DE102018120494A1 - Messanordnung zur Bestimmung eines Ozongehalts eines Messmediums - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung (10, 100, 200) zur Messung eines Ozongehalts in einem Messmedium, umfassend- eine erste Sensorfläche (17.1, 17.2) und eine zweite Sensorfläche;- ein über der ersten Sensorfläche (17.1) angeordnetes erstes Abdeckelement (22), welches einen Ozonbinder, nämlich eine Substanz, die Ozon bindet ohne dabei Sauerstoff oder eine zu Sauerstoff weiter reagierende Spezies freizusetzen, umfasst, wobei eine von der ersten Sensorfläche (17.1) abgewandte Seite des ersten Abdeckelements (22) zum Kontakt mit dem Messmedium eingerichtet ist und wobei das erste Abdeckelement (22) mindestens für Sauerstoff durchlässig ist;- ein über der zweiten Sensorfläche (17.2) angeordnetes zweites Abdeckelement (23), welches einen Ozonwandler, nämlich eine Substanz, die mit Ozon unter Bildung von Sauerstoff reagiert, umfasst, wobei eine von der zweiten Sensorfläche (17.2) abgewandte Seite des zweiten Abdeckelements (22) zum Kontakt mit dem Messmedium eingerichtet ist und wobei das zweite Abdeckelement (22) mindestens für Sauerstoff durchlässig ist; und- einen Messaufnehmer, der dazu eingerichtet ist, ein von der an der ersten Sensorfläche (17.1) vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängiges erstes Messsignal und ein von der an der zweiten Sensorfläche (17.2) vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängiges zweites Messsignal zu erzeugen, und eine Auswertungsschaltung (1), insbesondere eine Auswertungselektronik (30), die dazu eingerichtet ist, anhand des ersten und des zweiten Messsignals einen Wert einer den Ozongehalt in dem Messmedium repräsentierenden Messgröße zu ermitteln.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur Bestimmung eines Ozongehalts eines Messmediums.
  • Zur Bestimmung eines Ozongehalts in einem Medium sind eine Reihe von Ozonsensoren bekannt, z.B. elektrochemische Sensoren, UV-Absorptionssensoren, Feldeffekt-Gassensoren, z.B. HSGFET (Hybrid Suspended Gate Field Effect Transistor) - Sensoren, Metalloxidwiderstandssensoren, Quarzmikrowaagensensoren und optische Sensoren auf Basis eines irreversibel mit Ozon unter Farbveränderung reagierenden Indikator-Farbstoffs.
  • Die am meisten gebräuchlichen Sensoren sind amperometrische Sensoren, die in der Regel eine Polymermembran aus Silikon aufweisen. Amperometrische Sensoren können selbst geringe Ozonkonzentrationen im Bereich von 10 ppb bis 2 ppm messen, haben aber den Nachteil einer großen Querempfindlichkeit gegenüber anderen Radikalbildnern, wie z.B. Chlordioxid oder freies Chlor (hypochlorige Säure). Eine amperometrische Ozonmessung ist mit ausreichender Genauigkeit daher nur in Medien möglich, in denen keine anderen Radikalbildner vorliegen. Dies erfordert unter Umständen eine Aufbereitung des Messmediums vor Durchführung der Ozonmessung. Die Lebensdauer amperometrischer Ozonsensoren liegt zwischen 5 Monaten und einem Jahr.
  • Eine ebenfalls gängige Methode ist die UV/Vis-Absorptionsmessung, bei der in der Regel eine Quecksilberlampe als Lichtquelle zum Einsatz kommt. Auf dieser Methode basierende Sensoren können sehr geringe Ozonkonzentrationen im Bereich von 1 ppb messen und weisen einen Gesamt-Messbereich von 0-10 ppm auf. Sie haben eine Lebensdauer von mehreren Jahren. Aufgrund des hohen Energiebedarfs zum Betrieb der Quecksilberlampe verbrauchen diese optischen Sensoren jedoch im Vergleich zu amperometrischen Ozon-Sensoren wesentlich mehr Energie. Aus dem Stand der Technik bekannte, auf Absorptionsmessung basierende Messeinrichtungen zur Bestimmung der Ozonkonzentration sind nicht als Inline-Sensoren einsetzbar, so dass zur Überwachung eines Messmediums regelmäßig eine Probenentnahme erforderlich ist. Außerdem sind die bekannten Geräte wartungsintensiv und benötigen im Vergleich zu elektrochemischen Sensoren mehr Platz.
  • Zur Messung von Ozonkonzentrationen können auch Metalloxidwiderstandssensoren eingesetzt werden. Diese Sensoren basieren auf der Fähigkeit von Metalloxiden, Gase durch Dissoziation unter Elektronenfreisetzung in Ionen oder Komplexe zu überführen. Gängige in diesen Sensoren eingesetzte Metalloxide sind beispielsweise Zinnoxid, Titanoxid, Zinkoxid und Ceroxid. Die Änderung des Widerstands des Metalloxids wird für die Gasdetektion genutzt. Diese Sensoren besitzen allerdings nur eine geringe Selektivität.
  • HSGFET-Sensoren eignen sich für Messbereiche der Ozonkonzentration zwischen 20 und 100 ppb. Bekannte HSGFET-Sensoren zeigen allerdings eine nachteilige Drift der Gatespannung des Feldeffekttransistors, was einer kommerziellen Verwendung dieser Sensoren derzeit im Wege steht. Auch Quarzmikrowaage-Sensoren für die Ozonmessung sind derzeit lediglich von akademischem Interesse.
  • Optische Sensoren auf Basis von Fluoreszenzlöschung (Fluoreszenzquenching) der Fluoreszenz eines Indikator-Farbstoffs durch Wechselwirkung mit Ozon-Molekülen sind aufgrund der bekannten Probleme wie Fotobleaching des Indikatorfarbstoffes und Alterung der den Indikator-Farbstoff enthaltenden Polymermatrix für die Ozon-Messung derzeit nicht einsetzbar. Bekannt geworden sind lediglich optische Sensoren auf Basis eines irreversibel mit Ozon reagierenden Farbstoffs, die nur für eine einmalige Messung verwendbar sind. Eine kontinuierliche, dauerhafte Überwachung des Ozongehalts eines Messmediums ist daher mit den derzeit im Stand der Technik bekannten optischen Sensoren auf Basis von Fluoreszenzlöschung nicht möglich.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Messanordnung anzugeben, die für eine kontinuierliche und dauerhafte Überwachung eines Ozongehalts in einem Messmedium geeignet ist. Vorzugsweise soll die Messanordnung auch für die Durchführung von Inline-Messungen, also Messungen direkt in einem in einer Fluidleitung geführten oder in einem Behälter einer Prozessanlage aufgenommenen Messmedium, geeignet sein.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Messanordnung gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 18. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Messanordnung zur Messung eines Ozongehalts in einem Messmedium, umfasst:
    • - eine erste Sensorfläche und eine zweite Sensorfläche;
    • - ein über der ersten Sensorfläche angeordnetes erstes Abdeckelement, welches einen Ozonbinder, nämlich eine Substanz, die Ozon bindet ohne dabei Sauerstoff oder eine zu Sauerstoff weiter reagierende Spezies freizusetzen, umfasst,
    wobei eine von der ersten Sensorfläche abgewandte Seite des ersten Abdeckelements zum Kontakt mit dem Messmedium eingerichtet ist und wobei das erste Abdeckelement mindestens für Sauerstoff durchlässig ist;
    • - ein über der zweiten Sensorfläche angeordnetes zweites Abdeckelement, welches einen Ozonwandler, nämlich eine Substanz, die mit Ozon unter Bildung von Sauerstoff reagiert, umfasst, wobei eine von der zweiten Sensorfläche abgewandte Seite des zweiten Abdeckelements zum Kontakt mit dem Messmedium eingerichtet ist und wobei das zweite Abdeckelement mindestens für Sauerstoff durchlässig ist;
    • - einen Messaufnehmer, der dazu eingerichtet ist, ein von der an der ersten Sensorfläche vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängiges erstes Messsignal und ein von der an der zweiten Sensorfläche vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängiges zweites Messsignal zu erzeugen; und
    • - eine Auswertungsschaltung, insbesondere eine Auswertungselektronik, die dazu eingerichtet ist, anhand des ersten und des zweiten Messsignals einen Wert einer den Ozongehalt in dem Messmedium repräsentierenden Messgröße zu ermitteln.
  • Die Messanordnung erfasst somit zur Ermittlung des Ozongehalts im Messmedium die an den Sensorflächen vorliegenden Sauerstoffkonzentrationen. Zur ersten Sensorfläche gelangt ausschließlich der im Messmedium enthaltene Sauerstoff, während das im ersten Abdeckelement gebundene Ozon nicht in das erste Messsignal eingeht. Zur zweiten Sensorfläche gelangt sowohl der im Messmedium enthaltene Sauerstoff als auch der durch Umwandlung des in das zweite Abdeckelement eindringenden Ozons gebildete Sauerstoff. Die Differenz zwischen der an der ersten Sensorfläche vorliegenden Sauerstoffkonzentration und der an der zweiten Sensorfläche vorliegenden Sauerstoffkonzentration ist daher ein Maß für die im zweiten Abdeckelement umgesetzte Ozonkonzentration und damit auch für die im Messmedium vorliegende Ozonkonzentration. Auf diese Weise kann die im Messmedium vorliegende Ozonkonzentration mittels eines herkömmlichen Messaufnehmers zur Bestimmung einer Sauerstoffkonzentration, beispielsweise eines herkömmlichen optischen Messaufnehmers basierend auf der Fluoreszenzlöschung der Fluoreszenz einer Indikator-Substanz (Fluorophor) oder eines amperometrischen Messaufnehmers, ermittelt werden. Herkömmliche amperometrische oder optische Messaufnehmer zur selektiven Sauerstoffmessung sind im Stand der Technik bekannt und werden routinemäßig zur dauerhaften Überwachung von Messmedien, insbesondere in der Prozessanalyse, eingesetzt. Auf die beschriebene Weise wird also eine Messanordnung zur Ozonmessung zur Verfügung gestellt, die hinreichend selektiv ist und die für eine dauerhafte Überwachung eines Messmediums erforderliche Eigenschaften besitzt.
  • Da der im ersten Abdeckelement enthaltene Ozonbinder in das erste Abdeckelement eindringendes Ozon bindet und der im zweiten Abdeckelement enthaltene Ozonwandler in das zweite Abdeckelement eindringendes Ozon in Sauerstoff umwandelt, gelangt kein reaktives Ozon unmittelbar zur ersten und zweiten Sensorfläche. Irreversible Reaktionen der Sensorfläche bzw. von in oder an der Sensorfläche vorliegenden Substanzen, z.B. Membran-Materialien und/oder Indikator-Substanzen, mit Ozon und damit verbundene Alterungsprozesse, sind daher erheblich reduziert. Eine ausreichende Lebensdauer der Messanordnung ist daher sichergestellt.
  • Die den Ozonbinder bildende Substanz kann aus einer einzigen chemischen Verbindung oder aus mehreren voneinander verschiedenen chemischen Verbindungen gebildet sein. Auch die den Ozonwandler bildende Substanz kann aus einer einzigen chemischen Verbindung oder aus mehreren chemischen Verbindungen zusammengesetzt sein.
  • In einer möglichen ersten Ausgestaltung kann der Messaufnehmer umfassen:
    • - mindestens eine erste und eine zweite Lichtquelle;
    • - mindestens einen Lichtempfänger;
    • - eine die erste Sensorfläche und die zweite Sensorfläche umfassende Membran, in der eine Sauerstoff-Indikatorsubstanz immobilisiert ist;
    • - Lichtleiter, die die erste Lichtquelle und den Lichtempfänger mit einem von der ersten Sensorfläche überdeckten Bereich der Membran verbinden; und
    • - Lichtleiter, die die zweite Lichtquelle und den Lichtempfänger mit einem von der zweiten Sensorfläche überdeckten Bereich der Membran verbinden.
  • Der mindestens eine Lichtempfänger kann dazu ausgestaltet sein, über die Lichtleiter empfangenes Licht in elektrische Signale zu wandeln. Der Messaufnehmer kann weiter eine Messschaltung umfassen, die dazu eingerichtet ist, die erste und die zweite Lichtquelle nacheinander oder abwechselnd zur Emission von Messlicht anzuregen, und die weiter dazu eingerichtet ist, aus elektrischen Signalen des mindestens einen Lichtempfängers das erste und das zweite Messsignal zu erzeugen. Die Messschaltung kann Teil der Auswertungsschaltung sein oder mit der Auswertungsschaltung zur Kommunikation verbunden sein.
