CN112415064B - 制造用于电位传感器的传感器元件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造用于电位传感器的传感器元件的方法，该离子选择性传感器元件(1)具有传感器元件体(3)和布置在该传感器元件体上的至少一个玻璃层(5、9)，该方法包括：通过热喷涂方法将至少一个玻璃层(5、9)施加到传感器元件体(3)上，其中，将玻璃颗粒的粉末喷涂到传感器元件体(3)上。

Description

制造用于电位传感器的传感器元件的方法

技术领域

本发明涉及一种制造用于电位传感器的传感器元件的方法。

背景技术

电位传感器用于化学、生物化学、制药、生物技术、食品技术、水管理和用于分析测量介质，尤其是测量液体的环境测量技术等许多领域的实验室和过程测量技术中。电位传感器允许检测化学物质的活性，诸如离子活性以及液体中相关的测量变量。其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液体，诸如水溶液、乳液或悬浮液。

电位传感器通常包括测量电极和参考电极，以及用于检测测量值和进行信号处理的传感器电路。测量电极和参考电极可以被组合在测量探针中，该探针可以浸入测量液体中。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方式被连接与更高级别单元，例如测量变送器、电子操作设备、计算机或控制器进行通信。更高级别单元可用于进一步处理通过测量探针检测到的测量信号或测量值以及操作测量探针。

与测量介质接触时，测量电极形成电位，该电位是测量介质中分析物活性的函数，而参考电极则提供稳定的参考电位，该电位与分析物浓度无关。测量电路生成模拟或数字测量信号，其表示测量电极与参考电极之间的电压(电位差)，并因此表示测量介质中分析物的活性。将测量信号从测量电路输出到更高级别单元，该更高级别单元进一步处理该测量信号。也可以在测量探针的测量电路中对测量信号进行部分或完全的进一步处理。

常规电位传感器的参考电极通常被设计为第二类型电极，例如作为银/氯化银参考电极，并与测量电路导电连接。它可以包括壳体和参考元件，例如，涂覆有氯化银的银线，其布置在壳体中，并在测量操作中经由壳体中包含的参考电解质和例如膜片的电化学桥与测量流体发生电解导电和/或离子导电接触。

测量电极包括电位形成传感器元件，其根据电位传感器的类型包括离子选择性膜或层。这种测量电极的示例是离子选择性电极(ISE)。传统的离子选择性电极具有被离子选择性膜封闭并容纳与膜接触的内部电解质的壳体。离子选择性电极还包括与内部电解质接触的端子引线，也称为电位引线。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介质接触，则该膜选择性地与测量介质中包含的特定离子种类相互作用，即与分析物相互作用。改变测量介质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终端引线之间的平衡电流电压发生相对变化。这种离子选择性电极的一种特殊情况，即选择性地检测测量液体中水合氢离子活性的电极，是已知的pH玻璃电极，其包括玻璃膜作为电位形成传感器元件。此处和下文中使用的术语“离子选择性层”、“膜”或“电极”是指离子敏感层、膜或电极，其电位优选主要受例如离子类型或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。离子选择性玻璃是指适于形成这种离子选择性层、膜或电极的玻璃。pH选择性玻璃是相应的特殊的离子选择性玻璃，其适合于形成对水合氢离子具有选择性的层、膜或电极。

长期以来一直试图改进电位计传感器的测量电极的设计，以节省成本、简化制造、更高的鲁棒性和延长使用寿命为目标。一种一次又一次被采用的方法是使用固体端子引线，它不需要内部电解质接触离子选择性膜。“固体端子引线”应被理解为指电位引线，其中传感器元件体通过导电体，尤其是电子导电和/或离子导电的固体直接接触。

在WO 2018/069491 A1中描述了具有固体端子引线的离子选择性电极(也称为固定接触电极)。该电极包括具有离子选择性层的测量元件，该离子选择性层在操作期间与测量介质接触并且对于锂离子是导电的。此外，测量元件具有导电层，该导电层包括金属锂、锂-(0)合金或导电锂化合物。测量元件还包括固体电解质层，该固体电解质层被布置在离子选择性层和导电层之间。测量元件包括一系列另外的层，其用于保护含锂的导电层免受氧气或湿气的影响并与离子选择性层接触。因此，传感器元件的制造需要用于构造层堆叠的一系列单独步骤，并且相应地是复杂的。

在教科书H.Galster的“pH-Messung-Grundlagen，Methoden，Anwendungen，”[pH测量-基本原理、方法、应用、设备]，VCH VerlagsgesellschaftmbH，Weinheim，1990年，第135-136页中描述了一些其他为电极提供固体端子引线的方法。这些方法之一是由所谓的搪瓷电极形成的，搪瓷电极通常由多个不同成分的层构成，最上层由作为搪瓷层生产的pH选择性玻璃层形成。

搪瓷电极的特点是很高的机械稳定性，并且可以通过提供覆盖探针与过程接触的所有部分的搪瓷涂层进行卫生设计。因此，它们可以尤其有利地用于食品工业的过程和需要频繁纯化的化学过程中。

搪瓷电极的两个示例在上述教科书中由H.Galster给出。在第一示例中，绝缘搪瓷层被布置在铁基板上，银层被布置在绝缘搪瓷层上，并且pH选择性搪瓷层被布置在银层上。在该示例中，银层用作固体电端子引线。在第二示例中，将Pt/Pd层施加到镁橄榄石的陶瓷基板上，在其上施加CuO/FeO的粘合氧化物层，并且在其上施加MacInnes玻璃的pH选择性搪瓷层。通过厚膜技术施加各个层。根据丝网印刷工艺施加最终的离子选择性层。为此，使用带有合适粘合剂的磨碎的MacInnes玻璃浆，然后在850℃下烘烤。

