测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及测量装置。一种测量装置，包括：至少三个半电池，其中的每一个具有pH敏感膜，测量电路，被实施为记录每个半电池相对于公共参考电位的半电池电位，其中，每个半电池的半电池电位取决于接触其pH敏感膜的被测液体的pH值，使得每个半电池具有相应的灵敏度，其中，三个半电池中的第一个、第二个、第三个的灵敏度分别对应于相对于引起其半电池电位的变化的被测液体的pH值的变化的其半电池电位的变化；其中，第一半电池的灵敏度不同于第二半电池的灵敏度，以及其中，第一、第二、第三半电池的半电池电位分别具有根据被测液体的pH值的第一零点、第二零点、第三零点，并且其中，第一零点不同于第三零点。

【技术实现步骤摘要】
测量装置
本专利技术涉及一种测量装置W及涉及一种用于确定被测液体的抑值的方法。
技术介绍
对液体中抑值的测量在环境分析中、在实验室中W及在工业过程测量技术中的 化学和生物化学方法中扮演着重要的角色。抑值对应于被测液体中的H+或&0+离子活度 的W 10为底的负对数。在稀释的溶液中，活度和浓度是相等的。 [000引通常，电位测定传感器被用于在实验室W及在过程分析两者中测量抑值。通常来 说，该些电位测定传感器包括测量半电池和参比半电池。 测量半电池包括抑敏感元件，该抑敏感元件通常被实施为与被测液体相接触的 膜，依赖于抑值，在膜上形成电位。测量半电池能够具有例如抑敏感膜，该抑敏感膜的背 向被测液体的一侧与包括缓冲系统的内电解质相接触。抑敏感膜通常被实施为与含水被测 液体相接触的玻璃膜，该玻璃膜形成凝胶层。在该样的情况下，在玻璃膜和含水介质之间的 接口处发生离解，在此情况下，玻璃膜的碱离子由被测液体中的质子取代，使得大量轻基形 成在该凝胶层中。取决于被测介质的抑值，f离子从凝胶层扩散出到凝胶层或者扩散进入 凝胶层中。在半电池的测量操作中，该种情况既在接触内电解质的表面上W及又在接触被 测液体的膜的对置表面上发生。由于内电解质具有恒定抑值，因此，结果是，跨膜的电位差 依赖于被测介质的抑值。 电位感测元件接触内电解质，该电位感测元件被实施为例如金属丝，通常为涂氯 化银的银丝。在电位感测元件上能够对测量半电池的半电池电位进行分压（tapped)。所测 量的测量半电池的半电池电位相对于独立于抑值的稳定参考电位的变化参考引起它的变 化（即，接触半电池的被测液体的抑值的变化）的依赖性被称为测量半电池的灵敏度。半 电池电位能够被表达为抑值的函数。表示作为抑值的函数的半电池电位的该样的函数也 被称为半电池的特性曲线。为了很好的近似值，该特性曲线能够至少部分地（即，在抑值 范围的一部分内）为线性函数。该线性函数的特征在于零点和斜率。斜率是半电池的灵敏 度的测量。 在电位测定抑传感器的情况下，参考电位由参比半电池提供。参比半电池包括参 比电极，该参比电极通常被实施为第二类型的电极，例如被实施为银/氯化银电极。理想 地，该提供基本上独立于被测液体的组分的参考电位。被实施为第二类型的电极的参比电 极包括形成在壳体中的参比半电池空间，该参比半电池空间包含内电解质。内电解质经由 液体接界与被测液体相接触，该液体接界能够被实施为例如贯通壳体壁的开口或被实施为 布置在壳体壁中的隔板。参比元件接触内电解质。在银/氯化银电极的情况下，充当参比 元件的是涂氯化银的银丝，并且充当内电解质的是高浓度（例如，3摩尔）的氯化钟溶液。 参比半电池的电位能够从参比元件被分压。在测量半电池的参比元件和电位感测元件之间 可测量的电压，也称为抑电压，能够由测量电路记录，并且基于通过校准而确定的线性传 感器特性曲线被转换成抑值。 虽然包括电位测定测量链的该样的传感器确保非常精确且可靠的测量结果并且 在实验室W及在过程分析两者中被良好地建立，但是它们具有许多缺点。因此，包括抑敏 感膜的测量半电池随时间显示老化现象。另外，在参比电极的情况下，充当参比电极的第二 类型的电极的许多缺点或退化现象会发生，该使得测量质量下降。因此，该样的参比电极的 电位实际上趋向于漂移，即，显示参考电位的缓慢但连续的变化。 与应用第二类型的电极作为参比电极相关联的另一个问题是参考电解质的泄漏 (escape)或干涧W及固体特别是难溶盐对液体接界的堵塞。