电位计探针制造技术

本发明专利技术涉及一种电位计探针。用于测量表示测量介质中离子浓度的测量变量的电位计探针具有包括传感器电路的探针基座，以及被布置成使得半电池中的一个半电池围绕另一个半电池的至少一部分的两个电化学半电池，其中，半电池中的至少一个半电池被配置为经由机械和电气接口被连接到探针基座的模块。半电池中的一个可以形成包括离子选择性膜和与离子选择性膜电接触的端子引线的测量半电池。另一个半电池可以形成参考半电池，其中，测量半电池和/或参考半电池各自被配置为经由机械和电气接口被连接到探针基座的模块。

【技术实现步骤摘要】
电位计探针
本专利技术涉及一种用于测量表示测量介质中的离子浓度的测量变量的电位计探针。
技术介绍
电化学传感器用于在化学、生物化学、制药、生物技术、食品技术、水管理和环境计量学的许多领域的实验室和过程测量技术中分析测量介质，尤其是测量流体。电化学方法可用于检测化学物质的活性或浓度，例如离子活性或pH值以及因此流体中相关的测量变量。活性或浓度待测量的物质也称为分析物。测量介质可以是测量流体，诸如水溶液、乳液或悬浮液。电位计传感器通常包括测量半电池和参考半电池，以及用于检测测量值和用于信号处理的传感器电路。测量和参考半电池可以组合在测量探针中，该测量探针可以浸入测量流体中。该测量探针还可包括传感器电路或传感器电路的至少一部分。测量探针可以经由电缆或无线而被连接到例如测量换能器、电子操作设备、计算机或控制器的上级单元，以进行通信。上级单元可用于进一步处理借助于探针检测的测量信号或测量值以及用于操作测量探针。与测量介质接触时，测量半电池形成电位，该电位是测量介质中被分析物的活性的函数，而参考半电池提供基本与分析物浓度无关的稳定的电化学参考电位。传感器电路生成模拟或数字测量信号，该模拟或数字测量信号表示测量半电池和参考半电池之间的电位差，并因此表示测量介质中分析物的活性。测量信号可以从传感器电路输出到上级单元，该上级单元进一步处理测量信号。也可能对测量探针中传感器电路中的测量信号进行部分或完全进一步处理。参考半电池通常被设计为第二类型的电极，例如作为银/氯化银参考电极，并与测量电路导电连接。它可以包括壳体和布置在壳体中的参考元件，例如，涂有氯化银的银线，该参考元件在测量操作中经由被容纳在壳体中的参考电解质和电化学传递(例如隔膜)与测量流体进行电解和/或离子传导接触。测量半电池包括电位形成传感器元件，取决于电位计探针的类型，该电位形成传感器元件可以包括离子选择性膜或层。这种测量半电池的示例是离子选择性电极。传统的离子选择性电极具有被离子选择性膜封闭的壳体，并容纳与膜接触的内部电解质。离子选择性电极还包括与内部电解质接触的端子引线。端子引线导电地连接到传感器电路。如果用于测量的离子选择性膜与测量流体接触，则该膜选择性地与包含在测量流体中的某些离子物质相互作用，即与分析物相互作用。改变测量流体中离子的活性或浓度导致测量介质与经由内部电解质与离子选择性膜接触的端子引线之间的平衡电流电压的相对改变。这种离子选择性电极的特殊情况(即选择性地检测测量流体中水合氢离子活性的电极)是已知的pH玻璃电极，该pH玻璃电极包括作为电位形成传感器元件的玻璃膜。此处和下文中所用的术语离子选择性层、膜或电极意指离子敏感层、膜或电极，其电位优选地主要受例如特定的离子类型或pH值的分析物的影响，其中不排除层、膜或电极对其他类型离子的交叉敏感性，但优选较低。这种离子选择性玻璃电极以及具有相应玻璃电极的电位计探针的特征在于良好的测量性能；在pH玻璃电极的情况下，这例如涉及梯度、长期稳定性、选择性和检测极限。然而，高阻抗玻璃膜的壁厚通常被选择为非常薄，并且因此它们仅具有低机械稳定性。具有实心端子引线的离子选择性电极，也称为固态电极，是替代方案。这些包括例如搪瓷电极，诸如在已公开的专利申请DE2721939A1中或在已审查和已公开的专利申请DE2133419中所描述的。这些电极通常具有金属基体，在该金属基体上应用离子选择性的，尤其是pH选择性玻璃层。离子选择性层可以是搪瓷涂层。根据定义/标签标准，由RALDeutschesInstitutfürGütesicherungundKennzeichnunge.V.