  • In einer zweiten Ausgestaltung kann der Messaufnehmer umfassen:
    • - mindestens eine Lichtquelle;
    • - mindestens einen ersten Lichtempfänger und einen zweiten Lichtempfänger;
    • - eine die erste Sensorfläche und die zweite Sensorfläche umfassende Membran, in der eine Sauerstoff-Indikatorsubstanz immobilisiert ist;
    • - Lichtleiter, die die Lichtquelle und den ersten Lichtempfänger mit einem von der ersten Sensorfläche überdeckten Bereich der Membran verbinden; und
    • - Lichtleiter, die die Lichtquelle und den zweiten Lichtempfänger mit einem von der ersten Sensorfläche überdeckten Bereich der Membran verbinden.
  • Auch in dieser zweiten Ausgestaltung kann der Messaufnehmer eine Messschaltung umfassen, die dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Lichtquelle zur Emission von Messlicht anzuregen, und die weiter dazu eingerichtet ist, aus elektrischen Signalen des ersten Lichtempfängers das erste Messsignal zu erzeugen und aus elektrischen Signalen des zweiten Lichtempfängers das zweite Messsignal zu erzeugen. Die Messschaltung kann Teil der Auswertungsschaltung sein oder mit der Auswertungsschaltung zur Kommunikation verbunden sein.
  • In diesen Ausgestaltungen kann die Messanordnung eine aus ein oder mehreren Schichten gebildete Membran aufweisen, deren dem Messmedium zugewandte Oberfläche in mindestens zwei Sensorflächen, nämlich die erste und die zweite Sensorfläche, aufgeteilt ist. In einer oder mehreren Schichten der Membran kann ein Sauerstoff-Indikator, zum Beispiel ein zu Lumineszenz (Fluoreszenz oder Phosphoreszenz) anregbarer Farbstoff, auch als Luminophor oder Fluorophor bezeichnet, enthalten sein, dessen Lumineszenz durch Wechselwirkung mit Sauerstoffmolekülen abgeschwächt wird (Lumineszenzquenching, z.B. Fluoreszenzquenching).
  • Vorteilhaft ist ein angrenzend an die erste Sensorfläche angeordneter erster Bereich der Membran hermetisch von einem angrenzend an die zweite Sensorfläche angeordneten zweiten Bereich der Membran getrennt, beispielsweise mittels eines zwischen den Bereichen verlaufenden Stegs. Die Trennung, z.B. der Steg, kann die Membran über ihre gesamte Höhe oder, falls die Membran aus mehreren Schichten aufgebaut ist, nur eine oder einige Schichten, beispielswiese nur eine Indikatorschicht der Membran, in getrennte Bereiche unterteilen.
  • Die Lichtleiter können bei der Anordnung in dieser Ausgestaltung so geführt sein, dass der Indikator im Bereich der ersten Sensorfläche und der Indikator im Bereich der zweiten Sensorfläche abwechselnd (erste Ausgestaltung) oder gleichzeitig (zweite Ausgestaltung) durch Einstrahlung von Messlicht zur Lumineszenz angeregt werden kann. In der ersten Ausgestaltung kann das Lumineszenzlicht aus dem Bereich der ersten Sensorfläche über einen ersten Lichtleiter zum Lichtempfänger geführt werden und das Lumineszenzlicht aus dem Bereich der zweiten Sensorfläche kann über einen zweiten Lichtleiter zum Lichtempfänger geführt werden. In der zweiten Ausgestaltung kann das Lumineszenzlicht aus dem ersten Bereich über einen ersten Lichtleiter zum ersten Lichtempfänger und das Lumineszenzlicht aus dem zweiten Bereich über einen zweiten Lichtleiter zum zweiten Lichtempfänger geführt werden.
  • In einer möglichen dritten Ausgestaltung kann der Messaufnehmer umfassen:
    • - mindestens eine Lichtquelle;
    • - mindestens einen Lichtempfänger;
    • - eine die erste Sensorfläche umfassende erste Membran und eine die zweite Sensorfläche umfassende zweite Membran, wobei in der ersten und in der zweiten Membran eine Sauerstoff-Indikatorsubstanz immobilisiert ist;
    • - einen oder mehrere erste Lichtleiter, die die Lichtquelle und den Lichtempfänger mit der ersten Membran verbinden; und
    • - einen oder mehrere zweite Lichtleiter, die die Lichtquelle und den Lichtempfänger mit der zweiten Membran verbinden.
  • Der Lichtempfänger kann auch in dieser dritten Ausgestaltung dazu ausgestaltet sein, über den einen oder die mehreren Lichtleiter empfangenes Licht in elektrische Signale zu wandeln. Der Messaufnehmer kann eine Messschaltung umfassen, die dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Lichtquelle zur Emission von Messlicht anzuregen, und die weiter dazu eingerichtet ist, aus elektrischen Signalen des mindestens einen Lichtempfängers das erste und das zweite Messsignal zu erzeugen In dieser dritten Ausgestaltung kann die erste Membran aus einer oder mehreren Schichten gebildet sein, wobei mindestens eine der Schichten einen Sauerstoff-Indikator, z.B. ein Luminophor wie oben anhand der ersten Ausgestaltung beschrieben, umfassen. Die zweite Membran kann wie die erste Membran ausgebildet sein. Die erste und die zweite Membran können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein und die mindestens eine Lichtquelle kann zur Anregung der Lumineszenz des in der ersten und des in der zweiten Membran enthaltenen Sauerstoff-Indikators dienen. Entsprechend können der eine oder die mehreren ersten und zweiten Lichtleiter Messlicht der Lichtquelle auf die erste und zweite Membran leiten, um die Lumineszenz des Sauerstoff-Indikators anzuregen. Lumineszenzlicht aus dem Bereich der ersten und der zweiten Membran kann über die Lichtleiter zum Lichtempfänger geleitet werden. Die Lichtleiter können bei der Anordnung in dieser Ausgestaltung so geführt sein, dass der Indikator in der ersten Membran und der Indikator in der zweiten Membran gleichzeitig oder abwechselnd durch Einstrahlung von Messlicht zur Lumineszenz angeregt werden kann, und dass Lumineszenzlicht aus dem Bereich der ersten Sensorfläche über einen ersten Lichtleiter zum Lichtempfänger geführt wird und dass Lumineszenzlicht aus dem Bereich der zweiten Sensorfläche über einen zweiten Lichtleiter zum Lichtempfänger geführt wird, so dass das Lumineszenzlicht, das zur Generierung des ersten Messsignals führt, getrennt von dem Lumineszenzlicht geführt wird, das zur Generierung des zweiten Messsignals führt.
  • In einer vierten Ausgestaltung kann der Messaufnehmer umfassen:
    • - mindestens eine erste Lichtquelle und mindestens eine zweite Lichtquelle;
    • - mindestens einen ersten Lichtempfänger und mindestens einen zweiten Lichtempfänger;
    • - eine die erste Sensorfläche umfassende erste Membran und eine die zweite Sensorfläche umfassende zweite Membran, wobei in der ersten und in der zweiten Membran eine Sauerstoff-Indikatorsubstanz immobilisiert ist;
    • - einen oder mehrere erste Lichtleiter, die die erste Lichtquelle und den ersten Lichtempfänger mit der ersten Membran verbinden;
    • - einen oder mehrere zweite Lichtleiter, die die zweite Lichtquelle und den zweiten Lichtempfänger mit der zweiten Membran verbinden.
  • Der erste Lichtempfänger kann dazu ausgestaltet sein, über den einen oder die mehreren ersten Lichtleiter empfangenes Licht in erste elektrische Signale zu wandeln und der zweite Lichtempfänger kann dazu ausgestaltet sein, über den zweiten oder die mehreren zweiten Lichtleiter empfangenes Licht in zweite elektrische Signale zu wandeln und wobei der Messaufnehmer eine Messschaltung aufweist, die dazu eingerichtet ist, aus den ersten Signalen das erste Messsignal und aus den zweiten elektrischen Signalen das zweite Messsignal zu erzeugen.
  • Die erste Membran, die erste Lichtquelle, der erste Lichtempfänger und die ersten Lichtleiter können in einem ersten Gehäuse untergebracht sein. Die zweite Membran, die zweite Lichtquelle, der zweite Lichtempfänger und die zweiten Lichtleiter können in einem zweiten, von dem ersten Gehäuse getrennten oder trennbaren, Gehäuse untergebracht sein. Die Messschaltung kann außerhalb des ersten und zweiten Gehäuses, insbesondere auch abgesetzt von dem ersten und zweiten Gehäuse angeordnet sein. Die Messschaltung kann auch in zwei Komponenten aufgeteilt sein, wobei eine erste Komponente der Messschaltung, die dazu eingerichtet ist, die erste Lichtquelle anzuregen und das erste Messsignal zu erzeugen, im ersten Gehäuse angeordnet ist und eine zweite Komponente der Messschaltung, die dazu eingerichtet ist, die zweite Lichtquelle anzuregen und das zweite Messsignal zu erzeugen, im zweiten Gehäuse angeordnet ist. Alle genannten Bestandteile des Messaufnehmers können auch in einem gemeinsamen Gehäuse, das in mehrere Kammern unterteilt sein kann, untergebracht sein. Die Messschaltung bzw. die einzelnen Teile der Messschaltung können Teil der Auswertungsschaltung sein oder mit der Auswertungsschaltung zur Kommunikation verbunden sein.
  • In einer fünften möglichen Ausgestaltung kann der Messaufnehmer umfassen:
    • - eine die erste Sensorfläche umfassende erste Membran und eine die zweite Sensorfläche umfassende zweite Membran, wobei die erste und die zweite Membran durchlässig für Sauerstoff ist,
    • - eine erste, von der ersten Membran abgeschlossene, mit einem ersten Elektrolyten gefüllte erste Elektrolytkammer, in der eine erste Arbeitselektrode und eine erste Gegenelektrode angeordnet sind;
    • - eine zweite, von der zweiten Membran abgeschlossene, mit einem zweiten Elektrolyten gefüllte zweite Elektrolytkammer, in der eine zweite Arbeitselektrode und eine zweite Gegenelektrode angeordnet sind;
    • - eine Messschaltung, die dazu eingerichtet ist, erste elektrische Signale zu erzeugen, die einen bei einer zwischen der ersten Arbeitselektrode und der ersten Gegenelektrode angelegten Polarisationsspannung durch den ersten Elektrolyten fließenden Strom repräsentieren und aus den ersten elektrischen Signalen das erste Messsignal zu erzeugen, und die dazu eingerichtet ist, zweite elektrische Signale zu erzeugen, die einen bei einer zwischen der zweiten Arbeitselektrode und der zweiten Gegenelektrode angelegten Polarisationsspannung durch den zweiten Elektrolyten fließenden Strom repräsentieren und aus den zweiten elektrischen Signalen das zweite Messsignal zu erzeugen.
  • Die Messschaltung kann Teil der Auswertungsschaltung sein oder mit der Auswertungsschaltung zur Kommunikation verbunden sein.
  • In allen voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen kann die Auswertungsschaltung beispielsweise eine Schaltung eines herkömmlichen Messumformers der Prozessmesstechnik sein. Dieser Messumformer kann ein Gehäuse umfassen, in dem Eingabemittel enthalten sind, über die ein Benutzer Befehle oder Parameter eingeben kann, sowie Anzeigemittel, mittels derer Messwerte oder andere Informationen angezeigt werden können. Der Messumformer kann auch als Kompaktmessumformer ausgestaltet sein. In diesem Fall umfasst der Messumformer ein Gehäuse, in dem eine Transmitterschaltung untergebracht ist, die die Messsignale verarbeitet und über ein Kabel und/oder per Funk weiterleitet, in dem aber keine eigenen Eingabe- oder Anzeigemittel vorgesehen sind. Die per Kabel oder Funk übertragenen Informationen, insbesondere Messwerte, können von einem externen Bediengerät, z.B. einem tragbaren Computer, einem Tablet, einem Smartphone oder einem sonstigen Smartdevice, empfangen, ggfs. verarbeitet und angezeigt werden.
  • In allen voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen kann das erste Abdeckelement als über der ersten Sensorfläche angeordnete Schicht und das zweite Abdeckelement als über der zweiten Sensorfläche angeordnete Schicht ausgestaltet sein. Oberhalb der das Abdeckelement bildenden Schicht kann eine zur Berührung des Messmediums vorgesehene Hygieneschicht angeordnet sein. Diese Hygieneschicht kann aus einem hydrophilen oder superhydrophilen Material gebildet sein.
