光化学传感器和测量值校正的方法技术

本发明专利技术涉及光化学传感器和测量值校正的方法。确定与测量流体的物理或化学被测变量相关的测量信号的光化学传感器包括：具有浸入到测量流体中的至少一个浸没区域的壳体；具有至少一个传感器点的传感器盖，其布置在壳体的浸没区域上，传感器点布置在传感器盖的侧向表面上、包含至少一种分析物敏感指示剂染料，并包含反映传感器点的老化状态的状态描述指示剂；布置在壳体中的至少一个辐射源，其将激发辐射辐射到传感器点上并激发指示剂染料的发光；布置在壳体中的至少一个辐射接收器，其接收由传感器点发射的接收辐射；和布置在壳体中并电连接到辐射源和辐射接收器的传感器电路，其控制辐射源并基于发光的强度和/或发光的相位角来生成测量信号。生成测量信号。生成测量信号。

【技术实现步骤摘要】
光化学传感器和测量值校正的方法


[0001]本专利技术涉及一种光化学传感器，该光化学传感器用于测量与测量流体中的分析物的浓度相关的被测变量。本专利技术还涉及测量值校正的方法。

技术介绍

[0002]尽管下面参考氧传感器对本专利技术进行说明，但本专利技术构思并不旨在限于根据发光猝灭原理工作的传感器。相反，其他过程变量，特别是诸如离子、分子、气体或其他化合物的特定分析物的浓度、pH值或温度，也可通过具有常规修改的这种装置测量。Endress+Hauser公司集团提供并出售各种型号的适于确定对应过程变量的测量设备。
[0003]传感器包括例如传感器头，该传感器头包含光学传感器元件并且连接到包含数据处理单元的壳体，其中，该光学传感器元件通过光源被光照射。光由光学传感器元件——可能在转换之后——以特定的光特性反射，由光接收器检测，并且由数据处理单元评估光接收器的表示光特性的信号。根据其类型，“光学传感器元件”通常也被称为传感器点或传感器膜。
[0004]通用传感器例如是数字化氧传感器“Memosens COS81D”。
[0005]传感器点通过光漂白而随着时间的流逝而老化，该光漂白归因于由在氧测量期间所生成的单线态氧或者高能辐射(例如，紫外光)的激发或空气中的普通老化而引起的光氧化。这会导致在老化的早期阶段在膜中出现纳米裂纹和微裂纹，这些裂纹能吸收如水的溶剂，从而逐渐减弱膜的测量性能和稳定性。可以在光学传感器中观察到这种现象，但特别是在液膜中也可以观察到这种现象。
[0006]随着老化的增加，光学传感器遭受水的渗透。在光学氧测量的情况下，这会导致传感器漂移，即，通常随着时间的流逝而导致更小的测量值。另一缺点是膜从传感器盖的基材表面分离。在食品或制药领域，这是特别不希望的。间隙或裂纹一旦形成就会导致加速老化，特别是在侵蚀性腐蚀性介质中温度不断变化的情况下。因此，有利的是及早发现这些缺陷并且不等到完全失效。
[0007]在离子选择电极和传感器的长期使用的情况下，水渗透到膜中并且同时洗掉增塑剂。这也会导致测量值变化，并且通常会降低跨导。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是及时检测更换传感器或各个部件——特别是传感器点——的必要性。
[0009]该目的通过一种用于确定与测量流体的物理或化学被测变量——特别是分析物的浓度——相关的测量信号的光化学传感器来实现，该光化学传感器包括：壳体，特别是圆柱形壳体，该壳体具有至少一个浸没区域，该浸没区域被设计成用于浸入到测量流体中；传感器盖，特别是圆柱形传感器盖，该传感器盖具有至少一个传感器点，其中，传感器盖布置在壳体的浸没区域上，其中，传感器点布置在传感器盖的侧向表面上，特别是布置在传感器
盖的前侧上，其中，传感器点包含至少一种分析物敏感指示剂染料，并且其中，传感器点包含状态描述指示剂，其中，状态描述指示剂反映传感器点的老化状态；至少一个辐射源，该辐射源布置在壳体中以将激发辐射辐射到传感器点上并激发指示剂染料的发光；至少一个辐射接收器，该辐射接收器布置在壳体中以接收由传感器点发射的接收辐射；以及传感器电路，该传感器电路布置在壳体中并且电连接到辐射源和辐射接收器，其中，传感器电路被设计成控制辐射源并且基于发光的强度和/或发光的相位角来生成表示与传感器点接触的测量流体中的物理或化学被测变量的测量信号。
[0010]在该上下文中，术语“分析物敏感指示剂染料”旨在表示可以借助于其确定物理或化学被测变量的染料。合适的物理或化学被测变量包括例如氧浓度、pH值、硝酸盐、氯化物的浓度、铵或钾的浓度、温度，压力或粘度。
[0011]一个实施例规定，光学传感器是光学氧传感器。
[0012]一个实施例规定，光学传感器是离子选择电极。一个实施例规定，光学传感器是光学pH传感器。
[0013]因此，在本申请的含义内的“光化学传感器”是“经典”光化学传感器，诸如氧传感器、具有至少一个离子选择电极的传感器或光学pH传感器。然而，该术语还包括电化学传感器——此处为电位传感器——与用于状态描述指示剂的光波导的混合体。
[0014]一个实施例规定，状态描述指示剂被设计成吸收极性溶剂，特别是水。
[0015]一个实施例规定，状态描述指示剂是Reichardt染料，特别是氮杂花青甜菜碱(azomerocyanine betaines)、花菁(merocyanines)、铕配合物(europium complex)或苯并二氮杂硼烷(benzodiazaboroles)。