而且，在隔板处会发生扩散电 位和流动电位，该使测量的精确度下降。另外，电极毒会通过液体接界到达参比电极并且造 成对传感器的持续损害。由于所有该些原因，在利用常规电位测定传感器进行抑测量的情 况下产生的大多数问题源自于参比电极。 所提及的老化现象导致传感器特性变量的变化，特别是描述抑电压对被测变量 的依赖性的传感器特性曲线的零点和斜率的变化。该些通常W对传感器的定期校准来补 偿。在该样的情况下，为传感器供应一种或多种校准介质，该些校准介质具有被测变量的已 知值，例如，分析物浓度。例如，为了校准，为抑传感器供应一种或多种缓冲溶液，每种缓冲 溶液均具有已知的抑值。通过使在传感器电子设备的存储器中提供的传感器特性曲线适 应于来自传感器的测量信号导出测量值，特别是通过使其零点和/或斜率适应于被测变量 的已知值来调节传感器的显示值。该程序被称为调节。然而，由于在过程测量技术中该程序 通常来说不太适合于概念校准被参考，该标注也将在此处被使用并且在下文中被保持。 对传感器的定期校准导致该样的事实，当传感器被校准时，它们在某些时期必定不可用。在 过程测量技术中，在大量抑测量点同时被操作的情况下，对传感器的定期校准另外涉及大 量的后勤精力。 因此，长久W来存在对优选地在没有第二类型的常规电极中的一个的情况下操作 的替代的、更加稳健的传感器的需要。 在US4, 650, 562中描述了一种电位测定抑测量装置，该电位抑测量装置包括充 当测量半电池的第一常规抑敏感玻璃电极和充当参比半电池的第二抑敏感玻璃电极。第 二电极的灵敏度通过热处理而减小。可记录在测量半电池和参比半电池之间的电压充当抑 依赖的测量信号。 然而，该样的测量装置尚未被认可。因此，H. Galster在他的读本pH-Messung, Gr undlagen, Methoden, Anwendungen, Gerate (pH-Measurement, Principles, Methods, Applic ations, Devices'，，Chapter 3. 3. 3, Publisher :VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, Germ anyl990中陈述，不显示完整斜率或根本不显示斜率的玻璃电极在理论上能够被用作抑测 量链中的参比电极，但是他不建议使用该样的电极，因为具有降低的灵敏度的玻璃膜将显 示与其它物质交叉的灵敏度，并且因此，该样的参比电极的电化电压（galvanic voltage) 依赖于被测溶液的组分。另外，注意参考电位的低稳定性。 [001引在欧洲专利申请EP 613001 A1中描述了一种电位测定抑传感器的特殊结构，该 电位测定抑传感器具有两个测量链，该两个测量链分别具有抑敏感玻璃电极和公共参比 电极。玻璃电极具有不同的内缓冲器，使得两个测量链拥有不同的链零点。确定由传感器 特性曲线的斜率表示的测量链的灵敏度W及确定测量值在该结构的情况下同时产生，而传 感器伸入被测液体中用于记录测量值。据称，与斜率偏差相比，零点偏差是小的，使得在EP 613001 A1中所描述的结构的辅助下，能够省略对传感器的重新校准。 然而，很明显，在具有包括液体接界的参比电极的测量链的情况下，偏差的最大部 分起因于参比电极的变化，该使得偏差本身在链零点的变化中显而易见。相反，甚至在高度 老化的抑玻璃电极的情况下，测量链的灵敏度的变化相当小。 因此，本专利技术目的是提供适合于克服现有技术的W上相关缺点的测量装置。
技术实现思路
该目的由如权利要求1所限定的测量装置来实现。而且，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量装置(1、100)，包括：至少三个半电池(2.1、2.2、3.1、3.2)，所述至少三个半电池(2.1、2.2、3.1、3.2)中的每一个具有pH敏感膜(8.1、8.2、9.1、9.2)，测量电路(12)，所述测量电路(12)被实施为记录每个半电池(2.1、2.2、3.1、3.2)相对于公共参考电位的半电池电位，其中，每个半电池(2.1、2.2、3.1、3.2)的所述半电池电位取决于接触其pH敏感膜(2.1、2.2、3.1、3.2)的被测液体(15)的pH值，使得每个半电池(2.1、2.2、3.1、3.2)具有相