  • Das erste Abdeckelement kann als, insbesondere lösbar, der ersten Sensorfläche vorgeschaltete Kapsel oder als über der ersten Sensorfläche angeordnetes Kompartiment einer der ersten Sensorfläche, insbesondere lösbar, vorgeschalteten Kapsel ausgestaltet sein. Auch das zweite Abdeckelement kann als, insbesondere lösbar, der zweiten Sensorfläche vorgeschaltete Kapsel oder als über der zweiten Sensorfläche angeordnetes Kompartiment einer der zweiten Sensorfläche, insbesondere lösbar, vorgeschalteten Kapsel ausgestaltet sein.
  • Die Kapsel kann ein den Ozonbinder enthaltendes Kompartiment und/oder ein den Ozonfänger enthaltendes Kompartiment umfassen, wobei das oder jedes Kompartiment eine medienberührende frontseitige Wandung und eine die erste Sensorfläche und/oder die zweite Sensorfläche berührende rückseitige Wandung aufweist, und wobei die frontseitige Wandung und die rückseitige Wandung eine Flüssigüberführung umfassen kann.
  • Die Flüssigüberführung kann durch ein Faserdiaphragma oder durch ein Keramikdiaphragma oder durch einen Spalt oder durch einen Schliff oder durch eine fluiddurchlässige organische oder anorganische Membran gebildet sein.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kapsel in einer Kappe aufgenommen, die, insbesondere lösbar, mit einem Gehäuseteil des Messaufnehmers verbunden ist.
  • Ist der Messaufnehmer als optischer, auf dem Prinzip der Lumineszenzlöschung basierender Messaufnehmer ausgestaltet, wie im Fall der ersten, zweiten,dritten und vierten beschriebenen Ausgestaltung, kann die die erste und/oder die zweite Sensorfläche umfassende Membran auf einem Substrat aufgebracht sein. Gegebenenfalls kann die Membran auf ihrer dem Substrat zugewandten Seite eine Haftvermittlerschicht umfassen, die die Haftung auf dem Substrat verbessert. Die Membran kann zusätzlich eine optische Isolationsschicht und/oder eine Reflexionsschicht und/oder eine Diffusionsschicht umfassen. Diese Schichten können zwischen dem Abdeckelement und der den Indikator enthaltenden Schicht angeordnet sein.
  • Der Ozonbinder kann mindestens eine ungesättigte Verbindung, insbesondere eine ungesättigte Kohlenwasserstoff-Verbindung, z.B. ein Alken, ein Alkin oder ein Vinyl, welche mit Ozon ein Ozonid bildet, und ein Reagenz zur oxidativen oder reduktiven Aufarbeitung des Ozonids, z.B. ein Reduktionsmittel wie Zink, Eisen, Dimethylsulfoxid oder ein Oxidationsmittel wie ein Peroxid, umfassen.
  • Der Ozonwandler kann einen basischen Puffer, insbesondere eine basische Pufferlösung oder einen basischen, gepufferten Festelektrolyten, oder ein Reduktionsmittel, z.B. ein Thiol, oder ein mit Ozon unter Sauerstoffbildung reagierendes Salz, beispielsweise ein Alkalihalogenidsalz oder ein Alkali-Pseudohalogenidsalz (-CN, -N3, -OCN, -NCO, -CNO, -SCN, -NCS, -SeCN), oder ein Enzym, z.B. Cu/Zn-enthaltende Superoxiddismutase (SOD), umfassen.
  • Das erste Abdeckelement kann vorteilhaft neben dem Ozonbinder einen Aldehydbinder umfassen. Der Aldehydbinder kann dazu dienen, unkontrollierte Folgereaktionen von Produkten oder Zwischenprodukten, die bei der chemischen Bindung des Ozons gebildet werden, zu unterbinden. Als Aldehydbinder kommen polare Gruppen, wie Alkohol- oder Amingruppen, in Frage, die an in dem Abdeckelement enthalten Moleküle oder an eine Polymermatrix gebunden sein können.
  • Das zweite Abdeckelement kann neben dem Ozonwandler einen Radikalfänger umfassen. Dieser kann vorteilhaft die Beeinflussung des zweiten Messsignals durch mit der zweiten Sensorfläche wechselwirkende Radikale, insbesondere Sauerstoff-Radikale, verhindern. Zudem kann durch Abfangen von Radikalen einer Alterung der Sensorfläche bzw. von im Bereich der Sensorfläche vorliegenden Indikatorsubstanzen, entgegengewirkt werden. Beispiele für geeignete Radikalfänger sind Thiole oder sterisch gehinderte Amine oder Phenole.
  • Die gesamte Messanordnung nach einer der hier beschriebenen Ausgestaltungen kann als eine zusammenhängende Einheit ausgestaltet sein. Insbesondere der Messaufnehmer, die Membran(en), und die Abdeckelemente können untrennbar miteinander verbunden sein, und so eine derartige zusammenhängende Einheit bilden. Diese Einheit kann für den einmaligen Gebrauch, d.h. als Einweg-Sensor, bestimmt sein. Ist die Membran oder der in den Abdeckelementen enthaltene Ozonbinder oder Ozonwandler verbraucht oder so stark gealtert, dass eine ausreichende Messgenauigkeit nicht mehr gegeben ist, wird die Einheit in diesem Fall als ganzes außer Betrieb genommen.
  • Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Messung eines Ozongehalts in einem Messmedium, umfassend:
    • - In Kontakt bringen einer durch ein erstes Abdeckelement abgedeckten ersten Sensorfläche mit einem Messmedium;
    • - In Kontakt bringen einer durch ein zweites Abdeckelement abgedeckten zweiten Sensorfläche mit dem Messmedium;
    • - Umwandeln von aus dem Messmedium in das erste Abdeckelement eindringendem Ozon in Sauerstoff mittels einer chemischen Reaktion mit einem in dem Abdeckelement enthaltenen Ozonwandler;
    • - Erfassen eines von einer an der ersten Sensorfläche vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängigen ersten Messsignals;
    • - Binden von aus dem Messmedium in das zweite Abdeckelement eindringendem Ozon an einen in dem zweiten Abdeckelement enthaltenen Ozonbinder;
    • - Erfassen eines von einer an der zweiten Sensorfläche vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängigen zweiten Messsignals; und
    • - Ermitteln eines Messwerts des Ozongehalts in dem Messmedium aus dem ersten und dem zweiten Messsignal.
  • Das Ermitteln des Messwerts kann folgende Schritte umfassen:
    • - Ermitteln eines ersten, eine Sauerstoffkonzentration an der ersten Sensorfläche repräsentierenden Messwerts aus dem ersten Messsignal;
    • - Ermitteln eines zweiten, eine Sauerstoffkonzentration and er zweiten Sensorfläche repräsentierenden Messwerts aus dem zweiten Messsignal;
    • - Ermitteln des Messwerts aus einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Messwert.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Sensorspot zur Verwendung in einer Messanordnung nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen oder in einem Verfahren nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen. Der Sensorspot umfasst:
    • mindestens eine erste Sensorfläche, ein über der ersten Sensorfläche angeordnetes erstes Abdeckelement, welches einen Ozonbinder oder einen Ozonwandler umfasst,
    • wobei eine von der ersten Sensorfläche abgewandte Seite des ersten Abdeckelements zum Kontakt mit einem Messmedium eingerichtet ist, und wobei das erste Abdeckelement für Sauerstoff durchlässig ist, so dass Sauerstoff von der von der ersten Sensorfläche abgewandten Seite des ersten Abdeckelements zu der ersten Sensorfläche gelangt.
  • Der Sensorspot kann weiter eine zweite Sensorfläche sowie ein über der zweiten Sensorfläche angeordnetes zweites Abdeckelement aufweisen, wobei das erste Abdeckelement einen Ozonbinder umfasst, das zweite Abdeckelement einen Ozonwandler umfasst, und wobei eine von der zweiten Sensorfläche abgewandte Seite des zweiten Abdeckelements zum Kontakt mit dem Messmedium eingerichtet ist, wobei das zweite Abdeckelement für Sauerstoff durchlässig ist, so dass Sauerstoff von der von der zweiten Sensorfläche abgewandten Seite des zweiten Abdeckelements zu der zweiten Sensorfläche gelangt.
  • Das erste und/oder das zweite Abdeckelement können ausgestaltet sein wie zuvor anhand der Messanordnung beschrieben. Insbesondere kann das erste Abdeckelement als über der ersten Sensorfläche angeordnete Schicht und das zweite Abdeckelement als über der zweiten Sensorfläche angeordnete Schicht ausgestaltet sein. Es ist auch möglich, dass das erste Abdeckelement als, insbesondere lösbar, der ersten Sensorfläche vorgeschaltete Kapsel oder als Kompartiment einer solchen Kapsel und das zweite Abdeckelement als, insbesondere lösbar, der zweiten Sensorfläche vorgeschaltete Kapsel oder als Kompartiment einer solchen Kapsel ausgestaltet ist. Die Kapseln bzw. Kompartimente können ausgestaltet sein, wie weiter oben im Zusammenhang mit der Messanordnung beschrieben.
  • Der Sensorspot kann eine aus ein oder mehreren Schichten gebildete Membran umfassen, deren dem Messmedium zugewandte Oberfläche in zwei Sensorflächen, nämlich die erste und die zweite Sensorfläche, aufgeteilt ist. Im übrigen kann die Membran so ausgestaltet sein wie weiter oben anhand der Messanordnung beschrieben. Die Membran kann auf einem für Messlicht transparenten, als stabiler Träger dienenden, Substrat aufgebracht sein.
  • Vorteilhaft ist ein angrenzend an die erste Sensorfläche angeordneter erster Bereich der Membran hermetisch von einem angrenzend an die zweite Sensorfläche angeordneten zweiten Bereich der Membran getrennt, beispielsweise mittels eines zwischen den Bereichen verlaufenden Stegs. Der erste Bereich kann beispielsweise in der Membran unterhalb der ersten Sensorfläche angeordnet sein und der zweite Bereich kann in der Membran unterhalb der zweiten Sensorfläche angeordnet sein. Die Trennung, z.B. der Steg, kann die Membran über ihre gesamte Höhe oder, falls die Membran aus mehreren Schichten aufgebaut ist, nur eine oder einige Schichten, beispielswiese nur eine Indikatorschicht der Membran, in getrennte Bereiche unterteilen. In dem ersten und dem zweiten Bereich der Membran ist jeweils eine Sauerstoff-Indikatorsubstanz immobilisiert.
  • Der Sensorspot kann ein kappenförmiges Umgehäuse, im Folgenden als Kappe bezeichnet, umfassen, in dem eine mindestens die erste Sensorfläche umfassende Membran aufgenommen ist. Die Membran kann auf einem Substrat untergebracht sein. Zusätzlich kann in der Kappe auch das der ersten Sensorfläche vorgeschaltete erste Abdeckelement angeordnet sein. Das erste Abdeckelement kann als über der ersten Sensorfläche angeordnete Schicht oder als Kapsel bzw. Kompartiment ausgestaltet sein, wie voranstehend beschrieben. Die Kappe kann an einem Ende eine Öffnung aufweisen, über die eine mindestens die erste Sensorfläche umfassende Vorderseite der Membran oder mindestens das als über der ersten Sensorfläche angeordnete erste Abdeckelement mit einem außerhalb der Kappe befindlichen Messfluid in Kontakt gebracht werden kann. Weist die Membran eine zweite Sensorfläche und ein als über der zweiten Sensorfläche angeordnetes zweites Abdeckelement auf, ist die Öffnung derart ausgestaltet, dass über sie die erste und die zweite Sensorfläche oder das erste und das zweite Abdeckelement mit dem Messfluid in Kontakt gebracht werden können. Die Kappe kann an ihrem anderen, dem die Öffnung umfassenden Ende gegenüberliegenden Ende Befestigungsmittel, z.B. ein Gewinde, aufweisen, die dazu geeignet sind, die Kappe an einem Gehäuse eines, insbesondere optischen oder amperometrischen, Messaufnehmers zu befestigen.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Kapsel zur Verwendung in einer Messanordnung nach einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen. Die Kapsel kann ein Gehäuse umfassen, in dem mindestens ein erstes Kompartiment gebildet ist, in dem ein Ozonbinder oder ein Ozonwandler enthalten ist, und das in einer zum Kontakt mit einer ersten Sensorfläche einer Messanordnung bestimmten ersten Wandung eine Flüssigüberführung umfasst, und das weiter in einer der ersten Wandung gegenüberliegenden zweiten Wandung eine zweite Flüssigüberführung aufweist.
