155700. lajstromszámú szabadalom • Jelátalakító elektrokémiai mérőcellákhoz
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGALATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1966. XII. 01. (ME—822) Közzététel napja: 1968. IX. 25. Megjelent: 1970. III. 28. 155700 •V,,. /.-'iiíf!* Szabadalmi osztály:' 21 d2 10—14 Nemzetközi osztály: H 02 m Decimái osztályozás: Feltaláló: Száméi Ferenc oki. villamosmérnök, tud. munkatárs, Budapest Tulajdonos: Méréstechnikai Központi Kutató Laboratórium, Budapest Jelátalakító elektrokémiai mérőcellákhoz A találmány tárgya jelátalakító, elektrokémiai mérőcellákhoz, különösen oldotl; oxigén koncentráció mérésénél. A korszerű, olyan vegyipari folyamatoknál, amelyeknél a folyadékban oldott oxigén koncent- 5 rációjától is függ a folyamat hatásfoka, gazdaságossága, megkövetelik az oldott oxigén koncentrációjának folyamatos, műszeres mérését. Példaképpen említjük az antibiotikumok gyártásánál a fermentációs folyamatokat, ahol a penészgom- 10 bák szaporítása meghatározott oxigén koncentrációjú tápoldatban történhet optimálisan. Egy más területű példát említve, a halastavak oxigén koncentrációját is bizonyos minimális érték felett kell tartani. 15 Az oldott oxigén műszeres méréséhez leghasználatosabb és legjobban bevált mérőérzékelő az űri'. Clark-féle mérőcella. Ez arany és ezüst elektródot tartalmaz, amelyek között az elektromos vezetést káliumklorid oldat biztosítja. Az 20 elektród rendszert vékony műanyag, célszerűen teflon fólia választja el a mérendő folyadéktól úgy, hogy a folyadék sem az elektródokkal sem az elektrolittal nem érintkezik. Az oldott oxigén viszont átdifundál a fólia mikropórusain és ezt 25 érzékeli az elektród rendszer. Az elektródok kivezetéseire megfelelő polaritással 0,7—0,8 V egyenfeszültséget kapcsolnak. Az 1. ábra mutatja, hogyan függ a mérőcellán átfolyó áram értéke egyidejűleg a feszültség ér- 30 tekétől és a folyadék mgramm/liter-ben kifejezett oxigén koncentrációjától. Az abszcisszára az elektródokra kapcsolt U egyenfeszültséget mértük fel voltokban, míg az ordinátán a mérőcellán átfolyó I áramot jxA-ban jelöltük. A görbék paramétere a mg/l-ben megadott K koncentrációja. Látható, hogy a 0,7—0,8 V feszültség tartományon belül az átfolyó áram gyakorlatilag csak a koncentrációtól függ és ezzel lineáris összefüggésben van, ugyanis ezen tartományban a görbék emelkedése (meredeksége) igen kis értékű, csak a rajzon a szemlélhetőség kedvéért túloztuk. Az ábrázolt összefüggés állandó, pl. 20 °C hőmérsékleten érvényes, ugyanis a jeláram erősen hőmérsékletfüggő. Az elválasztó teflon fólia vastagságától és minőségétől függően a jeláram 1 °C hőmérséklet növekedés hatására a mindenkori értékének 4—5%-val nő, tehát a függés exponenciális jellegű. A kellő mérési pontosság biztosítása érdekében, vagy a mérendő folyadékot kell termosztálni, vagy elektronikus hőmérséklet kompenzációt kell alkalmazni. Az első megoldás költséges és alkalmazása esetenként nehézségekbe is ütközhet, ezért az utóbbi megoldás célszerű. Az elektronikus kompenzáció úgy történik, hogy az érzékelő áramával arányos áramot bocsátunk át termisztoron, amelynek érzékenysége azonos a mérőcella. hőmérséklet függésével, csak ellenkező előjelű. így például, ha a cella árama változatlan koncentráció mellett 1 °C 155700
