Messeigenschaften sich mit der Zeit verändern können, wird ein solches Kalibrationsverfahren vorzugsweise wiederkehrend ausgeführt und die Messeinrichtung ggfs. durch eine entsprechende Anpassung der im Speicher 33 abgelegten Abhängigkeiten nachjustiert.The dependencies of the output signals U (I Cl2 ), U pH of the amperometric measuring circuit 37 and the pH measuring circuit 35 of the respective measured variable are preferably in advance in a before determined calibration method performed the commissioning of the measuring device and stored in the memory 33. In conjunction with amperometric sensors and potentiometric pH sensors whose measuring properties may change over time, such a calibration method is preferably carried out in a recurring manner and, if necessary, the measuring device is adjusted by a corresponding adaptation in the memory 33 adjusted dependencies readjusted.

Bei der Kalibration erfindungsgemäßer Messeinrichtungen wird vorzugsweise derart verfahren, dass nacheinander Referenzmessungen in mindestens zwei verschiedenen Referenzfluiden mit unterschiedlichem, bekanntem pH-Wert ausgeführt werden und anhand der bekannten pH-Werte der Referenzfluide und der während der Referenzmessungen erhaltenen Ausgangssignale UpH der pH-Messschaltung 35 eine Abhängigkeit der Ausgangssignale UpH der pH-Messschaltung 35 vom pH-Wert bestimmt wird. Bei vergleichsweise linearer Abhängigkeit des elektrischen Ausgangssignals UpH der pH-Messschaltung 35 vom pH-Wert genügen hierzu zwei in Referenzfluiden mit unterschiedlichem bekanntem pH-Wert ausgeführte Referenzmessungen, anhand derer dann Nullpunkt und Spanne der Abhängigkeit des elektrischen Ausgangssignals UpH vom pH-Wert bestimmt werden können.When calibrating measuring devices according to the invention, it is preferable to carry out reference measurements in succession in at least two different reference fluids having different, known pH values and based on the known pH values of the reference fluids and the output signals U pH of the pH measuring circuit 35 obtained during the reference measurements a dependence of the output signals U pH of the pH measuring circuit 35 is determined by the pH. In the case of a comparatively linear dependence of the electrical output signal U pH of the pH measuring circuit 35 on the pH, two reference measurements are carried out in reference fluids of different known pH, which then determine the zero point and span of the dependence of the electrical output signal U pH on the pH value can be.

Dabei wird mindestens eine dieser Referenzmessungen mit einem analytfreien Referenzfluid ausgeführt. Ein analytfreies Referenzfluid ist ein Fluid, das den Analyten, dessen Konzentration von der Messeinrichtung im Messbetrieb messtechnisch erfasst werden soll, nicht enthält. Anhand des während dieser Referenzmessung erhaltenen Ausgangssignals U(IA) der amperometrischen Messschaltung 37 wird ein Nullpunkt der Abhängigkeit des Ausgangssignals U(IA) der amperometrischen Messschaltung 37 von der Konzentration des Analyten bestimmt. Zusätzlich wird mindestens eine weitere Referenzmessung in einem analythaltigen Referenzfluid mit bekannter Analyt-Konzentration ausgeführt und anhand des Nullpunkts, der bekannten Analyt-Konzentration des analythaltigen Referenzfluids bzw. den bekannten Analyt-Konzentrationen der analythaltigen Referenzfluide und der während dieser weiteren Referenzmessungen erhaltenen Ausgangssignale U(IA) der amperometrischen Messschaltung 37 die Abhängigkeit des Ausgangssignals U(IA) der amperometrischen Messschaltung 37 von der Konzentration des Analyten bestimmt. Bei vergleichsweise linearer Abhängigkeit des Ausgangssignals U(IA) der amperometrischen Messschaltung 37 von der Konzentration des Analyten genügt bereits eine einzige weitere Referenzmessung, um Nullpunkt und Spanne dieser Abhängigkeit zu bestimmen.At least one of these reference measurements is carried out with an analyte-free reference fluid. An analyte-free reference fluid is a fluid that does not contain the analyte whose concentration is to be detected by the measuring device during measurement operation. Based on the output signal U (I A ) of the amperometric measuring circuit obtained during this reference measurement 37 becomes a zero point of the dependence of the output signal U (I A ) of the amperometric measuring circuit 37 determined by the concentration of the analyte. In addition, at least one further reference measurement is carried out in an analyte-containing reference fluid having a known analyte concentration and determined from the zero point, the known analyte concentration of the analyte-containing reference fluid or the known analyte concentrations of the analyte-containing reference fluids and the output signals U (I A ) the amperometric measuring circuit 37 the dependence of the output signal U (I A ) of the amperometric measuring circuit 37 determined by the concentration of the analyte. With a comparatively linear dependence of the output signal U (I A ) of the amperometric measuring circuit 37 From the concentration of the analyte, a single further reference measurement is sufficient to determine the zero point and span of this dependence.

Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass für die Kalibration erfindungsgemäßer Messeinrichtungen eine Referenzmessung weniger durchgeführt werden muss, als bei der Kalibration von zwei Messeinrichtungen, von denen eine die Konzentration des Analyten und die andere den pH-Wert bestimmt. Weisen die Ausgangssignale U(IA), UpH beider Sensoren eine vergleichsweise lineare Abhängigkeit von der zugehörigen Messgröße auf, so sind nur drei Referenzmessungen erforderlich.This method offers the advantage that for the calibration of measuring devices according to the invention a reference measurement must be carried out less than in the calibration of two measuring devices, one of which determines the concentration of the analyte and the other the pH. If the output signals U (I A ), U pH of both sensors have a comparatively linear dependence on the associated measured variable, then only three reference measurements are required.

Alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Abhängigkeiten ist im Speicher 33 vorzugsweise eine vorab bestimmte Abhängigkeit der Konzentration des Analyten vom pH-Wert des Fluids abgelegt, anhand derer die intelligente Einheit 19 im Messbetrieb anhand der Ausgangssignale UpH, U(IA) der pH-Messschaltung 35 und der amperometrischen Messschaltung 37 oder alternativ anhand der diesen Ausgangssignalen UpH, U(IA) von der intelligenten Einheit 19 zugeordneten Messwerten eine bezüglich des pH-Werts kompensierte Konzentration des Analyten bestimmt. Dabei kann die bzgl. des pH-Werts kompensierte Konzentration z.B. gleich derjenigen anhand der Abhängigkeit der Konzentration des Analyten vom pH-Wert bestimmbaren Konzentration des Analyten sein, die das Fluid bei unverändertem Analytgehalt bei einem vorbestimmten pH-Wert aufweisen würde. Der vorbestimmte pH-Wert kann z.B. ein fest vorgegebener pH-Wert oder aber ein vom Benutzer über die Schnittstelle 23 der Messeinrichtung vorgebbarer pH-Wert sein. Über die bezüglich des pH-Werts kompensierte Konzentration des Analyten steht somit unmittelbar eine Messgröße zur Verfügung, anhand derer die Einhaltung mindestens eines vorgegebenen Grenzwerts für die Konzentration des Analyten fehlerfrei kontrolliert, beurteilt und/oder überwacht werden kann.As an alternative or in addition to the aforementioned dependencies, a predetermined dependency of the concentration of the analyte on the pH of the fluid is preferably stored in the memory 33, on the basis of which the intelligent unit 19 in the measuring mode on the basis of the output signals U pH , U (I A ) of the pH measuring circuit 35 and the amperometric measuring circuit 37 or alternatively based on these output signals U pH , U (I A ) from the intelligent unit 19 associated measured values determined with respect to the pH compensated concentration of the analyte. For example, the concentration compensated for the pH can be equal to the concentration of the analyte which can be determined from the pH value on the basis of the dependence of the concentration of the analyte, which concentration would be at a predetermined pH value while the analyte content was unchanged. The predetermined pH may be, for example, a fixed pH or a user specified via the interface 23 be the predeterminable pH value of the measuring device. On the basis of the pH of the compensated for the concentration of the analyte is thus directly a measure available, based on which the compliance of at least one predetermined limit for the concentration of the analyte can be checked error-free, assessed and / or monitored.

Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. So kann die Sonden einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung z.B. eine andere Ausführungsform eines amperometrischen Sensors und/oder eine andere Ausführungsform eines potentiometrischen pH-Sensors aufweisen.The invention is not limited to the embodiments described above. Thus, the probes of a measuring device according to the invention may e.g. another embodiment of an amperometric sensor and / or another embodiment of a potentiometric pH sensor.

4 zeigt hierzu ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung deren einzige Sonde 45 einen geschlossenen amperometrischen Sensor umfasst. 5 zeigt eine Schnittzeichnung dieser Sonde 45. Der geschlossene amperometrische Sensor umfasst eine mit einem Elektrolyten befüllte Analyt-Messzelle 47, die nach außen durch eine für den Analyten permeable Membran 49 abgeschlossen ist. Messelektrode Ea und Gegenelektrode Eb des amperometrischen Sensors sind in einem Innenraum der Analyt-Messzelle 47 angeordnet und jeweils über eine durch einen Innenraum der Sonde 45 hindurch verlaufende Anschlussleitung an die Messelektronik 3 anschließbar. Dabei ist die Analyt-Messzelle 47 innerhalb der Sonde 45 derart angeordnet, dass die Membran 49 einen Außenwandbereich der Sonde 45 bildet, durch den hindurch der Analyt zur Messelektrode Ea und zur Gegenelektrode Eb gelangt, wenn die Sonde 45 in das Fluid eingetaucht ist. 4 shows an embodiment of a measuring device according to the invention the only probe 45 comprises a closed amperometric sensor. 5 shows a sectional drawing of this probe 45 , The closed amperometric sensor comprises an analyte measuring cell filled with an electrolyte 47 outwardly through a membrane permeable to the analyte 49 is completed. Measuring electrode E a and counter electrode E b of the amperometric sensor are in an interior of the analyte measuring cell 47 arranged and each one through an interior of the probe 45 passing through the connecting line to the measuring electronics 3 connected. Here is the analyte measuring cell 47 inside the probe 45 arranged such that the membrane 49 an outer wall portion of the probe 45 forms, through which the analyte to the measuring electrode E a and to the counter electrode E b passes when the probe 45 immersed in the fluid.