  • In dem Gehäuse der Kapsel kann ein zweites Kompartiment gebildet sein, wobei im ersten Kompartiment ein Ozonbinder enthalten ist und im zweiten Kompartiment ein Ozonwandler enthalten ist, und wobei das zweite Kompartiment in einer zum Kontakt mit einer zweiten Sensorfläche der Messanordnung bestimmten ersten Wandung eine Flüssigüberführung umfasst, und das weiter in einer der ersten Wandung gegenüberliegenden zweiten Wandung eine zweite Flüssigüberführung umfasst.
  • Die Kapsel kann im Übrigen ausgestaltet sein, wie anhand der Messanordnung beschrieben.
    In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Kapsel ein äußeres Gehäuse in Form einer Kappe, in der die Kapsel aufgenommen ist, und die an einem ersten Ende eine Öffnung aufweist, über die die Kapsel in Kontakt mit einem Messmedium bringbar ist, und die an einem zweiten, dem ersten Ende entgegengesetzten Ende Befestigungsmittel, z.B. ein Gewinde, aufweist, das dazu geeignet ist, die Kapsel an einem Gehäuse eines, insbesondere optischen oder amperometrischen, Messaufnehmers zu befestigen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung der Komponenten einer Messanordnung zur Messung einer Ozonkonzentration in einem Messmedium nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
    • 2 ein Reaktionsschema einer chemischen Reaktion zur Bindung von Ozon;
    • 3 eine schematische Darstellung der Komponenten einer Messanordnung zur Messung einer Ozonkonzentration in einem Messmedium nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
    • 4 eine schematische Darstellung der Komponenten einer Messanordnung zur Messung einer Ozonkonzentration in einem Messmedium nach einem dritten Ausführungsbeispiel;
    • 5 eine Explosionsdarstellung einer Messanordnung zur Messung einer Ozonkonzentration in einem Messmedium nach einem vierten Ausführungsbeispiel;
    • 6 a die in einer austauschbaren Kappe angeordnete Membran der Messanordnung gem. 5; und
    • 6 b die in einer austauschbaren Kappe angeordnete Kapsel der Messanordnung gem. 5.
  • In 1 sind schematisch Komponenten einer Messanordnung 10 zur Messung einer Ozonkonzentration in einem flüssigen oder gasförmigen Messmedium nach einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Messanordnung 10 umfasst eine Messschaltung 1, zwei mit der Messschaltung 1 verbundene Lichtquellen 2.1, 2.2 und einen mit der Messschaltung 1 verbundenen Lichtempfänger 3. Die Messschaltung 1 ist dazu eingerichtet, die Lichtquellen 2.1, 2.2 abwechselnd zur Emission von Messlicht anzuregen, sowie elektrische Signale des Lichtempfängers 3 zu empfangen und zu verarbeiten. Weiter umfasst die Messanordnung 10 eine Membran 7, die mindestens eine einen Sauerstoff-Indikator enthaltende Indikatorschicht 18 aufweist. Die Indikatorschicht 18 kann beispielsweise aus einem Polymer gebildet sein, z.B. einem Polymer auf Silikon-Basis, in dem der Sauerstoff-Indikator immobilisiert ist. Der Sauerstoff-Indikator kann beispielsweise ein Luminophor, z.B. ein Fluorophor, sein, das durch von der Lichtquelle emittiertes Licht zur Lumineszenz bzw. Fluoreszenz anregbar ist, und dessen Lumineszenz bzw. Fluoreszenz durch Wechselwirkung mit SauerstoffMolekülen abgeschwächt (gequencht) wird.
  • Weiter umfasst die Messanordnung 10 eine Kapsel 14, deren Vorderseite 15 zum Kontakt mit dem Messmedium bestimmt ist und deren Rückseite 16 die der Kapsel 14 zugewandte Vorderseite 17 der Membran 7 abdeckt. Die Kapsel 14 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in zwei Kompartimente 12 und 13 aufgeteilt. Der unterhalb des ersten Kompartiments 12 angeordnete Oberflächenbereich der Vorderseite 17 der Membran 7 bildet eine erste Sensorfläche 17.1, der unterhalb des zweiten Kompartiments 13 angeordnete Oberflächenbereich der Vorderseite 17 der Membran 7 bildet eine zweite Sensorfläche 17.2 der Messanordnung 10. Im Betrieb der Messanordnung 10 ist die Kapsel 14 derart vor die Sensorflächen 17.1, 17.2 der Membran 7 vorgeschaltet, dass ihre Rückseite 16 die Sensorflächen 17.1, 17.2 bedeckt und an diesen anliegt. Das erste Kompartiment 12 bildet somit ein die erste Sensorfläche 17.1 abdeckendes erstes Abdeckelement 22, das zweite Kompartiment 13 bildet entsprechend ein die zweite Sensorfläche 17.2 abdeckendes zweites Abdeckelement 23. Die Abdeckelemente 23 decken die Sensorflächen 17.1, 17.2 vollständig gegenüber einem die Vorderseite 15 der Kapsel 14 berührenden Messmedium ab.
  • Die Messanordnung 10 umfasst ein Lichtleiter-Bündel aus Lichtleitern 4, 4.1, 4.2, die die Lichtquellen 2.1, 2.2 und den Lichtempfänger 3 mit einem von der ersten Sensorfläche 17.1 überdeckten Bereich der Membran 7 und mit einem von der zweiten Sensorfläche 17.2 überdeckten Bereich der Membran 7 verbinden. Aus den Lichtleitern 4.1 austretendes Messlicht der ersten Lichtquelle 2.1 fällt auf den von der ersten Sensorfläche 17.1 überdeckten Bereich der Membran 7. Aus den Lichtleitern 4.2 austretendes Messlicht der zweiten Lichtquelle 2.2 fällt auf den von der zweiten Sensorfläche 17.2 überdeckten Bereich der Membran 7. In der Indikatorschicht 18 unterhalb der ersten Sensorfläche 17.1 entstehendes Lumineszenzlicht gelangt über die Lichtleiter 4.1, 4 zum Lichtempfänger 3. Entsprechend gelangt in der Indikatorschicht 18 unterhalb der zweiten Sensorfläche 17.2 entstehendes Lumineszenzlicht über die Lichtleiter 4.2, 4 zum Lichtempfänger 3. Dieser ist dazu eingerichtet, empfangenes Fluoreszenzlicht in elektrische Signale zu wandeln. Idealerweise ist der oberhalb der ersten Sensorfläche 17.1 angeordnete Bereich der Indikatorschicht 18 hermetisch von dem oberhalb der zweiten Sensorfläche 17.2 angeordneten Bereich der Indikatorschicht 18 getrennt, z.B. durch einen Steg aus einem fluid-undurchlässigen Material, um Übergänge von Sauerstoff oder anderen Substanzen zwischen den beiden Bereichen zu unterbinden.
  • Im ersten Kompartiment 12 der Kapsel 14 ist ein Ozonbinder enthalten, d.h. eine Substanz, die Ozon bindet ohne dabei Sauerstoff oder eine zu Sauerstoff weiter reagierende Spezies freizusetzen. Im zweiten Kompartiment 13 ist ein Ozonwandler enthalten, d.h. eine Substanz, die mit Ozon unter Bildung von Sauerstoff reagiert. Die Kapsel 14 weist in ihrer die Vorderseite 15 bildenden Wand eine in das erste Kompartiment 12 mündende erste Flüssigüberführung 19.1 und eine in das zweite Kompartiment 13 mündende zweite Flüssigüberführung 19.2 auf. In ihrer die Rückseite 16 der Kapsel 14 bildenden Wand weist die Kapsel 14 eine in das erste Kompartiment 12 mündende dritte Flüssigüberführung 19.3 und eine in das zweite Kompartiment 13 mündende vierte Flüssigüberführung 19.4 auf. Die Flüssigüberführungen 19.1, 19.2, 19.3, 19.4 sind im vorliegenden Beispiel als durch die Wand hindurchgehende Öffnungen ausgestaltet. Sie können auch als Diaphragmen, flüssigkeitsdurchlässige Membranen, Spalte oder Schliffe ausgestaltet sein.
  • Über die erste Flüssigüberführung 19.1 gelangen Sauerstoff und Ozon aus dem Messmedium in das erste Kompartiment 12. Dort wird Ozon von dem Ozonbinder gebunden, so dass nur Sauerstoff, nicht aber Ozon aus dem Messmedium über die dritte Flüssigüberführung 19.3 bis zur ersten Sensorfläche 17.1 und über diese in die Membran 7 gelangt. Über die zweite Flüssigüberführung 19.2 gelangen Sauerstoff und Ozon aus dem Messmedium in das zweite Kompartiment 13. Dort wird Ozon von dem Ozonwandler in Sauerstoff umgesetzt, so dass sowohl der Sauerstoff aus dem Messmedium als auch der durch Reaktion mit dem Ozonwandler gebildete Sauerstoff über die vierte Flüssigüberführung 19.4 bis zur zweiten Sensorfläche 17.2 gelangen.
  • Optional kann die Kapsel 14 im ersten Kompartiment 12 und im zweiten Kompartiment 13 Fasern, beispielsweise anorganische Fasern, enthalten, die durch Kapillarkräfte einen Stofftransport von der ersten und zweiten Flüssigüberführung 19.1, 19.2 bzw. aus dem ersten und zweiten Kompartiment 12 und 13 zur ersten und zweiten Sensorfläche 17.1, 17.2 beschleunigen. Damit kann die Ansprechzeit der Messanordnung 10 reduziert werden.
  • Durch zwei Lumineszenzmessungen lässt sich mit der Messanordnung 10 die Konzentration von Ozon im Messmedium ermitteln. In einer ersten Messung wird die erste Lichtquelle 2.1 von der Messschaltung 1 zur Emission von Messlicht angeregt und dieses über die Lichtleiter 4, 4.1 zur ersten Sensorfläche 17.2 geleitet. Das Messlicht regt den in der Indikatorschicht 18 der Membran 7 im Bereich unterhalb der ersten Sensorfläche 17.1 enthaltenen Indikator zur Lumineszenz an. Diese wird abhängig von der an der ersten Sensorfläche 17.1 vorliegenden Sauerstoffkonzentration abgeschwächt. Das Lumineszenzlicht gelangt über die Lichtleiter 4.1, 4 zum Lichtempfänger 3, der das empfangene Licht in ein erstes elektrisches Messsignal wandelt. Das erste Messsignal ist mithin ein Maß für die an der ersten Sensorfläche 17.1 vorliegende Sauerstoffkonzentration, die wiederum ein Maß für die im Messmedium vorliegende Sauerstoffkonzentration ist. In einer zweiten Messung wird die zweite Lichtquelle 2.2 von der Messschaltung 1 zur Emission von Messlicht angeregt und dieses über die Lichtleiter 4, 4.2 zur zweiten Sensorfläche 17.2 geleitet. Das Messlicht regt den in der Indikatorschicht 18 der Membran 7 im Bereich unterhalb der zweiten Sensorfläche 17.2 enthaltenen Indikator zur Lumineszenz an. Diese wird abhängig von der an der zweiten Sensorfläche 17.2 vorliegenden Sauerstoffkonzentration abgeschwächt. Das Lumineszenzlicht gelangt über die Lichtleiter 4.2, 4 zum Lichtempfänger 3, der das empfangene Licht in ein zweites elektrisches Messsignal wandelt. Das zweite Messsignal ist ein Maß für die an der zweiten Sensorfläche 17.2 vorliegende Sauerstoffkonzentration, die wiederum ein Maß für die Summe aus der in dem Messmedium vorliegenden Sauerstoffkonzentration und der in dem Messmedium vorliegenden Ozonkonzentration ist.
  • Die Messschaltung 1 ist dazu ausgestaltet, die beiden beschriebenen Lumineszenzmessungen durchzuführen, und das erste und das zweite Messsignal zu verarbeiten, um anhand dieser Signale einen Wert der Ozonkonzentration im Messmedium zu bestimmen. Hierzu kann die Messschaltung 1 einen Prozessor, einen Datenspeicher und einen im Datenspeicher gespeichertes, von dem Prozessor zur Erfassung und Verarbeitung der Messsignale ausführbares Computerprogramm enthalten. Weiter kann die Messschaltung 1 Mittel zur Analog-/Digital-Wandlung von von dem Empfänger 3 erzeugten analogen Messsignalen in von dem Prozessor verarbeitbare Digitalsignale umfassen.
  • Zur Ermittlung der Ozonkonzentration im Messmedium kann die Messschaltung 1 bzw. das Computerprogramm beispielsweise dazu eingerichtet sein, aus dem ersten Messsignal einen ersten Sauerstoff-Messwert zu ermitteln und aus dem zweiten Messsignal einen zweiten Sauerstoff-Messwert zu ermitteln, eine Differenz aus dem ersten und dem zweiten Sauerstoff-Messwert zu bilden, und anhand der Differenz einen Wert der Ozonkonzentration im Messmedium zu ermitteln. Dabei ist die Stöchiometrie der chemischen Reaktion zu berücksichtigen, mittels derer der Ozonwandler Ozon in Sauerstoff umwandelt.
  • In einem alternativen Verfahren zur Ermittlung der Ozonkonzentration im Messmedium kann die Messschaltung zunächst eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Messsignal bilden und aus der Differenz, beispielsweise anhand einer hinterlegten Kalibrier-Funktion oder -Tabelle einen Messwert der Ozonkonzentration im Messmedium ermitteln.
  • Geeignete Ozonbinder können beispielsweise ungesättigte Verbindungen wie Alkene oder Alkine in Kombination mit einer reduzierenden Substanz, z.B. ein Metall wie Zink oder Eisen, insbesondere in Pulverform, DMSO, oder alternativ in Kombination mit einer oxidierenden Substanz, z.B. einem Peroxid wie H2O2, sein. Das Ozon wird vorzugsweise irreversibel gebunden. Ein Beispiel für die Bindung von Ozon mittels eines Alkens ist in 2 als Reaktionsschema dargestellt. In einem ersten Schritt reagiert das Alken unter Bildung eines Ozonids mit Ozon. Mittels eines Reduktionsmittels wie Zn-Pulver kann das Ozonid reduktiv unter Bildung von Ketonen und/oder Aldehyden aufgearbeitet werden. Alternativ kann das Ozonid mittels eines Oxidationsmittels wie H2O2 oxidativ unter Bildung eines Ketons oder Aldehyds und einer Carbonsäure aufgearbeitet werden.
  • Geeignete Ozonwandler können beispielsweise Hydroxidionen in einer Pufferlösung oder in einem - ggfs. flüssigkeitsgetränkten bzw. gequollenen Polymer mit basischen Einheiten sein. Sie reagieren mit Ozon gemäß der folgenden Reaktionsgleichungen: O3 + OH- → HO2 -- + O2 2 O3 + HO2 --→ .OH + O2 .-+ O2
  • Bei der Ozonwandlung gebildete Radikale können mit zugesetzten Radikalfängern abreagieren, so dass auf ein eingesetztes 03-Molekül ein O2-Molekül resultiert.
  • Weitere altemativ geeignete Ozonwandler sind Reduktionsmittel wie Thiole. Als Ozonwandler können auch Halogenid- oder Pseudohalogenid-Salze dienen. Beispielsweise kann Ozon in einer Kochsalzlösung unter Bildung von Natriumhypochlorit unter Freisetzung von Sauerstoff reagieren: NaCI + O3 → NaClO + O2.
  • Es ist auch möglich, Enzyme als Ozonwandler einzusetzen, z.B. Cu/Zn-enthaltende Superoxiddismutase (SOD).
  • Zusätzlich zu dem Ozonbinder bzw. Ozonwandler können das erste Kompartiment 12 und das zweite Kompartiment 13 noch weitere Substanzen enthalten, beispielsweise:
    • - Metalloxide (Alkali-, Erdalkali-, Erdmetalloxide sowie Nebengruppenmetalloxide)
    • - Metalle (Edelmetalle)
    • - Aktivkohle, Graphen, Graphenoxid, Graphit, Zeolith, Metalloragnische Gerüste (Metal Organic Framework, MOF), Zeolithische Imidazolatgerüste (Zeolithic Imidazolate Framework, ZIF), zeolithähnliche metallorganische Gerüste (Zeolithe like Metal Organic Framework, ZMOF), Aerosil, saures oder basisches Aluminiumoxid. Diese können als Katalysatoren und/oder Adsorptionsmittel dienen, welche die gewünschten Reaktionen des Ozons einleiten und/oder katlysieren.
  • Weiter können das erste und das zweite Kompartiment 12, 13 ein Polymer mit Amin-Gruppen enthalten. Die Amin-Gruppen können als Aldehydbinder und je nach Struktur auch als Radikalfänger dienen. Als alternative oder zusätzliche Radikalfänger können das erste und/oder das zweite Kompartiment auch Redox-Komponenten, d.h. Substanzen oder funktionelle Gruppen, die zur reversiblen Aufnahme oder Abgabe von Elektronen in der Lage sind, oder Substanzen mit ungesättigten Alkylgruppen enthalten.
  • Das erste und/oder das zweite Kompartiment 12, 13 können außerdem zur pH-Pufferung Polymere mit pH-puffemden funktionellen Gruppen und/oder mit Redoxgruppen, d.h. funktionellen Gruppen, die zur Abgabe oder Aufnahme von Elektronen in der Lage sind, enthalten.
  • Die Membran 7 kann auf der zum Kontakt mit einem Messmedium bestimmten Seite vorteilhaft ein oder mehrere Schutzschichten aufweisen, die im Betrieb der Messanordnung 10 zwischen der den Sauerstoff-Indikator umfassenden Indikatorschicht 18 der Membran 7 und dem Messmedium angeordnet sind. Diese Schutzschichten können beispielsweise als Schichten der Membran 7 ausgestaltet sein. Sie können aber auch als auf oder in den Kompartimenten 12, 13 angeordnete Beschichtungen ausgestaltet sein, die zwischen der Membran und den Kompartimenten 12, 13 oder auf der dem Medium zugewandten Seite 15 der Kapsel 14 angeordnet sein können.
  • Eine oder mehrere solcher Schutzschichten können als Barriereschichten dazu ausgestaltet sein, zu verhindern, dass reaktive Substanzen, insbesondere freies Chlor oder Brom, zur ersten und zweiten Sensorfläche 17.1, 17.2 gelangen. Da die Fluoreszenz gängigere Sauerstoff-Indikatoren auch durch solche reaktiven Substanzen beeinflusst wird, können an den Sensorflächen 17.1, 17.2 vorliegende reaktive Substanzen, z.B. Chlor oder Brom, zu einer Verfälschung des ersten und zweiten Messsignals führen. Indem die Barriereschicht diese Substanzen von den Sensorflächen 17.1, 17.2 fernhält, kann außerdem auch das Altem oder Ausbleichen der Indikatorschicht 18 verzögert werden. Die gewünschte Barrierewirkung kann einerseits dadurch erreicht werden, dass eine oder mehrere Schutzschichten eine geringe Durchlässigkeit für freies Chlor oder Brom aufweisen, andererseits dadurch, dass die eine oder mehreren Schutzschichten pH-puffernde Komponenten umfassen, die eine pH-Wert größer 7, insbesondere größer 9, einstellen.
  • In Frage kommen als Barriereschichten Schichten aus einem Polymer oder Polymergemisch, z.B. ausgewählt aus Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyalkylmethacrylat, insbesondere Polymethylmethacrylat, Kieselgelen, Sol-Gelen, Hydrogelen, Polyurethan, Polytetrahydrofuran, Polytetrafluorethylen, Polyester, Polybutadien, Polyvinylbutyral, Polyethylacrylat, Ethylcellulose, Cellulosetriacetat, Cellulose-acetylbutyrat, Polysulfonen, Polysulfiden, Silikonen, fluorierten Silikonen. Optional kann die Barriereschicht einen Weichmacher umfassen.
  • Eine pH-puffernde Barriereschicht zur Einstellung eines pH-Wert im Bereich größer 7 kann einen pH-Puffer aus der Reihe Carbonate, Phosphate, Borate, Trinatriumcitrat, Magnesiumcitrat, Natriumlactat, Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumtetraborat, Kalium- oder Natriumtartrat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Ammoniummalat, Dinatriummalat, Mononatriummalat, Monokaliummalat, Alkalimonophosphat, Calciummonohydrogenphosphat, Magnesiummonohydrogenphosphat, sowie Gemische daraus umfassen. Die Puffersalze können als Lösung oder in einer Matrix trocken vorliegen. Außerdem eignen sich Gele auf Solgel oder Acrylamidbasis mit puffernden Gruppen, wie sie beispielsweise in der Gelelektrophorese verwendet werden. Geeignet als Bestandteile einer Pufferschicht sind auch Polymerpuffer aus der Reihe Imidazol, Azole, Tetrazole, sekundäre, tertiäre oder quartäre Amine, BIS-TRIS, N-(2-Hydroxyethyl)piperazin-N-2-ethansulfonsäure (HEPES), 2-(N-Morpholino)ethansulfonsäure (MES), 3-(N-Morpholino)propansulfonsäure (MOPS), Piperazin, N,N'-bis(ethansulphonsäure), Tricin, TRIS(hydroxymethyl)methylamin oder Mischungen mit anderen Gruppen wie Carbonsäure, Phosphorsäure, Sulfonsäure und deren Derivate. Die Gruppen können in eine Polymermatrix eingebettet sein. Geeignet sind auch Poly(betaaminosulfonamide), amphiphile Blockpolymere, Polyethylenimine oder Polymere, welche selbstheilende Hydrogele bilden, in die auch puffernde Substanzen aufgenommen werden können.
  • Weiter kann die Membran 7 eine Barriereschicht für ionische Komponenten umfassen, zum Beispiel eine Poren aufweisende Polymerschicht aus einem hydrophoben oder superhydrophoben Polymer. Durch die Hydrophobizität des Polymers gelangt eine wässrige, Ionen enthaltende Lösung nicht in die Poren, so dass die Poren der Polymerschicht für Ionen nicht passierbar sind. Geeignete Materialien sind beispielsweise hydrophobes PVDF oder Silikon mit fluorierten Seitenketten. Sauerstoff-Moleküle können dagegen durch die Poren hindurchdiffundieren.
  • In 3 ist schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Messanordnung 10 zur Messung einer Ozonkonzentration in einem Messmedium dargestellt.
  • Wie die Messanordnung 10 des ersten Ausführungsbeispiels, die in 1 dargestellt ist, umfasst die Messanordnung 10 dieses zweiten Ausführungsbeispiels eine Messschaltung 1, eine mit der Messschaltung 1 verbundene erste Lichtquelle 2.1, eine mit der Messschaltung 1 verbundene zweite Lichtquelle 2.2, einen mit der Messschaltung 1 verbundenen Lichtempfänger 3, eine Membran 7 mit einer einen Sauerstoff-Indikator enthaltenden Indikatorschicht 18, sowie Lichtleiter 4, 4.1, 4.2. Diese Komponenten können in identischer Weise ausgestaltet sein, wie zuvor anhand von 1 im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Die Membran weist eine von der Lichtquellen-Seite abgewandte vordere Fläche auf, die im bestimmungsgemäßen Betrieb dem Messmedium zugewandt ist. Diese Fläche ist in eine erste Sensorfläche 17.1 und eine zweite Sensorfläche 17.2 unterteilt. Die Membran ist mittels eines Stegs 28 aus einem chemisch inerten Polymermaterial, z. B. PVDF oder PTFE, über einen dem Messmedium zugewandten Teil ihrer Schichten einschließlich der Indikatorschicht 18 in zwei voneinander hermetisch getrennte Bereiche unterteilt. Ein erster dieser Bereiche grenzt an die erste Sensorfläche 17.1 an, d.h. er befindet sich in der Membran unterhalb der ersten Sensorfläche 17.1. Ein zweiter dieser Bereiche grenzt an die zweite Sensorfläche 17.2 an, d.h. er befindet sich unterhalb der zweiten Sensorfläche 17.2. Die erste Sensorfläche 17.1 ist von einem in diesem Ausführungsbeispiel als Beschichtung ausgestalteten ersten Abdeckelement 22 überdeckt. Die zweite Sensorfläche 17.2 ist von einem ebenfalls als Beschichtung ausgestalteten zweiten Abdeckelement 23 überdeckt. Die das erste Abdeckelement 22 bildende Beschichtung umfasst einen Ozonbinder, während das zweite Abdeckelement 23 einen Ozonwandler umfasst. Bei dem Ozonbinder und dem Ozonwandler kann es sich jeweils um eine der in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel angegebenen Substanzen handeln. Der Ozonbinder und der Ozonwandler können in der Beschichtung immobilisiert sein. Beispielsweise kann das erste Abdeckelement 22 und das zweite Abdeckelement 23 jeweils eine Polymerschicht umfassen, wobei der Ozonbinder bzw. der Ozonwandler in der Polymerschicht eingebettet oder an das Polymer der Polymerschicht gebunden sind. Das erste Abdeckelement 22 und das zweite Abdeckelement 23 können in dieser Ausgestaltung über einen Steg 27 voneinander hermetisch getrennt sein. Idealerweise sind die Stege 28 und 27 übereinanderliegend und parallel verlaufend angeordnet. Das erste Abdeckelement 22 und das zweite Abdeckelement 23 sind im Ausführungsbeispiel der 3 zum unmittelbaren Kontakt mit dem Messmedium bestimmt.