于2007年7月发布的RAL注册RAL-RG529A2，即通过完全或部分熔化基本上氧化的原材料制成的玻璃状材料，被称为搪瓷。将由此产生的无机制剂与添加剂一起以一层或多层施加到由金属或玻璃制成的工件上，并在高于480℃的温度下熔融。(离子选择性的)搪瓷层的基底成分是例如氧化硅、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁和氧化铝中的一种或多种。因此，使用这种方法被施加到金属基体上的离子选择性玻璃(例如pH玻璃)在下文中也被称为离子选择性搪瓷层，或者在对于水合氢离子特别选择的搪瓷层的情况下，被称为pH搪瓷层，以及相应的电极被称为搪瓷电极。这种搪瓷电极的特征在于高机械稳定性，并且可以通过提供覆盖探针的与过程接触的所有部分的搪瓷涂层而被卫生地设计。因此，它们可以特别有利地用于食品工业的过程和其中要执行频繁纯化的化学过程中。取决于应用领域，电位计探针的测量半电池和参考半电池可以各自被配置为不同的变体。参考半电池可以具有例如不同的传递变体，例如不同的隔膜。如所描述的，测量半电池可以具有经由流体或凝胶状内部电解质与导电放电元件接触的离子选择性膜，或者具有实心端子引线的离子选择性膜或层。在不同的变型中，测量半电池的电位形成元件可以对不同的离子类型是选择性或具有不同的交叉敏感性。这通常导致生产期间的多个探针变体，该多个探针变体在制造期间必须保持分开。这导致生产和存储的高成本。老化在探针的操作期间发生，特别是如果探针用于需要频繁清洁和/或消毒的应用中，或者其中探针在例如化学生产过程中用于监测腐蚀性测量流体的应用中。因此，取决于特定的应用和特定的探针，必须在一定的最大使用时间段之后更换探针。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电位计探针的结构，该结构将简化探针变体的产生。该目的通过一种电位计探针实现。根据本专利技术的用于测量表示测量流体中离子浓度的测量变量的电位计探针包括：探针基座，该探针基座包括传感器电路，以及两个电化学半电池，该两个电化学半电池被布置成使得半电池中的一个半电池围绕另一个半电池的至少一部分，其中，半电池中的至少一个半电池被配置为经由机械和电气接口被连接到探针基座的模块。在有利的实施例中，半电池中的一个半电池可以形成测量半电池，该测量半电池包括离子选择性膜和与离子选择性膜电接触的端子引线。另一个半电池可以形成参考半电池。通过将例如测量半电池和/或参考半电池的半电池设计为独立可管理模块，半电池模块的各种变体，例如测量半电池模块和/或参考半电池模块，可以保持可用和/或被提供，其中，不同的测量半电池模块可以是可与一个和相同参考半电池模块组合的或各种参考半电池模块可以是可与一个和相同测量半电池模块组合的。因此，电位计探针的制造商尤其可以提供不同参考半电池模块的集合和不同测量半电池模块的集合，该集合中的每个参考半电池模块可与该集合中的每个测量半电池模块组合以形成电位计测量探针。为此目的，参考半电池模块和测量半电池模块具有相同的接口，该接口彼此和/或与探针基座匹配，并且半电池模块可经由该接口彼此连接并且可与探针基座连接以形成探针。测量半电池和参考半电池与探针基座的连接可以被设计成可拆卸或不可拆卸。如果将连接设计为可拆卸，则如果必要，电位计探针的用户将可以用新的参考半电池模块和/或测量半电池模块来更换参考半电池模块和/或测量半电池模块。在一个实施例中，参考半电池可相对于测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量表示测量介质中离子浓度的测量变量的电位计探针(1、100、200)，具有：/n探针基座(4、104、204)，所述探针基座(4、104、204)包括传感器电路(5、105)；以及/n两个电化学半电池，所述两个电化学半电池被布置使得所述半电池中的一个半电池围绕另一半电池的至少一部分，其中/n所述半电池中的至少一个半电池被配置为经由机械和电气接口被连接到所述探针基座的模块。/n