Die Analyt-Messzelle 47 kann z.B. als Chlor-Messzelle ausgebildet sein. In dem Fall besteht die Membran 49 aus einem für hypochlorige Säure (HOCl) permeablen Material, wie z.B. Polytetrafluorehtylen (PTFE). Als Elektrolyt eignet sich in dem Fall z.B. eine chloridhaltige Lösung. Als Messelektrode Ea kann hier z.B. eine Goldkathode und als Gegenelektrode Eb eine Silberanode eingesetzt werden.The analyte measuring cell 47 may be formed, for example, as a chlorine measuring cell. In that case the membrane exists 49 hypochlorous acid (HOCl) permeable material such as polytetrafluoroethylene (PTFE). As the electrolyte is suitable in the case, for example, a chloride-containing solution. As a measuring electrode E a here, for example, a gold cathode and as a counter electrode E b, a silver anode can be used.

Alternativ kann die Analyt-Messzelle 47 z.B. als Brom-Messzelle ausgebildet sein. In dem Fall besteht die Membran 49 aus einem für hypobromige Säure (HOBr) permeablen Material, wie z.B. Polytetrafluorehtylen (PTFE). Als Elektrolyt eignet sich in dem Fall z.B. eine bromidhaltige Lösung. Als Messelektrode Ea kann hier z.B. eine Gold-Kathode oder eine Platin-Kathode und als Gegenelektrode Eb z.B. eine Silber-Anode oder aber eine Gold-, eine Platin- oder eine Kupfer-Anode eingesetzt werden.Alternatively, the analyte measuring cell 47 For example, be designed as a bromine measuring cell. In that case the membrane exists 49 a hypobromous acid (HOBr) permeable material such as polytetrafluoroethylene (PTFE). As the electrolyte is suitable in the case, for example, a bromide-containing solution. As a measuring electrode E a here, for example, a gold cathode or a platinum cathode and as a counter electrode E b, for example, a silver anode or a gold, a platinum or a copper anode can be used.

Der in 4 darstellte potentiometrische pH-Sensor umfasst einen in eine Außenwand der Sonde 45 eingesetzten pH-sensitiven-Feldeffekt-Transistor (ISFET) 51, der einen auf einer Außenseite der Sonde 47 angeordneten, als Transistor-Gate dienenden, pH-sensitiven Oberflächenbereich 53 umfasst. Source 55 und Drain 57 des Feldeffekt-Transistors 51 sind jeweils über eine durch einen Innenraum der Sonde 45 hindurch verlaufende Anschlussleitung an die Messelektronik 3 anschließbar. Hierfür verwendbare pH-sensitive-Feldeffekt-Transistoren (ISFET), sowie für deren Betrieb geeignete pH-Messschaltungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der EP 1 396 718 A1 und der DE 198 57 953 A1 beschrieben.The in 4 represented potentiometric pH sensor comprises one in an outer wall of the probe 45 used pH sensitive field effect transistor (ISFET) 51 , one on the outside of the probe 47 arranged, serving as a transistor gate, pH-sensitive surface area 53 includes. source 55 and drain 57 of the field effect transistor 51 are each about one through an interior of the probe 45 through connecting cable to the measuring electronics 3 connected. For this purpose usable pH-sensitive field effect transistors (ISFET), as well as suitable for their operation pH measuring circuits are known from the prior art and, for example in the EP 1 396 718 A1 and the DE 198 57 953 A1 described.

Auch die in 4 dargestellten Sonde 45 ist vorzugsweise mit einer in 4 ebenfalls dargestellten Referenzelektrode Eref ausgestattet, über die ein Referenzpotential ableitbar ist. Die Referenzelektrode Eref kann z.B. als Bestandteil einer Referenzzelle 11 ausgebildet sein, die im Wesentlichen identisch zu der in 1 dargestellten Referenzzelle 11 ist. Dabei wird die Referenzelektrode Eref auch hier zur Ableitung eines Referenzpotentials genutzt, dass dann bei entsprechender Ausgestaltung der Messschaltung 17 analog zu der anhand von 1 - 3 beschriebenen Weise als Bezugspotential für die Bestimmung der Konzentration des Analyten und/oder des pH-Werts genutzt werden kann.Also in 4 shown probe 45 is preferably with a in 4 Also shown reference electrode E ref equipped, via which a reference potential can be derived. The reference electrode E ref can eg as part of a reference cell 11 be formed, which is substantially identical to the in 1 shown reference cell 11 is. Here, the reference electrode E ref is also used here for the derivation of a reference potential that then with appropriate configuration of the measuring circuit 17 analogous to that of 1 - 3 described manner as a reference potential for the determination of the concentration of the analyte and / or the pH can be used.

Erfindungsgemäße Messeinrichtungen werden vorzugsweise zur messtechnischen Erfassung, zur Messung und/oder zur Überwachung der Konzentration des Analyten, des pH-Werts und/oder der bezüglich des pH-Werts kompensierten Konzentration des Analyten verwendet.Measuring devices according to the invention are preferably used for measuring, measuring and / or monitoring the concentration of the analyte, the pH and / or the concentration of the analyte which is compensated for the pH value.