  • Ganz analog wie beim ersten Ausführungsbeispiel kann mittels zweier Lumineszenzmessungen die Ozonkonzentration im die Abdeckelemente 12 und 13 berührenden Messmedium geschlossen werden, indem eine Differenz zwischen einem die an der ersten Sensorfläche 17.1 vorliegende Sauerstoffkonzentration repräsentierenden ersten Messwert und einem die an der zweiten Sensorfläche 17.2 vorliegende Sauerstoffkonzentration repräsentierenden zweiten Messwert ermittelt und ausgewertet wird.
  • Die Messschaltung 1 kann entsprechend identisch eingerichtet sein wie die Messschaltung 1 der anhand von 1 beschriebenen Messanordnung 10 des ersten Ausführungsbeispiels.
  • In 4 ist schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Messanordnung 100 zur Messung einer Ozonkonzentration in einem Messmedium dargestellt. Die Messanordnung 100 umfasst eine erste Lichtquelle 2.1 und einen ersten Lichtempfänger 3.1, sowie eine erste Messschaltung 1.1, die dazu eingerichtet ist, die erste Lichtquelle 2.1 zur Emission von Messlicht anzuregen und ein elektrisches Messsignal des ersten Lichtempfängers 3.1 zu empfangen und zu verarbeiten. Weiter umfasst die Messanordnung 100 eine zweite Lichtquelle 2.2 und einen zweiten Lichtempfänger 3.2, sowie eine zweite Messschaltung 1.2, die dazu eingerichtet ist, die zweite Lichtquelle 2.2 zur Emission von Messlicht anzuregen und ein elektrisches Messsignal des zweiten Lichtempfängers 3.2 zu empfangen und zu verarbeiten. Beide Messschaltungen 1.1 und 1.2 sind im hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer übergeordneten Auswertungsschaltung 30, z.B. einer Elektronik eines Messumformers, verbunden, die Messsignale der Messschaltungen 1.1, 1.2 empfängt und dazu eingerichtet ist, diese Messsignale weiter zu verarbeiten und Messwerte der Ozonkonzentration in einem Messmedium aus den Messsignalen zu ermitteln. Die Messschaltungen 1.1, 1.2 und die Auswertungsschaltung 30 können als eine einzige Mess- und Auswertungsschaltung ausgebildet sein oder, wie im hier gezeigten Beispiel oder in anderer Weise, in mehrere zusammenwirkende Einzelschaltungen aufgeteilt sein.
  • Die übergeordnete Auswertungsschaltung 30 kann beispielsweise eine Schaltung eines herkömmlichen Messumformers der Prozessmesstechnik sein. Dieser Messumformer kann ein Gehäuse umfassen, in dem Eingabemittel enthalten sind, über die ein Benutzer Befehle oder Parameter eingeben kann, sowie Anzeigemittel, mittels derer Messwerte oder andere Informationen angezeigt werden können. Der Messumformer kann auch als Kompaktmessumformer ausgestaltet sein. In diesem Fall umfasst der Messumformer ein Gehäuse, in dem eine Transmitterschaltung untergebracht ist, die die Messsignale verarbeitet und über ein Kabel und/oder per Funk weiterleitet, in dem aber keine eigenen Eingabe- oder Anzeigemittel vorgesehen sind. Die per Kabel oder Funk übertragenen Informationen, insbesondere Messwerte, können von einem externen Bediengerät, z.B. einem tragbaren Computer, einem Tablet, einem Smartphone oder einem sonstigen Smartdevice, empfangen, ggfs. verarbeitet und angezeigt werden.
  • Die Messanordnung 100 umfasst weiter eine erste Membran 7.1 und eine zweite Membran 7.2. Beide Membranen 7.1 und 7.2 umfassen jeweils eine einen Sauerstoff-Indikator enthaltende Indikatorschicht 18.1 und 18.2. Die Membranen 7.1 und 7.2 können identisch ausgestaltet sein wie die Membranen 7 der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Die im Messbetrieb dem Messmedium zugewandte Vorderfläche der ersten Membran 7.1 bildet die erste Sensorfläche 17.1 der Messanordnung 100, die entsprechende Vorderfläche der zweiten Membran 7.2 bildet die zweite Sensorfläche 17.2 der Messanordnung 100. Die erste Sensorfläche 17.1 ist von einem ersten Abdeckelement 22 überdeckt, die zweite Sensorfläche 17.2 ist von einem zweiten Abdeckelement 23 überdeckt. Die Abdeckelemente 22, 23 können als Beschichtungen (wie die Abdeckelemente 22, 23 des zweiten Ausführungsbeispiels) oder in Form von Kapseln mit Flüssigüberführungen, ganz analog zu den Kompartimenten 12, 13 der Kapsel 14 im ersten Ausführungsbeispiel (1) ausgestaltet sein. Im vorliegenden Beispiel sind die Abdeckelemente 22, 23 als einzelne Kapseln 14.1, 14.2 ausgestaltet. Die erste Kapsel 14.1 enthält einen Ozonbinder, die zweite Kapsel 14.2 einen Ozonwandler. Ozonbinder und Ozonwandler können identisch zusammengesetzt sein wie der Ozonbinder oder Ozonwandler des ersten Ausführungsbeispiels. Neben dem Ozonbinder und Ozonwandler können die Kapseln 14.1, 14.2 weitere Zusätze enthalten, wie bereits anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Kapseln 14.1, 14.2 weisen Flüssigüberführungen auf (in 4 nicht eingezeichnet), über die Sauerstoff und Ozon aus dem Messmedium in die Kapseln 14.1, 14.2 gelangen und Sauerstoff aus den Kapseln 14.1, 14.2 zu den Sensorflächen 17.1, 17.2 gelangt.
  • Die Abdeckelemente 22, 23 sind zum Kontakt mit dem Messmedium bestimmt. Zwischen dem Messmedium und der ersten Sensorfläche 17.1 bzw. zwischen dem Messmedium und der zweiten Sensorfläche 17.2 können ein oder mehrere Schutzschichten, insbesondere eine Barriereschicht nach einer der weiter oben beschriebenen Ausgestaltungen angeordnet sein. Diese Schutzschicht(en) oder die Barriereschicht können als Beschichtung auf den dem Messmedium zugewandten Seiten der Abdeckelemente, innerhalb der Kapseln 14.1, 14.2 oder als zur Membran 7 gehörige Schicht oder Schichten ausgestaltet sein.
  • Die erste Lichtquelle 2.1 und der erste Lichtempfänger 3.1 sind über die ersten Lichtleiter 4.1 mit der ersten Membran 7.1 verbunden, derart, dass von der ersten Lichtquelle 2.1 emittiertes Messlicht den in der ersten Indikatorschicht 18.1 der Membran 7.1 enthaltenen Sauerstoff-Indikator zur Lumineszenz anregt und dass das Lumineszenzlicht aus der ersten Indikatorschicht 18.1 über die ersten Lichtleiter 4.1 zum ersten Lichtempfänger 3.1 gelangt. An der ersten Sensorfläche 17.1 vorliegender Sauerstoff führt zu einer Löschung der Lumineszenz des Sauerstoff-Indikators. Der Lichtempfänger 3.1 ist dazu eingerichtet, das empfangene Lumineszenzlicht in ein elektrisches Signal zu wandeln und an die erste Messschaltung 1.1 auszugeben, die daraus ein erstes Messsignal generiert, das von einer an der ersten Sensorfläche 17.1 vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängt.
  • Die zweite Lichtquelle 2.2 und der zweite Lichtempfänger 3.2 sind über die zweiten Lichtleiter 4.2 mit der zweiten Membran 7.2 verbunden, derart, dass von der zweiten Lichtquelle 2.2 emittiertes Messlicht den in der zweiten Indikatorschicht 18.2 der Membran 7.2 enthaltenen Sauerstoff-Indikator zur Lumineszenz anregt und dass das Lumineszenzlicht aus der zweiten Indikatorschicht 18.2 über die zweiten Lichtleiter 4.2 zum zweiten Lichtempfänger 3.2 gelangt. An der zweiten Sensorfläche 17.2 vorliegender Sauerstoff führt zu einer Löschung der Lumineszenz des Sauerstoff-Indikators. Der Lichtempfänger 3.2 ist dazu eingerichtet, das empfangene Lumineszenzlicht in ein elektrisches Signal zu wandeln und an die zweite Messschaltung 1.2 auszugeben, die daraus ein zweites Messsignal generiert, das von einer an der zweiten Sensorfläche 17.2 vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängt.
  • Die erste und die zweite Messschaltung 1.1, 1.2 sind dazu eingerichtet, das erste Messsignal und das zweite Messsignal an die übergeordnete Auswertungsschaltung 30 auszugeben, die diese verarbeitet.
  • Die in 4 dargestellten Komponenten können in einem einzigen Gehäuse untergebracht sein. Die Schaltung 30 kann abgesetzt von diesem Gehäuse angeordnet und über eine lösbare Steckverbinderkupplung mit den Messschaltungen 1.1 und 1.2 verbindbar sein. In einer alternativen Ausgestaltung können die erste Messschaltung 1.1, die erste Lichtquelle 2.1, der erste Lichtempfänger 3.1, die ersten Lichtleiter 4.1, die erste Membran 7.1 und die erste Kapsel 14.1 in einem ersten Gehäuse angeordnet sein, während die zweite Messschaltung 1.2, die zweite Lichtquelle 2.2, der zweite Lichtempfänger 3.2, die zweiten Lichtleiter 4.2, die zweite Membran 7.2 und die zweite Kapsel 14.2 in einem zweiten, von dem ersten Gehäuse getrennten Gehäuse untergebracht sind.
  • Zur Ermittlung einer Ozonkonzentration in einem Messmedium können die Vorderseiten, d.h. die von der ersten Membran 7.1 bzw. der zweiten Membran 7.2 abgewandten Seiten der Abdeckelemente 22, 23 mit dem Messmedium in Berührung gebracht werden. Ozon und Sauerstoff aus dem Messmedium gelangen über die Flüssigüberführungen in die Kapseln 14.1, 14.2 und werden dort von dem Ozonbinder bzw. dem Ozonwandler in der bereits anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen Weise umgesetzt, so dass die Differenz zwischen der an der ersten Sensorfläche 17.1 vorliegenden Sauerstoffkonzentration und der an der zweiten Sensorfläche 17.2 vorliegenden Sauerstoffkonzentration ein Maß für die im Messmedium enthaltene Ozonkonzentration ist. Mittels einer ersten Lumineszenzmessung erzeugt die erste Messschaltung 1.1 ein erstes Messsignal indem sie die erste Lichtquelle 2.1 zur Emission von Messlicht anregt, welche eine Lumineszenz des Sauerstoff-Indikators anregt, und indem sie ein Empfängersignal des Lichtempfängers 3.1 empfängt, das von der Lumineszenzstrahlung des mit dem an der ersten Sensorfläche 17.1 vorliegenden Sauerstoff wechselwirkenden Sauerstoff-Indikators abhängt. In analoge Weise erzeugt die zweite Messschaltung 1.2 mittels der zweiten Lichtquelle 2.2 und dem zweiten Lichtempfänger 3.2 ein zweites Messsignal, das von der an der zweiten Sensorfläche 17.2 vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängt. Das erste und das zweite Messsignal werden an die übergeordnete Auswertungsschaltung 30 ausgegeben und von dieser, wie anhand des ersten Ausführungsbeispiels bereits beschrieben, anhand des ersten und zweiten Messsignals ein Messwert der Ozonkonzentration berechnet und ausgegeben.