应的灵敏度，其中，所述三个半电池(2.1、2.2、3.1、3.2)中的第一个的所述灵敏度对应于相对于引起其半电池电位的变化的所述被测液体(15)的所述pH值的变化的其半电池电位的变化；其中，所述三个半电池(2.1、2.2、3.1、3.2)中的第二个的所述灵敏度对应于相对于引起其半电池电位的变化的所述被测液体(15)的所述pH值的变化的其半电池电位的变化；其中，所述三个半电池(2.1、2.2、3.1、3.2)中的第三个的所述灵敏度对应于相对于引起其半电池电位的变化的所述被测液体(15)的所述pH值的变化的其半电池电位的变化；其中，所述第一半电池(3.1)的所述灵敏度不同于所述第二半电池(2.1)的所述灵敏度，以及其中，所述第一半电池(3.1)的所述半电池电位具有根据所述被测液体的所述pH值的第一零点，其中，所述第二半电池(2.1)的所述半电池电位具有根据所述被测液体的所述pH值的第二零点，以及其中，所述第三半电池(3.2)的所述半电池电位具有根据所述被测液体的所述pH值的第三零点，并且其中，所述第一零点不同于所述第三零点。...

【技术特征摘要】
2013.08.22 DE 102013109105.91. 一种测量装置（1、100)，包括： 至少三个半电池（2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)，所述至少三个半电池（2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)中的 每一个具有pH敏感膜（8. 1、8. 2、9. 1、9. 2)， 测量电路（12)，所述测量电路（12)被实施为记录每个半电池（2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)相对 于公共参考电位的半电池电位， 其中，每个半电池（2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)的所述半电池电位取决于接触其pH敏感膜 (2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)的被测液体（15)的 pH 值， 使得每个半电池（2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)具有相应的灵敏度， 其中，所述三个半电池（2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)中的第一个的所述灵敏度对应于相对于引 起其半电池电位的变化的所述被测液体（15)的所述pH值的变化的其半电池电位的变化； 其中，所述三个半电池（2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)中的第二个的所述灵敏度对应于相对于引 起其半电池电位的变化的所述被测液体（15)的所述pH值的变化的其半电池电位的变化； 其中，所述三个半电池（2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)中的第三个的所述灵敏度对应于相对于引 起其半电池电位的变化的所述被测液体（15)的所述pH值的变化的其半电池电位的变化； 其中，所述第一半电池（3. 1)的所述灵敏度不同于所述第二半电池（2. 1)的所述灵敏 度，以及 其中，所述第一半电池（3. 1)的所述半电池电位具有根据所述被测液体的所述pH值的 第一零点， 其中，所述第二半电池（2. 1)的所述半电池电位具有根据所述被测液体的所述pH值的 第二零点，以及 其中，所述第三半电池（3.2)的所述半电池电位具有根据所述被测液体的所述pH值的 第三零点，并且其中，所述第一零点不同于所述第三零点。2. 根据权利要求1所述的测量装置（1、100)， 其中，所述第一半电池（3. 1)的所述灵敏度等于所述第三半电池（3. 2)的所述灵敏度。3. 根据权利要求1或2所述的测量装置（1、100)， 其中，所述第一零点不同于所述第二零点。4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的测量装置（1、100)， 其中，所述测量装置（1)包括具有pH敏感膜（8. 