Optional kann die Funktionalität erfindungsgemäßer Messeinrichtungen dadurch erweitert werden, dass in den Sonden 1, 5, 45 erfindungsgemäßer Messeinrichtungen zusätzlich ein in den 1, 2 und 5 als Option gestrichelt dargestellter Temperatursensor T vorgesehen wird. Als Temperatursensor T eignet sich z.B. ein Thermoelement mit einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand. Auch der Temperatursensor T ist über durch einen Innenraum der Sonde 1, 5, 45 hindurch verlaufende Anschlussleitungen an die Messelektronik 3 anschließbar. Bei dieser Variante umfasst die Messschaltung 17 der Messelektronik 3 zusätzlich eine in 1 und 4 als Option gestrichelt eingezeichnete Temperaturmessschaltung 59.Optionally, the functionality of measuring devices according to the invention can be expanded by the fact that in the probes 1 . 5 . 45 Inventive measuring devices additionally in the 1 . 2 and 5 dashed option shown temperature sensor T is provided as an option. As a temperature sensor T, for example, is a thermocouple with a temperature-dependent electrical resistance. Also, the temperature sensor T is over through an interior of the probe 1 . 5 . 45 through connecting leads to the measuring electronics 3 connected. In this variant, the measuring circuit includes 17 the measuring electronics 3 additionally an in 1 and 4 as an option dashed drawn temperature measuring circuit 59 ,

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer hierfür einsetzbaren Temperaturmessschaltung 59. Diese umfasst einen Spannungsteiler mit zwei in Reihe geschalteten Widerständen R1, R2, an dem im Messbetrieb eine von der Messschaltung 17 bereitgestellte Spannung U anliegt. Zusätzlich sind die Anschlussleitungen des Temperatursensors T im Messbetrieb derart mit der Temperaturmessschaltung 59 verbunden, dass der temperaturabhängige Widerstand RT des Temperatursensor T parallel zu dem zweiten Widerstand R2 des Spannungsteilers geschaltet ist. Damit ist die über den zweiten Widerstand R2 abfallende Spannung ein Maß für die Größe des temperaturabhängigen Widerstands RT, die als temperaturabhängige Ausgangsspannung UT über zwei zu beiden Seiten des zweiten Widerstands R2 an den Längszweig angeschlossene Abgriffe am Ausgang der Temperaturmessschaltung 59 zur Verfügung steht. 3 shows an embodiment of a usable for this purpose temperature measuring circuit 59 , This comprises a voltage divider with two resistors R1, R2 connected in series, one of which is connected to the measurement circuit during measurement operation 17 provided voltage U is present. In addition, the connection lines of the temperature sensor T are in the measuring operation with the temperature measuring circuit 59 connected, that the temperature-dependent resistor R T of the temperature sensor T is connected in parallel to the second resistor R2 of the voltage divider. Thus, the falling across the second resistor R2 voltage is a measure of the size of the temperature-dependent resistor R T , which is connected as a temperature-dependent output voltage U T via two on both sides of the second resistor R2 to the longitudinal branch taps connected to the output of the temperature measuring circuit 59 is available.

In dem Fall bildet die Temperatur des Fluids eine weitere Messgröße, die zusätzlich zu der Konzentration des Analyten, dem pH-Wert und/oder der bezüglich des pH-Werts kompensierten Konzentration des Analyten mittels der Messeinrichtung messtechnisch erfasst, gemessen und/oder überwacht werden kann. Alternativ oder zusätzlich hierzu wird die mittels des Temperatursensors T erfasste Temperatur des Fluids vorzugsweise zur Kompensation eines temperaturabhängigen Messfehlers der Konzentration des Analyten, des pH-Werts und/oder der bezüglich des pH-Werts kompensierten Konzentration des Analyten verwendet. In dem Fall ist die intelligente Einheit 19 vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie im Messbetrieb anhand von im Speicher 33 abgelegten Abhängigkeiten der jeweiligen Messgröße von der mittels des Temperatursensors T erfassbaren Temperatur des Fluids und den Ausgangssignalen U(IA), UpH, UT der pH-Messschaltung 35, der amperometrischen Messschaltung 37 und/oder der Temperaturmessschaltung 59

  • - die Temperatur des Fluids,
  • - eine bezüglich der Temperatur kompensierte Konzentration des Analyten,
  • - einen bezüglich der Temperatur des Fluids kompensierten pH-Werts, und/oder
  • - eine bezüglich der Temperatur und des pH-Werts kompensierte Konzentration des Analyten bestimmt.
In that case, the temperature of the fluid forms a further measured variable which, in addition to the concentration of the analyte, the pH and / or the concentration of the analyte compensated with respect to the pH, can be detected, measured and / or monitored by means of the measuring device , Alternatively or additionally, the temperature of the fluid detected by means of the temperature sensor T is preferably used to compensate for a temperature-dependent measurement error of the concentration of the analyte, of the pH and / or of the concentration of the analyte which is compensated with respect to the pH. In that case, the intelligent unit 19 Preferably designed such that they are in the measurement operation based on in the memory 33 Deposited dependencies of the respective measured variable of the detectable by means of the temperature sensor T temperature of the fluid and the output signals U (I A ), U pH , U T of the pH measuring circuit 35, the amperometric measuring circuit 37 and / or the temperature measuring circuit 59
  • the temperature of the fluid,
  • a temperature-compensated concentration of the analyte,
  • a pH compensated for the temperature of the fluid, and / or
  • - Determines a temperature and pH compensated for the concentration of the analyte.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Sondeprobe
33
Messelektronikmeasuring electronics
55
Sondeprobe
77
Messzellecell
99
Membranmembrane
1111
Referenzzellereference cell
1313
Diaphragmadiaphragm
1515
Trennwandpartition wall
1717
Messschaltungmeasuring circuit
1919
intelligente Einheitintelligent unit
2121
Eingangsschaltunginput circuit
2323
Schnittstelleinterface
2525
EnergieversorgungsschaltungPower supply circuit
2727
Kommunikationseinrichtungcommunicator
2929
Schnittstelleinterface
3131
übergeordnete Einheitparent unit
3333
SpeicherStorage
3535
pH-MessschaltungpH measurement circuit
3737
Chlor-MessschaltungChloro-measuring circuit
3939
Potentiostatpotentiostat
4141
Strom-SpannungswandlerCurrent-voltage converter
4545
Sondeprobe
4747
Chlor-MesszelleChloro-measuring cell
4949
Membranmembrane
5151
pH- sensitiven-Feldeffekt-Transistor (ISFET)pH Sensitive Field Effect Transistor (ISFET)
5353
Oberflächenbereichsurface area
5555
Sourcesource
5757
Draindrain
5959
TemperaturmessschaltungTemperature measuring circuit

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Claims (14)

Messeinrichtung zur messtechnischen Erfassung einer Konzentration eines in einem Fluid enthaltenen Analyten, - die eine in das Fluid eintauchbare Sonde (1, 5, 45) umfasst, und - deren Sonde (1, 5, 45) einen amperometrischen Sensor zur messtechnischen Erfassung der Konzentration des im Fluid enthaltenen Analyten umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass - die den amperometrischen Sensor umfassende Sonde (1, 5, 45) einen potentiometrischen pH-Sensor zur messtechnischen Erfassung eines pH-Werts des Fluids umfasst.Measuring device for metrological detection of a concentration of an analyte contained in a fluid, - which comprises a probe (1, 5, 45) immersible in the fluid, and - the probe (1, 5, 45) an amperometric sensor for metrological detection of the concentration of comprising analytes contained in the fluid, characterized in that - the probe (1, 5, 45) comprising the amperometric sensor comprises a potentiometric pH sensor for the metrological detection of a pH value of the fluid. Messeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Analyt ein Analyt ist, dessen Konzentration im Fluid vom pH-Wert des Fluids abhängig ist.Measuring device according to Claim 1 , characterized in that the analyte is an analyte whose concentration in the fluid is dependent on the pH of the fluid. Messeinrichtung gemäß Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die Konzentration ein Chlorgehalt des Fluids ist, der einer Konzentration von im Fluid enthaltener hypochloriger Säure entspricht, oder - die Konzentration ein Bromgehalt des Fluids ist, der einer Konzentration von im Fluid enthaltener hypobromiger Säure entspricht.Measuring device according to Claim 1 to 2 characterized in that - the concentration is a chlorine content of the fluid corresponding to a concentration of hypochlorous acid contained in the fluid, or - the concentration is a bromine content of the fluid corresponding to a concentration of hypobromous acid contained in the fluid. Messeinrichtung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - der amperometrische Sensor eine auf einer Außenseite einer Außenwand der Sonde (1, 5) angeordnete, über eine Anschlussleitung an eine Messelektronik (3) anschließbare Messelektrode (Ea) und eine auf einer Außenseite einer Außenwand der Sonde (1, 5) angeordnete, über eine Anschlussleitung an die Messelektronik (3) anschließbare Gegenelektrode (Eb) umfasst, oder - der amperometrische Sensor eine mit einem Elektrolyten befüllte Analyt-Messzelle (47) umfasst, -- in der eine über eine Anschlussleitung an die Messelektronik (3) anschließbare Messelektrode (Ea) und eine über eine Anschlussleitung an die Messelektronik (3) anschließbare Gegenelektrode (Eb) angeordnet sind, -- die nach außen durch eine für den Analyten permeable Membran (49) abgeschlossen ist, und -- die innerhalb der Sonde (45) derart angeordnet ist, dass die Membran (49) einen Außenwandbereich der Sonde (45) bildet.Measuring device according to Claim 1 to 3 , characterized in that - the amperometric sensor arranged on an outer side of an outer wall of the probe (1, 5) via a connecting cable to a measuring electronics (3) connectable measuring electrode (E a ) and on an outer side of an outer wall of the probe (1 , 5) arranged, via a connecting line to the measuring electronics (3) connectable counter electrode (E b ) comprises, or - the amperometric sensor filled with an electrolyte analyte measuring cell (47), - in a via a connecting line to the Measuring electronics (3) connectable measuring electrode (E a ) and via a connecting line to the measuring electronics (3) connectable counter electrode (E b ) are arranged - which is closed to the outside by a membrane permeable to the analyte (49), and - - Which is arranged within the probe (45) such that the membrane (49) forms an outer wall portion of the probe (45). Messeinrichtung gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - der pH-Sensor einen pH-sensitiven Feldeffekt-Transistor (ISFET) (51) umfasst, der einen auf einer Außenseite der Sonde (45) angeordneten pH-sensitiven Oberflächenbereich (53) umfasst und dessen Source (55) und Drain (57) jeweils über eine Anschlussleitung an die Messelektronik (3) anschließbar sind, oder - der pH-Sensor -- eine mit einer Pufferlösung gefüllte pH-Messzelle (7), eine in der pH-Messzelle (7) in der Pufferlösung angeordnete, über eine Anschlussleitung an eine Messelektronik (3) anschließbare pH-Elektrode (EpH) und eine die pH-Messzelle (7) nach außen abschließende pH-sensitive Membran (9) umfasst, wobei die pH-Messzelle (7) innerhalb der Sonde (1, 5) derart angeordnet ist, dass die Membran (9) einen Außenwandbereich der Sonde (1, 5) bildet, und -- eine mit einem Elektrolyten gefüllte Referenzzelle (11), eine in der Referenzzelle (11) angeordnete, über eine Anschlussleitung an die Messelektronik (3) anschließbare Referenzelektrode (Eref), und ein die Referenzzelle (11) nach außen abschließendes, für Ladungsträger permeables Diaphragma (13) umfasst, wobei die Referenzzelle (11) innerhalb der Sonde (1, 5) derart angeordnet ist, dass deren Diaphragma (13) einen Außenwandbereich der Sonde (1, 5) bildet.Measuring device according to Claim 1 to 4 , characterized in that - the pH sensor comprises a pH-sensitive field-effect transistor (ISFET) (51) which comprises a pH-sensitive surface region (53) arranged on an outer side of the probe (45) and whose source (55) and drain (57) in each case via a connecting line to the measuring electronics (3) can be connected, or - the pH sensor - filled with a buffer solution pH measuring cell (7), one in the pH measuring cell (7) in the buffer solution arranged, via a connecting line to a measuring electronics (3) connectable pH electrode (E pH ) and the pH measuring cell (7) outwardly terminating pH-sensitive membrane (9), wherein the pH measuring cell (7) within the Probe (1, 5) is arranged such that the membrane (9) forms an outer wall portion of the probe (1, 5), and - a filled with an electrolyte reference cell (11), one in the reference cell (11) arranged over a connection cable to the measuring electronics (3) connectable Referenzel ektrode (E ref ), and a the reference cell (11) outwardly terminating, carrier-permeable diaphragm (13), wherein the reference cell (11) within the probe (1, 5) is arranged such that the diaphragm (13) forms an outer wall portion of the probe (1, 5). Messeinrichtung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (1, 5, 45) eine einzige dem amperometrischen Sensor und dem pH-Sensor gemeinsame, über eine Anschlussleitung an die Messelektronik (3) anschließbare Referenzelektrode (Eref) zur Ableitung eines einem Potential des Fluids entsprechenden Referenzpotentials umfasst.Measuring device according to Claim 1 to 5 , characterized in that the probe (1, 5, 45) a single the amperometric sensor and the pH sensor common, connectable via a connecting line to the measuring electronics (3) reference electrode (E ref ) for deriving a reference potential corresponding to a potential of the fluid includes. Messeinrichtung gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass - die Sonde (1, 5, 45) eine Messzelle, insb. eine pH-Messzelle (7) oder eine Analyt-Messzelle (47), umfasst, die außenseitlich allseitig von einem Innenraum der Sonde (1, 5, 45) umgeben ist, der nach außen durch die Außenwand der Sonde (1, 5, 45) abgeschlossen ist, und - der Innenraum durch zwei oder mehr in den Innenraum eingesetzte Trennwände (15) in zwei oder mehr voneinander getrennte Teilräume unterteilt ist.Measuring device according to Claim 1 to 6 , characterized in that - the probe (1, 5, 45) comprises a measuring cell, esp. A pH measuring cell (7) or an analyte measuring cell (47), the outside on all sides of an interior of the probe (1, 5 , 45), which is closed to the outside by the outer wall of the probe (1, 5, 45), and - the interior is divided by two or more inserted into the interior partitions (15) into two or more separate subspaces. Messeinrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Teilräume eine mit dem Elektrolyten gefüllte Referenzzelle (11) umfasst, in der eine Referenzelektrode (Eref) angeordnet ist und die nach außen durch ein für Ladungsträger permeables Diaphragma (13) abgeschlossen ist, und/oder in einem der Teilräume ein Temperatursensor (T) angeordnet ist.Measuring device according to Claim 7 , characterized in that one of the subspaces comprises a reference cell (11) filled with the electrolyte, in which a reference electrode (E ref ) is arranged and which is closed to the outside by a diaphragm permeable to charge carriers (13), and / or in one the subspaces a temperature sensor (T) is arranged. Messeinrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine an die Messelektronik (3) anschließbare Anschlussleitung vorgesehen ist, die innerhalb der Sonde (1, 5, 45) durch einen von dem die Referenzzelle (11) umfassenden Teilraum verschiedenen Teilraum hindurch verläuft.Measuring device according to Claim 8 , characterized in that at least one to the measuring electronics (3) connectable connection line is provided, which extends within the probe (1, 5, 45) through a of the reference cell (11) comprehensive subspace different subspace. Messeinrichtung gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messeinrichtung eine an den amperometrischen Sensor und den pH-Sensor angeschlossene Messelektronik (3) umfasst, - die Messelektronik (3) eine Messschaltung (17) und eine an die Messschaltung (17) angeschlossene intelligent Einheit (19) umfasst, - die Messschaltung (17) eine amperometrische Messschaltung (37) zur Erzeugung eines von einer mittels des amperometrischen Sensors messtechnisch erfassten Konzentration des Analyten abhängigen Ausgangssignals (U(lA)) und eine pH-Messchaltung (35) zur Erzeugung eines von einem mittels des pH-Sensors messtechnisch erfassten pH-Wert des Fluids abhängigen Ausgangssignals (UpH) umfasst, und - die intelligente Einheit (19) derart ausgebildet ist, dass sie anhand der Ausgangssignale (U(IA), UpH) der amperometrischen Messschaltung (37) und der pH-Messschaltung (35) die Konzentration des im Fluids enthaltenen Analyten, einen pH-Wert des Fluids und/oder eine bezüglich des mittels des pH-Sensors erfassten pH-Werts kompensierte Konzentration des Analyten bestimmt. Measuring device according to Claim 1 to 9 , characterized in that - the measuring device comprises a measuring electronics (3) connected to the amperometric sensor and the pH sensor, - the measuring electronics (3) comprise a measuring circuit (17) and an intelligent unit (19) connected to the measuring circuit (17) the measuring circuit (17) comprises an amperometric measuring circuit (37) for generating an output signal (U (I A ) dependent on a concentration of the analyte detected by the amperometric sensor and a pH measuring circuit (35) for generating one of a by means of the pH sensor measured pH value of the fluid dependent output signal (U pH ), and - the intelligent unit (19) is designed such that it based on the output signals (U (I A ), U pH ) of the amperometric measuring circuit (37) and the pH measuring circuit (35) the concentration of the analyte contained in the fluid, a pH of the fluid and / or a relative to the detected by means of the pH sensor pH compensated concentration of the analyte determined. Messeinrichtung gemäß Anspruch 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass - die pH-Messschaltung (35) einen an die pH-Elektrode (EpH) angeschlossenen Impedanzwandler und einen der pH-Messschaltung (35) und der amperometrischen Messschaltung (37) gemeinsamen, an die Referenzelektrode (Eref) angeschlossenen Impedanzwandler umfasst, - das Ausgangssignal (UpH) der pH-Messschaltung (35) eine im Messbetrieb zwischen den Ausgängen (A1, A2) der beiden Impedanzwandler anliegende Ausgangsspannung ist, - die amperometrische Messschaltung (37) einen an die Referenzelektrode (Eref) und die Gegenelektrode (Eb) angeschlossenen Potentiostaten (39) umfasst, der den der pH-Messschaltung (35) und der amperometrischen Messschaltung (37) gemeinsamen, an die Referenzelektrode (Eref) angeschlossenen Impedanzwandler umfasst, und der derart ausgebildet ist, dass er eine mittels des Potentiostaten (39) an die Gegenelektrode (Eb) angelegte Spannung auf einen Wert regelt, bei dem sich zwischen der Messelektrode (Ea) und der Referenzelektrode (Eref) eine Potentialdifferenz einer vorgegebenen Größe einstellt, und - die amperometrische Messschaltung (37) einen an die Messelektrode (Ea) angeschlossenen Strom-Spannungswandler (41) umfasst, der als Ausgangssignal U(IA) eine einem über die Messelektrode (Ea) fließenden Strom entsprechende Ausgangsspannung erzeugt.Measuring device according to Claim 6 and 10 , characterized in that - the pH measuring circuit (35) has an impedance converter connected to the pH electrode (E pH ) and one of the pH measuring circuit (35) and the amperometric measuring circuit (37) common to the reference electrode (E ref ) connected impedance converter comprises, - the output signal (U pH ) of the pH measuring circuit (35) is in the measuring operation between the outputs (A1, A2) of the two impedance converter output voltage, - the amperometric measuring circuit (37) to the reference electrode (E ref ) and the counterelectrode (E b ) comprises potentiostat (39) which comprises the impedance transducer common to the pH measuring circuit (35) and the amperometric measuring circuit (37) and connected to the reference electrode (E ref ), in that it regulates a voltage applied to the counter-electrode (E b ) by means of the potentiostat (39) to a value at which between the measuring electrode (E a ) and the reference electrode rode (E ref ) sets a potential difference of a predetermined size, and - the amperometric measuring circuit (37) comprises a current-voltage converter (41) connected to the measuring electrode (E a ), which as output signal U (I A ) a via the measuring electrode (E a ) flowing current corresponding output voltage generated. Messeinrichtung gemäß Anspruch 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass - ein der intelligenten Einheit (19) zugeordneter Speicher (33) vorgesehen ist, in dem eine vorab bestimmte Abhängigkeit der Konzentration des Analyten vom pH-Wert des Fluids abgelegt ist, und - die intelligente Einheit (19) derart ausgebildet ist, dass sie im Messbetrieb anhand der Ausgangssignale (UpH, U(IA)) der pH-Messschaltung (35) und der amperometrischen Messschaltung (37) oder alternativ anhand der diesen Ausgangssignalen (UpH, U(IA)) von der intelligenten Einheit (19) zugeordneten Messwerten eine bezüglich des pH-Werts kompensierte Konzentration des Analyten bestimmt, - wobei die bezüglich des pH-Werts kompensierte Konzentration gleich derjenigen anhand der Abhängigkeit der Konzentration des Analyten vom pH-Wert bestimmbaren Konzentration des Analyten ist, die das Fluid bei unverändertem Analytgehalt bei einem vorbestimmten pH-Wert oder einem vom Benutzer über eine Schnittstelle (23) der Messeinrichtung vorgebbarer pH-Wert aufweisen würde.Measuring device according to Claim 10 to 11 , characterized in that - one of the intelligent unit (19) associated memory (33) is provided, in which a predetermined dependence of the concentration of the analyte of the pH of the fluid is stored, and - the intelligent unit (19) designed is that they in the measuring mode on the basis of the output signals (U pH , U (I A )) of the pH measuring circuit (35) and the amperometric measuring circuit (37) or alternatively on the basis of these output signals (U pH , U (I A )) of the measured value associated with the intelligent unit (19) determines a concentration of the analyte which is compensated with respect to the pH, wherein the concentration compensated with respect to the pH is equal to that of the analyte based on the dependence of the concentration of the analyte on the pH the fluid with unchanged analyte content at a predetermined pH value or a by the user via an interface (23) of the measuring device specifiable pH value exhibit n would. Messeinrichtung gemäß Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass - die Sonde (1, 5, 45) einen über Anschlussleitungen an die Messelektronik (3) anschließbaren Temperatursensor (T) umfasst. - die Messschaltung (17) eine an den Temperatursensor (T) angeschlossene Temperaturmessschaltung (59) zur Erzeugung eines temperaturabhängigen Ausgangssignals (UT) umfasst, und - die intelligente Einheit (19) derart ausgebildet ist, dass sie im Messbetrieb anhand von in einem der Einheit (19) zugeordneten Speicher (33) abgelegten Abhängigkeiten der jeweiligen Messgröße von der Temperatur des Fluids und den Ausgangssignalen (U(IA), UpH, UT) der pH-Messschaltung (35), der amperometrischen Messschaltung (37) und/oder der Temperaturmessschaltung (59) die Temperatur des Fluids, eine bezüglich der Temperatur kompensierte Konzentration des Analyten, einen bezüglich der Temperatur des Fluids kompensierten pH-Wert, und/oder eine bezüglich der Temperatur und des pH-Werts kompensierte Konzentration des Analyten bestimmt.Measuring device according to Claim 10 to 12 , characterized in that - the probe (1, 5, 45) via a connecting lines to the measuring electronics (3) connectable temperature sensor (T). the measuring circuit (17) comprises a temperature measuring circuit (59) connected to the temperature sensor (T) for generating a temperature-dependent output signal (U T ), and - the intelligent unit (19) is designed such that in the measuring operation it is based on in one of the Unit (19) associated memory (33) stored dependencies of the respective measured variable of the temperature of the fluid and the output signals (U (I A ), U pH , U T ) of the pH measuring circuit (35), the amperometric measuring circuit (37) and or the temperature measuring circuit (59) determines the temperature of the fluid, a temperature-compensated concentration of the analyte, a pH compensated for the temperature of the fluid, and / or a concentration of the analyte compensated for temperature and pH. Verfahren zur Kalibration einer Messeinrichtung gemäß Anspruch 10-13, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Messeinrichtung - nacheinander Referenzmessungen in mindestens zwei verschiedenen Referenzfluiden mit unterschiedlichem, bekanntem pH-Wert ausgeführt werden, wobei die Referenzfluide mindestens ein analytfreies Referenzfluid umfassen, - anhand der bekannten pH-Werte der Referenzfluide und der während der Referenzmessungen erhaltenen Ausgangssignale (UpH) der pH-Messschaltung (35) eine Abhängigkeit der Ausgangssignale (UpH) der pH-Messschaltung (35) vom pH-Wert bestimmt wird, - anhand eines während der mit dem analytfreien Referenzfluid ausgeführten Referenzmessung erhaltenen Ausgangssignals (U(ICl2)) der amperometrischen Messschaltung (37) ein Nullpunkt einer Abhängigkeit des Ausgangssignals (U(IA)) der amperometrischen Messschaltung (37) von der Konzentration des Analyten bestimmt wird, - mindestens eine weitere Referenzmessung in einem analythaltigen Referenzfluid mit bekannter Analyt-Konzentration ausgeführt wird, und - anhand des Nullpunkts, der bekannten Analyt-Konzentration des analythaltigen Referenzfluids oder den bekannten Analyt-Konzentrationen der analythaltigen Referenzfluide, sowie anhand der während der weiteren Referenzmessungen erhaltenen Ausgangssignale (U(IA)) der amperometrischen Messschaltung (37) eine Abhängigkeit des Ausgangssignals (U(IA)) der amperometrischen Messschaltung (37) von der Konzentration des Analyten bestimmt wird.Method for calibrating a measuring device according to Claim 10 - 13 , characterized in that the measuring device - successively reference measurements are carried out in at least two different reference fluids of different, known pH, wherein the reference fluids comprise at least one analyte-free reference fluid, - based on the known pH values of the reference fluids and those obtained during the reference measurements Output signals (U pH ) of the pH measuring circuit (35) a dependence of the output signals (U pH ) of the pH measuring circuit (35) is determined by the pH, a zero point of a dependence of the output signal (U (I A )) of the amperometric measuring circuit (37) determined by the concentration of the analyte on the basis of a measured during the reference measurement performed with the reference fluid reference measurement reference signal (U (I Cl2 )) of the amperometric measuring circuit (37) is carried out, - at least one further reference measurement in an analyte-containing reference fluid having a known analyte concentration, and - based on the zero point, the known analyte concentration of the analyte-containing reference fluid or the known analyte concentrations of the analyte-containing reference fluids, and on the basis of the during further reference measurements obtained output signals (U (I A )) of the amperometric measuring circuit (37) a dependence of the output signal (U (I A )) of the amperometric measuring circuit (37) is determined by the concentration of the analyte.
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