【技术特征摘要】
20190614 DE 102019116287.41.一种用于测量表示测量介质中离子浓度的测量变量的电位计探针(1、100、200)，具有：
探针基座(4、104、204)，所述探针基座(4、104、204)包括传感器电路(5、105)；以及
两个电化学半电池，所述两个电化学半电池被布置使得所述半电池中的一个半电池围绕另一半电池的至少一部分，其中
所述半电池中的至少一个半电池被配置为经由机械和电气接口被连接到所述探针基座的模块。


2.根据权利要求1所述的电位计探针(1、100、200)，
其中，所述半电池中的一个半电池形成包括离子选择性膜(9、109、209)和电接触所述离子选择性膜(9、109、209)的端子引线(10、110、210)的测量半电池(2、102、202)，并且其中所述半电池中的所述另一半电池形成参考半电池(3、103、203)，并且其中，所述测量半电池(2、102、202)和/或所述参考半电池(3、103、203)各自被配置为经由机械和电气接口被连接到所述探针基座(4、104、204)的模块。


3.根据权利要求2所述的电位计探针(1、200)，
其中，所述参考半电池(2、202)相对于所述测量半电池(3、203)被布置为使得所述参考半电池(2、202)围绕所述测量半电池(3、203)的至少一部分。


4.根据权利要求2或3所述的电位计探针(1、200)，
其中，所述测量半电池(2、202)具有杆状基体(11、211)，其中，所述测量半电池(2、202)包括导电端子引线(10、210)，并且其中，所述离子选择性膜覆盖所述基体(11、211)的至少一个表面区域作为离子选择性层(9、209)并且通过所述导电端子引线(10、210)在其面向所述基体(11、211)的后侧上电接触，并且其中，所述参考半电池(3、203)至少在所述测量半电池(2、202)的纵向部分中围绕所述测量半电池(2、202)。


5.根据权利要求4所述的电位计探针(1、200)，
其中，所述参考半电池(3、203)包括壳体(13)，所述壳体(13)包围包含参考元件(16、216)的环形内部空间，所述壳体(13)具有内部管状壁和外部管状壁，并且所述测量半电池(2、202)的至少纵向部分被所述内部管状壁围绕。


6.根据权利要求2所述的电位计探针(100)，
其中，所述测量半电池(103)相对于所述参考半电池(102)被布置为以使得所述测量半电池(103)围绕所述参考半电池(102)的至少一部分。


7.根据权利要求2或6所述的电位计探针(100)，
其中，所述参考半电池(103)包括圆柱形壳体(113)，所述圆柱形壳体(113)包围包含参考元件(116)的内部空间，并且其中，所述测量半电池(102)至少在所述参考半电池(103)的纵向部分中围绕所述参考半电池(103)的所述壳体(113)。


8.根据权利要求7所述的电位计探针(100)，
其中，所述测量半电池(102)具有空心圆柱形基体(111)，所述空心圆柱形基体(111)至少部分地围绕所述参考半电池(103)，其中，所述测量半电池(102)包括导电端子引线(110)，并且其中，所述离子选...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·汉克，托马斯·威廉，马特乌斯·斯佩克，德特勒夫·维特默，曼弗雷德·亚杰拉，
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：德国;DE