2)的至少第四半电池（2. 2)，所述第四 半电池（2.2)的半电池电位取决于接触所述敏感膜（8.2)的所述被测液体（15)的所述pH 值， 其中，所述测量电路（12)被实施为记录所述第四半电池（2. 2)相对于所述公共参考电 位的半电池电位，以及 其中，所述第四半电池（2.2)具有对应于相对于引起其半电池电位的变化的所述被测 液体（15)的所述pH值的变化的其半电池电位的变化的灵敏度，并且其中，所述第四半电池 (2.2)的所述灵敏度等于所述第二半电池（2. 1)的所述灵敏度。5. 根据权利要求4所述的测量装置（1、100)， 其中，所述第四半电池（2. 2)的所述半电池电位具有根据所述被测液体（15)的所述pH 值的第四零点，所述第四零点不同于所述第二零点。6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的测量装置（1、100)， 其中，所述测量装置（1)的所有测量半电池（2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)具有不同的零点。7. 根据权利要求1至6中的任一项所述的测量装置（1、100)， 其中，所述半电池（2. 1、2.2、3. 1、3.2)具有与它们的pH敏感膜相接触的相应的内 电解质（6. 1、6. 2、7. 1、7. 2)，以及接触所述内电解质（6. 1、6. 2、7. 1、7. 2)的电位感测元 件（10. 1、10. 2、11. 1、11. 2)，所述电位感测元件（10. 1、10. 2、11. 1、11. 2)与所述测量电路 (12)导电地相接触用于记录所述半电池（2. 1、2.2、3. 1、3.2)的半电池电位，并且其中，所 述第一半电池（3. 1)的所述内电解质（7. 2)具有不同于所述第三半电池（3. 2)的所述内电 解质（6. 2)的所述pH值的pH值。8. 根据权利要求1至6中的任一项所述的测量装置（1、100)， 其中，所述半电池（2. 1、2.2、3. 1、3.2)具有与它们的pH敏感膜相接触的相应的内 电解质（6. 1、6. 2、7. 1、7. 2)，以及接触所述内电解质（6. 1、6. 2、7. 1、7. 2)的电位感测元 件（10. 1、10. 2、11. 1、11. 2)，所述电位感测元件（10. 1、10. 2、11. 1、11. 2)与所述测量电路 (12)导电地相接触用于记录所述半电池（2. 1、2.2、3. 1、3.2)的半电池电位，并且其中，每 个半电池（2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)的所述内电解质（6. 1、6. 2、7. 1、7. 2)的所述pH值不同于各 个其它半电池（2. 1、2. 2、3. 1、3. 2)的所述内电解质（6. 1、6. 2、7. 1、7. 2)的所述pH值。9. 根据权利要求1至8中的任一项所述的测量装置（1、100)， 其中，所述第一和第三零点相差至少〇. 5pH。10. 根据权利要求1至9中的任一项所述的测量装置（1、100)， 其中，所述第一半电池（3. 1)的所述pH敏感膜（9. 1)在组分上不同于所述第二半电池 (2. 1)的所述pH敏感膜（8. 1)。11. 根据权利要求1至10中的任一项所述的测量装置（1、100)， 其中，所述第一半电池（3. 1)的所述pH敏感膜（9. 1)与所述第三半电池（3. 2)的所述 pH敏感膜（9.2)具有相同的组分。12. 根据权利要求1至11中的任一项所述的测量装置（1、100)， 其中，所述第一半电池（3. 1)的所述灵敏度相对于所述第二半电池（2. 1)的所述灵敏 度减小。13. 根据权利要求1至12中的任一项所述的测量装置（1、100)， 进一步包括参比电极（14)，所述参比电极（14)与所述测量电路（12)传导连接并且伸 入所述被测液体（15...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔斯滕·佩希施泰因，托马斯·威廉，迈克尔·汉克，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE