DE2462281B2

DE2462281B2 -

Info

Publication number: DE2462281B2
Application number: DE19742462281
Authority: DE
Inventors: Kenichi Amano; Eiji Fujimoto; Noboru Furuya; Nobuyuki Sato; Tsuneo Tsukamoto
Original assignee: KK Meidensha Tokio
Current assignee: KK Meidensha Tokio
Priority date: 1973-01-29
Filing date: 1974-01-29
Publication date: 1979-08-16
Also published as: DE2404190A1; DE2462281A1; GB1462684A; DE2462281C3; FR2215620A1; FR2215620B1; DE2404190B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eichen der Empfindlichkeit eines in einem Sensorgehäuse angeordneten Sensorelementes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der Literaturstelle Hartmann & Braun Prospekt Leitblatt zur Listengruppe CF »Analysatoren und Meßwertgeber für Flüssigkeiten«, Ausgabe Dezember 1969, Seiten 1—7, insbesondere Seite 6, bekannt. Dabei wird bei der Bestimmung des Wasserstoffgehalts in Flüssigkeiten mit Hilfe eines Meßumformers für den Oxyflux zu Eichzwecken eine definierte Sauerstoffmenge dem Meßgut zugeführt. Die Sauerstoffmenge wird mit Hilfe von Elektrolyse gewonnen. Das bedeutet, daß das Eichgas sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff enthält Der Wasserstoff läßt sich nicht vollständig beseitigen. Zudem wird das Eichgas dem Meßgut zugegeben, weshalb die Gefahr besteht, daß die Eichung auch noch durch das Meßgut selbst beeinflußt wird. Wie im einzelnen die Eichung automatisch durchgeführt werden soll, ist in der Literaturstelle nicht angegeben.

Aus ATM August 1969 R109 und aus der Chemikerzeitung/Chem. Apparatur/Verfahrenstechnik 93. Jahrgang 1969, Seite 19, ist es bei Meßumformern für die Messung von pH-Werten oder Redox-Potentialen bekannt, eine Steilheitskorreklur in der die Meßsignale auswertenden Aufbereitungsschaltung oder mit Hilfe einer geeichten Steilheitseinstellung eine Überwachung der Elektrodenalterung am Gerät durchzuführen. Wie die Steilheitskorrektur bzw. -einstellung in der Praxis erfolgen soll, ist diesen Literaturstellen jedoch ebenfalls nicht zu entnehmen.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen bei in der zu untersuchenden Flüssigkeit eingetauchtem Sensorgehäuse die Eichung trotzdem unbeeinflußt von dem Meßgut allein in Abhängigkeit von dem Eichmedium durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird, soweit es das Verfahren betrifft, auf die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 und so weit es die Vorrichtung betrifft, auf die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 2 verwiesen.

In vorteilhafter Weise läßt sich mit der Erfindung eine automatische Eichung der Empfindlichkeit des Sensorelementes erzielen, ohne daß dieses aus dem Meßgut während der Eichung entfernt werden muß.

Die Erfindung wird anhand der Figuren, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Fig.2 und 3 schematische Schnittbilder von Sensoren, welche in Verbindung mit der Vorrichtung der Fi g. 1 Verwendung finden können.

Wie in Fig. 1 dargestellt, kann über eine Leitung 14 ein Sensorgehäuse 9, das ein Sensorelement 8 enthält, entweder beim Öffnen eines Ventils 3 an eine Eichmediumsquelle 20, welche ein Eichgas oder eine Eichflüssigkeit liefert, oder beim Öffneneines Ventils 4 an die Saugseite einer Pumpe 7 angeschlossen werden. Ein Ausgangsverstärker 21 leitet vom Sensorelement 8 kommende Signale an ein Anzeigeinstrument 12 weiter. Dieses Signal ist proportional zum Gc'ialt an gelöstem Sauerstoff.

Ein Servomotor 22 ist zur Einstellung des Verstärkungsgrades des Ausgangsverstärkers 21 vorgesehen. Eine Vergleichseinrichtung 23 empfängt das Ausgangssignal des Ausgangsverstärkers 21 und vergleicht es mit einem Vergleichssignal, und steuert den Servomotor 22 in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis. Ein Zeitgeber 24 dient zur Steuerung der Ventile 3 und 4 der Pumpe 7 und der Vergleichseinrichtung 23. Die Zeitsignale werden dabei in einer vorbestimmten Zeitfolge geliefert.