[0016]一个实施例规定，指示剂染料和/或状态描述指示剂键合——特别是共价键合——在基质中，或者指示剂染料和/或状态描述指示剂的水溶性差，特别是在状态描述指示剂被设计成铕配合物的情况下。
[0017]一个实施例规定，传感器包括：第一辐射源，该第一辐射源用于将激发辐射辐射到传感器点上并用于激发指示剂染料的发光；以及第二辐射源，该第二辐射源用于将激发辐射辐射到传感器点上并用于激发状态描述指示剂的发光。
[0018]一个实施例规定，第一辐射源是红色LED，并且第二辐射源是蓝色LED。
[0019]一个实施例规定，传感器包括：第一辐射源，该第一辐射源用于将激发辐射辐射到传感器点上并用于激发指示剂染料的发光；第二辐射源，该第二辐射源用于将激发辐射辐射到传感器点上；以及透射接收器，该透射接收器在来自第二辐射源的激发辐射穿过传感器点之后接收该激发辐射并将该激发辐射透射到辐射接收器。
[0020]一个实施例规定，辐射源是白光LED。
[0021]一个实施例规定，传感器包括至少一个光导，该光导在可移除盖的方向上传导来自辐射源的激发辐射。
[0022]该目的进一步通过使用如上所述的光化学传感器的方法来实现，其中，用于执行测量值校正的方法适于确定与测量流体的物理或化学被测变量相关的测量信号。该方法包括以下步骤：借助于传感器的传感器点中的分析物敏感指示剂染料来确定与测量流体的物理或化学被测变量相关的测量信号；通过传感器点中的状态描述指示剂来确定传感器点的老化状态；以及根据老化状态来校正测量信号。
[0023]因此，借助于状态描述指示剂来测量老化，其中，原始值用于通过确定物理或化学被测变量来校正原始值的与老化相关的测量值，使得消除由于溶剂——特别是水——中的杂质引起的与老化相关的膜变化，并指示未老化膜的正确值。
附图说明
[0024]参考以下附图对此进行更详细的说明。
[0025]图1以示意性概图示出了所要求保护的光学传感器。
[0026]图2示出了所要求保护的传感器的盖。
[0027]图3是光学传感器的横截面。
[0028]图4是一个实施例中的光学传感器的横截面。
[0029]在附图中，相同的特征由相同的附图标记标识。
具体实施方式
[0030]图1示意性地描绘了光化学传感器1。在本示例性实施例中，传感器1被设计成确定溶解在测量液体28(在本申请中也称为测量介质或测量流体)中的气体—本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定与测量流体(28)的物理或化学被测变量相关的测量信号的光化学传感器(1)，所述物理或化学被测变量特别是分析物浓度，所述光化学传感器(1)包括：
–
壳体(2)，特别是圆柱形壳体，所述壳体(2)具有至少一个浸没区域，所述浸没区域被设计成用于浸入到所述测量流体(28)中；
–
可移除盖(3)，特别是圆柱形可移除盖，所述可移除盖(3)具有至少一个传感器点(13)，其中，所述传感器盖(3)布置在所述壳体(2)的所述浸没区域上，其中，所述传感器点(13)布置在所述传感器盖(3)的侧向表面(14)上，特别是布置在所述传感器盖的前侧(12)上，其中，所述传感器点(13)包含至少一种分析物敏感指示剂染料(11)，并且其中，所述传感器点(13)包含状态描述指示剂(26)，所述状态描述指示剂(26)反映所述传感器点(13)的老化状态；
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至少一个辐射源(8、22)，所述至少一个辐射源(8、22)布置在所述壳体(2)中，以将激发辐射辐射到所述传感器点(13)上并激发所述指示剂染料(11)的发光；
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至少一个辐射接收器(9、23)，所述至少一个辐射接收器(9、23)布置在所述壳体(2)中，以接收由所述传感器点(13)发射的接收辐射；以及
–
传感器电路(18)，所述传感器电路(18)布置在所述壳体(2)中并电连接到所述辐射源(8)和所述辐射接收器(9)，其中，所述传感器电路(18)被设计成控制所述辐射源(8)并且基于发光的强度和/或发光的相位角来生成表示与所述传感器点(13)接触的所述测量流体(28)中的所述物理或化学被测变量的测量信号。2.根据权利要求1所述的光化学传感器(1)，其中，所述状态描述指示剂(26)被设计成吸收极性溶剂，特别是水。3.根据权利要求1至2中的至少一项所述的光化学传感器(1)，其中，所述状态描述指示剂(26)是Reichardt染料，特别是氮杂花青甜菜碱、花菁、铕配合物或苯并二氮杂硼烷。4.根据权利要求1至3中的至少一项所述的光化学传感器(1)，其中，所述指示剂染料(11)和/或所述状态描述指示剂(26)键合——特别是共价键合——在基质中，或者所述指...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司，
类型：发明
国别省市：