  • In 5 ist schematisch eine Explosionsdarstellung einer Messanordnung 200 zur Messung einer Ozonkonzentration in einem Messmedium nach einem vierten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau der Messanordnung 200 entspricht dem des anhand von 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Die Messanordnung 200 umfasst eine Messschaltung 1, die mit zwei Lichtquellen 2.1, 2.2 und einem Lichtempfänger 3 verbunden ist, und die dazu eingerichtet ist, die Lichtquellen 2.1, 2.2 nacheinander, insbesondere abwechselnd, zur Emission von Messlicht anzuregen. Der Lichtempfänger 3 ist dazu ausgestaltet, empfangenes Licht in ein elektrisches Messsignal zu wandeln und an die Messschaltung auszugeben. Die Messschaltung 1 ist dazu eingerichtet, das elektrische Messsignal zu empfangen, zu verarbeiten, zum Beispiel zu verstärken und zu digitalisieren, und an eine Auswertungselektronik 30, z.B. einen mit der Messschaltung 1 verbundenen Messumformer oder Kompaktmessumformer, zur weiteren Verarbeitung, beispielsweise zur Ermittlung eines Ozon-Messwerts nach dem weiter oben bereits beschriebenen Verfahren, auszugeben. Alternativ kann die Messschaltung 1 selbst dazu eingerichtet sein, einen Ozon-Messwert aus den Messsignalen des Lichtempfängers zu ermitteln. In diesem Fall kann sie dazu eingerichtet sein, den ermittelten Ozon-Messwert an die übergeordnete Auswertungselektronik 30 auszugeben.
  • Die Messanordnung 24 umfasst eine Membran 7, die mindestens eine Indikatorschicht (in 5 nicht eingezeichnet) mit einem Sauerstoff-Indikator umfasst. Die Membran 7 kann ganz analog ausgestaltet sein, wie die in den vorigen Ausführungsbeispielen beschriebene Membran 7. Sie ist über ihre gesamte Höhe durch einen Steg 28 in zwei hermetisch voneinander getrennte Bereiche unterteilt. Die Membran 7 ist auf einem Substrat 24 aufgebracht, dass für das Messlicht und für von dem Sauerstoff-Indikator emittiertes Lumineszenzlicht durchlässig ist. Das Substrat 24 dient zur Stabilisierung der Membran 7.
  • Von der Lichtquelle 2 emittiertes Messlicht wird mittels eines Bündels von Lichtleitern 4 auf die Membran 7 geführt. Lumineszenzlicht des Sauerstoff-Indikators wird von den Lichtleitern 4 zum Lichtempfänger 3 geleitet.
  • Die Messschaltung 1, die Lichtquelle 2, der Lichtempfänger 3 und die Lichtleiter 4 sind in einem, beispielsweise zylindrischen, Gehäuse 31 angeordnet, das an seinem vorderen, der Membran 7 zugewandten Ende ein für das Mess- und Lumineszenzlicht durchlässiges Fenster oder eine Öffnung aufweisen kann. Die auf dem Substrat 24 aufgebrachte Membran 7 ist in einer ersten Kappe 25 angeordnet, die lösbar mit dem Gehäuse 31, z.B. mittels einer Gewinde-Verbindung, verbindbar ist. Die in der Kapsel 15 angeordnete Membran 7 mit dem Substrat 24 ist in einer Detail-Darstellung in 6a dargestellt. Die Kappe 25 ist austauschbar, so dass die Membran 7 bei Bedarf gegen eine neue Membran 7 ausgetauscht werden kann.
  • Der im Messbetrieb der Messanordnung 200 dem Messmedium zugewandte Vorderseite der Membran 7 ist von einer Kapsel 14 abgedeckt, die beispielsweise identisch ausgestaltet sein kann wie die Kapsel 14 der Messanordnung 10 des ersten Ausführungsbeispiels (1). Sie ist in ein erstes Kompartiment 12 und ein zweites Kompartiment 13 aufgeteilt. Das erste Kompartiment 12 überdeckt als erstes Abdeckelement 22 eine erste Sensorfläche 17.1 der Membran 7. Das zweite Kompartiment 13 überdeckt als zweites Abdeckelement 23 eine zweite Sensorfläche 17.2 der Membran 7. Das erste Kompartiment 12 enthält einen Ozonbinder, das zweite Kompartiment 13 einen Ozonwandler. Als Ozonbinder und Ozonwandler in Frage kommende Substanzen sind dieselben wie die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel (1) genannten Substanzen. Die Kapsel 14 weist wie im ersten Ausführungsbeispiel Flüssigüberführungen 19.1, 19.2, 19.3 und 19.4 in ihrer vorder- und rückseitigen Wandung auf, so dass Sauerstoff und Ozon aus einem die Vorderseite der Kapsel 14 berührenden Messmedium über die Flüssigüberführung 19.1 in das erste Kompartiment 12 und über die Flüssigüberführung 19.2 in das zweite Kompartiment 13 eindringen kann. Im ersten Kompartiment 12 wird Ozon gebunden, im zweiten Kompartiment 13 wird Ozon chemisch in Sauerstoff umgewandelt. Sauerstoff aus dem ersten Kompartiment 12 gelangt über die Flüssigüberführung 19.3 zur ersten Sensorfläche 17.1 der Membran 7, Sauerstoff aus dem zweiten Kompartiment entsprechend über die Flüssigüberführung 19.4 zur zweiten Sensorfläche 17.2. Die an den Sensorflächen 17.1 und 17.2 vorliegenden Sauerstoffkonzentrationen können in der bereits beschriebenen Weise mittels Lumineszenzmessungen erfasst werden und daraus wie beschrieben eine Ozonkonzentration im Messmedium ermittelt werden.
  • Im Ausführungsbeispiel der 5 ist die Kapsel 14 mittels einer zweiten Kappe 26 mit dem Gehäuse 31 verbunden. Hierzu ist die Kapsel 14 in der zweiten Kappe 26 aufgenommen, die an ihrer vom Gehäuse 31 abgewandten Vorderseite eine Öffnung aufweist, durch die ein Messmedium in Kontakt mit der Vorderseite der Kapsel 14 und den Flüssigüberführungen 19.1, 19.2 kommen kann. Rückseitig ist die zweite Kappe 26 lösbar, beispielsweise mittels einer Gewinde-Verbindung mit dem Gehäuse 31 oder, in einer alternativen Ausgestaltung mit der ersten Kappe 25 verbindbar. Die zur Verbindung mit dem Gehäuse 31 ausgestaltete Einheit aus Kapsel 14 und Kappe 26 ist in 6b dargestellt.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann eine einzige lösbar mit dem Gehäuse 31 verbindbare Kappe vorgesehen sein, in der die Membran 7, ein gegebenenfalls vorhandenes Substrat 24 und die der Membran vorgeschalteten Abdeckelemente, z.B. in Form von Beschichtungen der Sensorflächen der Membran oder in Form von Kompartimenten einer Kapsel 14 angeordnet sind. Die Kapsel kann analog ausgestaltet sein wie die in 6b dargestellte zweite Kapsel 26. Sie kann insbesondere eine vorderseitige Öffnung aufweisen, durch die ein Messmedium in Kontakt mit der Vorderseite der Abdeckelemente kommen kann.
  • In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel können die einzelnen Bestandteile der in 1 oder 3 dargestellten Messanordnung 10 in einer einzigen Einheit fest, d.h. untrennbar, miteinander verbunden sein. In diesem Fall kann die Messanordnung 10 als Einweg-Sensor angewendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Messschaltung
    1.1
    Erste Messschaltung
    1.2
    Zweite Messschaltung
    2
    Lichtquelle
    2.1
    Erste Lichtquelle
    2.2
    Zweite Lichtquelle
    3
    Lichtempfänger
    3.1
    Erster Lichtempfänger
    3.2
    Zweiter Lichtempfänger
    4
    Lichtleiter
    4.1
    Erste Lichtleiter
    4.2
    Zweite Lichtleiter
    7
    Membran
    7.1
    Erste Membran
    7.2
    Zweite Membran
    10
    Messanordnung
    12
    Erstes Kompartiment
    13
    Zweites Kompartiment
    14
    Kapsel
    14.1
    Erste Kapsel
    14.2
    Zweite Kapsel
    15
    Vorderseite der Kapsel
    16
    Rückseite der Kapsel
    17
    Vorderseite der Membran
    17.1
    Erste Sensorfläche
    17.2
    Zweite Sensorfläche
    18
    Indikatorschicht
    18.1
    Erste Indikatorschicht
    18.2
    Zweite Indikatorschicht
    19.1
    Erste Flüssigüberführung
    19.2
    Zweite Flüssigüberführung
    19.3
    Dritte Flüssigüberführung
    19.4
    Vierte Flüssigüberführung
    22
    Erstes Abdeckelement
    23
    Zweites Abdeckelement
    24
    Substrat
    25
    Kappe
    26
    Kappe
    27
    Steg
    28
    Steg
    30
    Auswertungselektronik
    31
    Gehäuse
    100
    Messanordnung
    200
    Messanordnung

Claims (24)

  1. Messanordnung (10, 100, 200) zur Messung eines Ozongehalts in einem Messmedium, umfassend - eine erste Sensorfläche (17.1, 17.2) und eine zweite Sensorfläche; - ein über der ersten Sensorfläche (17.1) angeordnetes erstes Abdeckelement (22), welches einen Ozonbinder, nämlich eine Substanz, die Ozon bindet ohne dabei Sauerstoff oder eine zu Sauerstoff weiter reagierende Spezies freizusetzen, umfasst, wobei eine von der ersten Sensorfläche (17.1) abgewandte Seite des ersten Abdeckelements (22) zum Kontakt mit dem Messmedium eingerichtet ist und wobei das erste Abdeckelement (22) mindestens für Sauerstoff durchlässig ist; - ein über der zweiten Sensorfläche (17.2) angeordnetes zweites Abdeckelement (23), welches einen Ozonwandler, nämlich eine Substanz, die mit Ozon unter Bildung von Sauerstoff reagiert, umfasst, wobei eine von der zweiten Sensorfläche (17.2) abgewandte Seite des zweiten Abdeckelements (22) zum Kontakt mit dem Messmedium eingerichtet ist und wobei das zweite Abdeckelement (22) mindestens für Sauerstoff durchlässig ist; und - einen Messaufnehmer, der dazu eingerichtet ist, ein von der an der ersten Sensorfläche (17.1) vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängiges erstes Messsignal und ein von der an der zweiten Sensorfläche (17.2) vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängiges zweites Messsignal zu erzeugen, und eine Auswertungsschaltung (30), insbesondere eine Auswertungselektronik, die dazu eingerichtet ist, anhand des ersten und des zweiten Messsignals einen Wert einer den Ozongehalt in dem Messmedium repräsentierenden Messgröße zu ermitteln.
  2. Messanordnung (10, 200) nach Anspruch 1, wobei der Messaufnehmer umfasst: - mindestens eine erste (2.1) und eine zweite Lichtquelle (2.2); - mindestens einen Lichtempfänger (3); - eine die erste Sensorfläche (17.1) und die zweite Sensorfläche (17.2) umfassende Membran (7), in der eine Sauerstoff-Indikatorsubstanz immobilisiert ist; - Lichtleiter (4, 4.1), die die erste Lichtquelle (2.1) und den Lichtempfänger (3) mit einem von der ersten Sensorfläche (17.1) überdeckten Bereich der Membran (7) verbinden; und - Lichtleiter (4, 4.2), die die zweite Lichtquelle (2.2) und den Lichtempfänger (3) mit einem von der zweiten Sensorfläche (17.2) überdeckten Bereich der Membran (7) verbinden.
  3. Messanordnung nach Anspruch 1, wobei der Messaufnehmer umfasst: - mindestens eine Lichtquelle; - mindestens einen ersten Lichtempfänger und einen zweiten Lichtemfänger; - eine die erste Sensorfläche und die zweite Sensorfläche umfassende Membran, in der eine Sauerstoff-Indikatorsubstanz immobilisiert ist; - Lichtleiter, die die Lichtquelle und den ersten Lichtempfänger mit einem von der ersten Sensorfläche überdeckten Bereich der Membran verbinden; und - Lichtleiter, die die Lichtquelle und den zweiten Lichtempfänger mit einem von der ersten Sensorfläche überdeckten Bereich der Membran verbinden.
  4. Messanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei der Messaufnehmer umfasst: - mindestens eine Lichtquelle (2.1, 2.2); - mindestens einen Lichtempfänger (3.1, 3.2); - eine die erste Sensorfläche (17.1) umfassende erste Membran (7.1) und eine die zweite Sensorfläche (17.2) umfassende zweite Membran (7.2), wobei in der ersten (7.1) und in der zweiten Membran (7.2) eine Sauerstoff-Indikatorsubstanz immobilisiert ist; - einen oder mehrere erste Lichtleiter (4.1, 4.2), die die Lichtquelle (2.1, 2.2) und den Lichtempfänger (3.1, 3.2) mit der ersten Membran (7.1) verbinden; und - einen oder mehrere zweite Lichtleiter (4.1, 4.2), die die Lichtquelle (2.1, 2.2) und den Lichtempfänger (3.1, 3.2) mit der zweiten Membran (7.2) verbinden.