Die Fig.2 und 3 zeigen Einzelheiten der Sensorgehäuse 9 und Sensoren 8, welche in F i g. I Verwendung finden können. In F i g. 2 weist das Sensorgehäuse 9 als Sensorelement 8 eire Elektrode mit seitlichen Sensorflächen 31 auf, beispielsweise eine Mackereth-Elektrode. In F i g. 2 ist im Sensorgehäuse 9 als Sensorelement 8 eine Elektrode untergebracht, welche an ihrem vorderen Ende eine Sensorfläche 31 aufweist, beispielsweise eine Clack-Elektrode.

In Fig.2 ist im unteren Teil des Sensorgehäuses 9 bzw. der Leitung 14 das Sensorelement 8 untergebracht. Das Sensorelement 8 erstreckt sich axial vom untersten Ende des Gehäuses 9 nach oben und wird von einem Träger 30 getragen, der so ausgestaltet ist, daß er den Fluß des zu prüfenden Wassers nicht stört. Der Träger 30 erstreckt sich quer zur Leitung 14 und ist an deren Innenwand befestigt. Die Montage des Sensorelementes 8 am Träger 30 kann durch Verschrauben erfolgen. Es

sind hierzu Gewinde im Sensorelement 8 und im Träger 30 vorgesehen- Per untere Teil der Leitung 14 kann zum Innenraum hin eine abgeschrägte Fläche aufweisen, so daß das Einfließen des zu prüfenden Wassers in das Gehäuse 9 erleichtert wird. Ein Rohraufsatz 25 mit einem Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser der Leitung 14, umgibt den unteren Teil der Leitung 14. Der Rohraufsatz 25 ist mittels eines Abstandshalters 26 und einer Mutter 27 an der Leitung 14 befestigt und zwischen der Leitung 14 und dem Rohraufsatz 25 ist ein radialer Abstand 28a und ein vertikaler Abstand 286 vorgesehen. Die innere Oberfläche des Bodens des Rohraufsatzes 25 ist im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet, so daß ein Nachobenfließen des zu prüfenden Wassers erleichtert wird. Weiterhin wird hierbei vermieden, daß der Wasserdruck am Boden des Sensorgehäuses 9 zu hoch wird. Eine Signalleitung 29 erstreckt sich vom Sensorelement 8 zum Ausgangsverstärker 21.

Da das zu prüfende Wasser zunächst durch den Spalt 28s nach unten geleitet wird und dann in die Leitung !4 gelangt, wie das durch die Pfeile in F i g. 2 darge:;iellt ist, werden Luftblasen im zu prüfenden Wasser, welche ein relativ geringes spezifisches Gewicht aufweisen, nicht nach unten mitgenommen und sie gelangen daher nicht in das Sensorgehäuse 9.

Der Boden des Rohraufsatzes 25 des Sensorgehäuses 9 in der F i g. 3 ist kegelförmig ausgebildet, so daß der nach oben gerichtete Wasserfluß durch die Leitung 14 unterstützt wird. Das Sensorelement 8 ist innerhalb des zylindrisch ausgebildeten Trägers 30 angeordnet, der mit der Wand der Leitung 14 in der Nähe des unteren Endes der Leitung 14 verbunden ist und sich radial nach außen erstreckt Das Sensorelement 8 ist im Träger 30 abgedichtet, ausgenommen die Sensorfläche 31, welche in das Innere der Leitung 14 hin frei liegt. Die Sensorfläche 31 fluchtet im wesentlichen mit der Innenwand der Leitung 14. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Signalleitung 29 von dem Ende des Sensorelementi-S 8, welches entgegengesetzt der Sensorfläche 31 liegt, weggeführt. Die Sensorfläche 31 kann entweder als Membranoberfläche ausgebildet rein oder es kann die Elektrodenoberfläche selbst sein.

In den Fig.2 und 3 ist die Sensorfläche 31 des Sensorelementes 8 einem turbulenten Fluß des zu prüfenden Wassers ausgesetzt.

Der Betrieb soll in Verbindung mit den Figuren beschrieben werden. Der Zeitgeber 24 arbeitet nach einem automatischen Eichplan. Beim normalen Meßbetrieb ist die Pumpe 7 eingeschaltet und in einem Tank 10 befindliches und zu untersuchendes Wasser wird in das Sensorgehäuic 9 in Pfeilrichtung (F i g. 2 und 3) gebracht und fließt nach oben durch die Leitung 14, das geöffnete Ventil 4, die Pumpe 7 und eine Leitung 6 zurück in den Tank 10.

Die Menge des gelösten Sauerstoffes im zu prüfenden Wasser wird vom Sensorelement 8 festgestellt und ein entsprechendes Signal wird über den Ausgangsverstärker 21 an das Anzeigeinstrument 12 geliefert. Die Vergleichseinrichtung 23 ist dabei noch nicht in Betrieb gesetzt
Wenn die Zeit zur automatischen Eichung erreicht

ίο wird, liefert der Zeitgeber 24 ein Steuersignal, durch welches das Ventil 3 geöffnet, das Ventil 4 geschlossen, die Pumpe 7 abgeschaltet und die Vergleichseinrichtung 23 in Betrieb gesetzt wird. Daraufhin wird Eichmedium, z. B. Luft von der Eichmediumsquelle 20, durch das Ventil 3 und die Leitung 14 in das Sensorgehäuse 9 eingebracht, so daß das Sensorelement 8 dem Eichmedium ausgesetzt wird. Überschüssiges Eichmedium gelangt dabei durch die Abstände 28 bzw. 28a und 286 in den Tank. Während der Zeit, während der das

;:o Sensorelement 8 dem Eichmedium ausgesetzt ist, ermittelt das Scnsorclcrncnt 8 den Sauerstoffgehalt des Eichmediums und gibt ein entsprechendes Signal an den Ausgangsverstärker 21 ab. Das Ausgangssignal des Ausgangsverstärkers 21 wird in der eingeschalteten

:·5 Vergleichseinrichtung 23 mit dem Bezugssignai, das in der Vergleichseinrichtung festgelegt ist, verglichen. In Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis wird der Servomotor 22 in Betrieb gesetzt Dabei wird der Verstärkungsgrad des Ausgangsverstärkers 21 eingestellt

so Das bedeutet, daß die Verringerung der Empfindlichkeit des Sensors während des Gebrauchs automatisch durch Einstellung des Verstärkungsgrades des Ausgangsverstärkers 21 kompensiert wird. Nach Beendigung des Eichvorganges erzeugt der Zeitgeber 24

•;5 wiederum ein Signal, durch welches das Ventil 3 geschlossen und das Ventil 4 geöffnet wird. Die Pumpe 7 wird wieder eingeschaltet und die Vergleichseinrichtung 23 abgeschaltet.

Durch Wiederholung dieses Arbeitsablaufes wird die

in automatische Eichung bei der Vorrichtung zur Bestimmung von gelöstem Sauerstoff periodisch durchgeführt. Hierdurch wird die Genauigkeit der Messung während einer langen Zeit konstant gehalten und außeidem wird die wartungsfreie Zeit wesentlich verlängert

π Das zu prüfende Wasser wird von der Pumpe 7 nach oben gezogen. Somit ist auch eine Verwendung in stehenden Gewässern, z. B. in einem See möglich. Da darüber hinaus das zu prüfende Wasser parallel zur Sensorfläche 31 des Sensorelementes 8 fließt, werden

V) Verunreinigungen an der Sensorfläche weggespült.

Als Eichmedium eignet sich wegen des konstanten Sauerstoffgehalts Luft oder Wasser mit einem bestimmten Sauerstoffgehalt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Eichen der Empfindlichkeit eines in einem Sensorgehäuse angeordneten Sensorelementes, das zur Bestimmung von Stoffmengen, insbesondere Sauerstoff, in einer Probenflüssigkeit wie Wasser eingetaucht wird und das in Abhängigkeit von der in der Probenflüssigkeit vorhandenen zu bestimmenden Stoffmenge über einen Ausgangsverstärker ein elektrisches Ausgangssigna] erzeugt, bei dem an das Sensorelement zu Eichzwecken eine bestimmte Menge an fließfähigen Eichmedium geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Meßvorganges die zu untersuchende Probenflüssigkeit in einer bestimmten Richtung durch das Sensorgehäuse hindurchgeleitet wird und daß während des Eichvorgangs das fließfähige Eichmedium in Gegenrichtung in das Sensorgehäuse eingeleitet wird und dabei das Sensorelement dem Eichmedium ausgesetzt wird und gleichzeitig der Verstärkungsgi ad des Ausgangsverstärkers in Abhängigkeit vom Vergleich des Verstärkerausgangs mit einem Bezugssignal durch eine Servoeinrichtung eingestellt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens 2ϊ nach Anspruch 1 mit einem in einem Sensorgahäuse angeordneten Sensorelement, welches mit einem Ausgangsverstärker in Verbindung steht, und einer Eichmediumsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse (9) über eine Leitung (14) sowohl m an die Eichmediumsquelle (20) als auch an die Saugseite einer Pumpe (7) und eine Servoeinrichtung (22,23) zur Einstellung des \ erstärkungsgrades an den Ausgangsverstärke! (21) angeschlossen sind und daß ein Zeitgeber (24), der die beschickung des Γι Sensorgehäuses (9) mit dem Eichmedium sowie die Servoeinrichtung (22,23) einschaltet, vorgesehen ist.