  5. Messanordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Lichtempfänger (3, 3.1, 3.2) dazu ausgestaltet ist, über den einen oder die mehreren Lichtleiter (4, 4.1, 4.2) empfangenes Licht in elektrische Signale zu wandeln und wobei der Messaufnehmer eine Messschaltung (1, 1.1, 1.2) aufweist, die dazu eingerichtet ist, aus den elektrischen Signalen des Lichtempfängers (3, 3.1, 3.2) das erste Messsignal und das zweite Messsignal zu erzeugen.
  6. Messanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei der Messaufnehmer umfasst: - mindestens eine erste Lichtquelle (2.1) und mindestens eine zweite Lichtquelle (2.2); - mindestens einen ersten Lichtempfänger (3.1) und mindestens einen zweiten Lichtempfänger (3.2); - eine die erste Sensorfläche (17.1) umfassende erste Membran (7.1) und eine die zweite Sensorfläche (17.2) umfassende zweite Membran (7.2), wobei in der ersten (7.1) und in der zweiten Membran (7.2) eine Sauerstoff-Indikatorsubstanz immobilisiert ist; - einen oder mehrere erste Lichtleiter (4.1), die die erste Lichtquelle (2.1) und den ersten Lichtempfänger (3.1) mit der ersten Membran (7.1) verbinden; und - einen oder mehrere zweite Lichtleiter (4.2), die die zweite Lichtquelle (2.2) und den zweiten Lichtempfänger (3.2) mit der zweiten Membran (7.2) verbinden.
  7. Messanordnung (100) nach Anspruch 6, wobei der erste Lichtempfänger (3.1) dazu ausgestaltet ist, über den einen oder die mehreren ersten Lichtleiter (4.1) empfangenes Licht in erste elektrische Signale zu wandeln und wobei der zweite Lichtempfänger (3.2) dazu ausgestaltet ist, über den zweiten oder die mehreren zweiten Lichtleiter (4.2) empfangenes Licht in zweite elektrische Signale zu wandeln und wobei der Messaufnehmer eine Messschaltung (1.1, 1.2) aufweist, die dazu eingerichtet ist, aus den ersten Signalen das erste Messsignal und aus den zweiten elektrischen Signalen das zweite Messsignal zu erzeugen.
  8. Messanordnung nach Anspruch 1, wobei der Messaufnehmer umfasst: - eine die erste Sensorfläche umfassende erste Membran und eine die zweite Sensorfläche umfassende zweite Membran, wobei die erste und die zweite Membran durchlässig für Sauerstoff ist, - eine erste, von der ersten Membran abgeschlossene, mit einem ersten Elektrolyten gefüllte erste Elektrolytkammer, in der eine erste Arbeitselektrode und eine erste Gegenelektrode angeordnet sind; - eine zweite, von der zweiten Membran abgeschlossene, mit einem zweiten Elektrolyten gefüllte zweite Elektrolytkammer, in der eine zweite Arbeitselektrode und eine zweite Gegenelektrode angeordnet sind; - eine Messschaltung, die dazu eingerichtet ist, erste elektrische Signale zu erzeugen, die einen bei einer zwischen der ersten Arbeitselektrode und der ersten Gegenelektrode angelegten Polarisationsspannung durch den ersten Elektrolyten fließenden Strom repräsentieren und aus den ersten elektrischen Signalen das erste Messsignal zu erzeugen, und die dazu eingerichtet ist, zweite elektrische Signale zu erzeugen, die einen bei einer zwischen der zweiten Arbeitselektrode und der zweiten Gegenelektrode angelegten Polarisationsspannung durch den zweiten Elektrolyten fließenden Strom repräsentieren und aus den zweiten elektrischen Signalen das zweite Messsignal zu erzeugen.
  9. Messanordnung (10, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das erste Abdeckelement (22) als über der ersten Sensorfläche (17.1) angeordnete Schicht und das zweite Abdeckelement (23) als über der zweiten Sensorfläche (17.2) angeordnete Schicht ausgestaltet ist.
  10. Messanordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das erste Abdeckelement (22) als, insbesondere lösbar, der ersten Sensorfläche vorgeschaltete Kapsel (14, 14.1, 14.2) oder als über der ersten Sensorfläche (17.1) angeordnetes Kompartiment (12) einer der ersten Sensorfläche (17.1), insbesondere lösbar, vorgeschalteten Kapsel (14, 14.1, 14.2) ausgestaltet ist, und wobei das zweite Abdeckelement (23) als, insbesondere lösbar, der zweiten Sensorfläche (17.2) vorgeschaltete Kapsel (14, 14.1, 14.2) oder als über der zweiten Sensorfläche angeordnetes Kompartiment (13) einer der zweiten Sensorfläche lösbar vorgeschalteten Kapsel (14, 14.1, 14.2) ausgestaltet ist.
  11. Messanordnung (10, 100, 200) nach Anspruch 10, wobei die Kapsel (14, 14.1, 14.2) ein den Ozonbinder enthaltendes Kompartiment (12) und/oder ein den Ozonfänger enthaltendes Kompartiment (13) umfasst, wobei das oder jedes Kompartiment (12, 13) eine medienberührende frontseitige Wandung und eine die erste Sensorfläche und/oder die zweite Sensorfläche berührende rückseitige Wandung aufweist, und wobei die frontseitige Wandung und die rückseitige Wandung eine Flüssigüberführung (19.1, 19.2, 19.3, 19.4) umfasst.
  12. Messanordnung (10, 100, 200) nach Anspruch 11, wobei die Flüssigüberführung (19.1, 19.2, 19.3, 19.4) durch ein Faserdiaphragma oder durch ein Keramikdiaphragma oder durch einen Spalt oder durch einen Schliff oder durch eine fluiddurchlässige organische oder anorganische Membran gebildet ist.
  13. Messanordnung (200) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Kapsel (14) in einer Kappe (26) aufgenommen ist, die, insbesondere lösbar, mit einem Gehäuseteil (31) des Messaufnehmers verbunden ist.
  14. Messanordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Ozonbinder mindestens eine ungesättigte Verbindung, insbesondere eine ungesättigte Kohlenwasserstoff-Verbindung wie ein Alken, ein Alkin oder ein Vinyl, welche mit Ozon ein Ozonid bildet, und ein Reagenz zur oxidativen oder reduktiven Aufarbeitung des Ozonids, z.B. ein Reduktionsmittel wie Zink, Eisen, Dimethylsulfoxid oder ein Oxidationsmittel wie ein Peroxid, umfasst.
  15. Messanordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Ozonwandler einen basischen Puffer, insbesondere eine basische Pufferlösung oder einen basischen, gepufferten Festelektrolyten, oder ein Reduktionsmittel, z.B. ein Thiol, oder ein mit Ozon unter Sauerstoffbildung reagierendes Salz, beispielsweise ein Alkalihalogenidsalz oder ein Alkali-Pseudohalogenidsalz (-CN, -N3, -OCN, -NCO, -CNO, -SCN, -NCS, -SeCN), oder ein Enzym, z.B. Cu/Zn-enthaltende Superoxiddismutase (SOD), umfasst.
  16. Messanordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das erste Abdeckelement (22) neben dem Ozonbinder einen Aldehydbinder umfasst.
  17. Messanordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das zweite Abdeckelement (23) neben dem Ozonwandler einen Radikalfänger umfasst.
  18. Verfahren zur Messung eines Ozongehalts in einem Messmedium, umfassend: - In Kontakt bringen einer durch ein erstes Abdeckelement (22) abgedeckten ersten Sensorfläche (17.1) mit einem Messmedium; - In Kontakt bringen einer durch ein zweites Abdeckelement (23) abgedeckten zweiten Sensorfläche (17.2) mit dem Messmedium; - Umwandeln von aus dem Messmedium in das erste Abdeckelement (22) eindringendem Ozon in Sauerstoff mittels einer chemischen Reaktion mit einem in dem Abdeckelement (22) enthaltenen Ozonwandler; - Erfassen eines von einer an der ersten Sensorfläche (17.1) vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängigen ersten Messsignals; - Binden von aus dem Messmedium in das zweite Abdeckelement (23) eindringendem Ozon an einen in dem zweiten Abdeckelement (23) enthaltenen Ozonbinder; - Erfassen eines von einer an der zweiten Sensorfläche (17.2) vorliegenden Sauerstoffkonzentration abhängigen zweiten Messsignals; - Ermitteln eines Messwerts des Ozongehalts in dem Messmedium aus dem ersten und dem zweiten Messsignal.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Ermitteln des Messwerts umfasst: - Ermitteln eines ersten, eine Sauerstoffkonzentration an der ersten Sensorfläche (17.1) repräsentierenden Messwerts aus dem ersten Messsignal; - Ermitteln eines zweiten, eine Sauerstoffkonzentration an der zweiten Sensorfläche (17.2) repräsentierenden Messwerts aus dem zweiten Messsignal; - Ermitteln des Messwerts aus einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Messwert.
  20. Sensorspot, insbesondere zur Verwendung in einer Messanordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, umfassend: mindestens eine erste Sensorfläche (17.1), ein über der ersten Sensorfläche (17.1) angeordnetes erstes Abdeckelement (22), welches einen Ozonbinder oder einen Ozonwandler umfasst, wobei eine von der ersten Sensorfläche (17.1) abgewandte Seite des ersten Abdeckelements (22) zum Kontakt mit einem Messmedium eingerichtet ist, und wobei das erste Abdeckelement (22) für Sauerstoff durchlässig ist, so dass Sauerstoff von der von der ersten Sensorfläche abgewandten Seite des ersten Abdeckelements (22) zu der ersten Sensorfläche (17.1) gelangt.
  21. Sensorspot nach Anspruch 20, weiter umfassend eine zweite Sensorfläche (17.2) sowie ein über der zweiten Sensorfläche (17.2) angeordnetes zweites Abdeckelement (23), wobei das erste Abdeckelement (22) einen Ozonbinder und das zweite Abdeckelement (23) einen Ozonwandler umfasst, und wobei eine von der zweiten Sensorfläche (17.2) abgewandte Seite des zweiten Abdeckelements (22) zum Kontakt mit dem Messmedium eingerichtet ist, wobei das zweite Abdeckelement (22) für Sauerstoff durchlässig ist, so dass Sauerstoff von der von der ersten Sensorfläche abgewandten Seite des zweiten Abdeckelements (23) zu der ersten Sensorfläche gelangt.
  22. Sensorspot nach Anspruch 21, wobei der Sensorspot eine aus ein oder mehreren Schichten gebildete Membran (7) umfasst, die eine Oberfläche aufweist, die die erste (17.1) und die zweite Sensorfläche (17.2) umfasst, und wobei ein an die erste Sensorfläche (17.1) angrenzender erster Bereich der Membran hermetisch von einem an die zweite Sensorfläche (17.2) angrenzenden zweiten Bereich der Membran, insbesondere mittels eines zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich verlaufenden fluidundurchlässigen Stegs (28), getrennt ist.
  23. Kapsel (14, 14.1, 14.2), insbesondere zur Verwendung in einer Messanordnung nach einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen, umfassend ein Gehäuse, in dem mindestens ein erstes Kompartiment (12) gebildet ist, in dem ein Ozonbinder oder ein Ozonwandler enthalten ist, und das in einer zum Kontakt mit einer ersten Sensorfläche (17.1) einer Messanordnung (10, 100, 200) bestimmten ersten Wandung eine Flüssigüberführung (19.3) umfasst, und das weiter in einer der ersten Wandung gegenüberliegenden zweiten Wandung eine zweite Flüssigüberführung (19.1) aufweist.
  24. Kapsel (14) nach Anspruch 23, wobei in dem ersten Kompartiment (12) ein Ozonbinder enthalten ist, und wobei in dem Gehäuse ein zweites Kompartiment (13) gebildet ist, in dem ein Ozonwandler enthalten ist, wobei das zweite Kompartiment (13) in einer zum Kontakt mit einer zweiten Sensorfläche (17.2) der Messanordnung (10, 200) bestimmten ersten Wandung eine Flüssigüberführung (19.4) umfasst, und wobei das zweite Kompartiment (13) weiter in einer der ersten Wandung gegenüberliegenden zweiten Wandung eine zweite Flüssigüberführung (19.2) umfasst.
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