像离子选择性搪瓷层一样，也可以通过施加包含绝缘玻璃和粘合剂的玻璃颗粒的搪瓷制剂(也称为釉浆)，然后烧结来产生其他绝缘搪瓷层，诸如Galster提到的那些。

从现有技术已知的用于电位传感器的这些传感器元件的制造相对复杂，并且需要一些或甚至多个单独的制造步骤。在通过搪瓷工艺产生离子选择性或绝缘玻璃层的情况下，所施加的釉浆的所需烧制还导致传感器元件的其余成分，例如，位于要形成的搪瓷层下面的层的热负荷。这限制了用于传感器元件的材料的选择和/或增加了使用这种生产方法在批量生产中制造的传感器元件的报废率。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于电位计传感器的带有固体端子引线的传感器元件的简单且安全的制造方法。

该目的通过根据本发明的制造用于电位传感器的传感器元件的方法及其有利实施例实现。

根据本发明的用于制造具有传感器元件体和布置在传感器元件体上的至少一个玻璃层的离子选择性传感器元件的方法，包括通过将玻璃颗粒粉末喷涂到传感器元件体上的热喷涂方法将至少一个玻璃层施加到传感器元件体上。

在通过热喷涂方法制造玻璃层时，将玻璃颗粒喷涂到待涂覆的表面上并在此处形成所需的玻璃层。因为至少一个玻璃层不是通过通常需要多个步骤的常规搪瓷工艺来生产，而是通过热喷涂方法来生产的，所以减少了所需的制造步骤数。当使用热喷涂方法时，省去搪瓷釉浆的制造，所述搪瓷釉浆包含用于通过搪瓷形成玻璃层的玻璃颗粒以及粘合剂和可选的其他添加剂。与常规的搪瓷工艺相比，这不仅简化了制造工艺，而且还具有另一个优点，即，确保通过本发明的方法产生的玻璃层不含残留在玻璃层中的粘合剂或其他添加剂的残留物。

在热喷涂方法中，玻璃颗粒在施加期间在撞击待涂覆的表面之前例如在火焰或等离子中熔化或熔融。因此，与在施加搪瓷釉浆之后具有额外的烧结步骤的常规的搪瓷方法相比，大大降低了涂层表面和整个传感器元件上的热负荷。

借助于合适的施加方法，并且在必要时在施加玻璃层时使用掩模，根据本发明的方法还允许实现传感器元件和/或玻璃层的复杂几何形状。热喷涂方法允许均匀喷涂具有可定义的孔隙率和层厚的甚至是复杂的结构，尤其是在自动化或部分自动化的传感器元件批量生产中。

根据本发明的方法使得可以生产具有感测功能的玻璃层，例如，离子选择性玻璃层，但也可以生产绝缘玻璃层，例如，这些玻璃层用于保护电气或电子组件免受液体污染或机械稳定传感器元件。

现有技术中已知的热喷涂方法经常用于生产金属或陶瓷层。在J.Zhan等人的“Study on the corrosion mechanism of HVOF silicate glass coating in 36％HCland 10mol/L NaOH solution(36％HCl和10mol/L NaOH溶液中的HVOF硅酸盐玻璃涂层的腐蚀机理的研究)”，Optoelectronics and Advanced Materials–Rapid Communications(光电和先进材料–快速通信)，2010年8月，第8期，第4卷，第1170-1173页中描述了高速氧燃料喷涂(HVOF)在生产用于腐蚀防护的硅酸盐玻璃层中的适用性。

在一种可能的实施例中，至少一个玻璃层可以是离子选择性的，尤其是pH选择性的玻璃层。在这种情况下，该方法中可以使用离子选择性或pH选择性玻璃的玻璃颗粒的粉末。

传感器元件体可以具有导电的表面区域，其中至少一个玻璃层被直接施加到导电的表面区域上。导电表面区域可以是例如传感器元件体的导电组件的表面，例如，传感器元件体的导电涂层。如果至少一个玻璃层是离子选择性的，尤其是pH选择性的玻璃层，则导电表面区域可以用作传感器元件的固体端子引线。在另一实施例中，传感器元件体可以基本上完全由导电材料组成。

导电表面区域可包括例如金属、金属合金、导电陶瓷、例如石墨、玻璃碳或碳纤维的基于碳的导电体、有机导电体或导电聚合物。由于当通过热喷涂方法生产玻璃层时热能输入低，因此根据本发明的方法还允许使用热稳定性较差的材料，诸如聚合物或有机化合物，作为在离子选择性玻璃层上形成电势的端子引线。

在另一实施例中，制造传感器元件的方法包括通过热喷涂方法将另一玻璃层施加到传感器元件主体上，使得另一玻璃层覆盖至少一个玻璃层的至少一个边缘区域以及与该边缘区域邻接的传感器元件体的表面区域。这种另一玻璃层用作外壳和保护层，以防止液体通过离子选择性玻璃层和传感器元件体之间的界面渗透。此处使用的玻璃可以是绝缘的非离子选择性玻璃。

在该方法的替代实施例中，传感器元件可以具有覆盖传感器元件体的导电表面区域的离子选择性的，尤其是pH选择的层，其中，通过热喷涂方法施加的至少一个玻璃层是电绝缘玻璃的层。这样的层可以例如用传感器元件的感测功能使离子选择性层的边缘区域绝缘。这样的层也可以是用于传感器元件的导电区域或用于传感器元件的部分之间的接触点和界面的绝缘涂层。离子选择性层可以但不必通过热喷涂方法施加到传感器元件体。

对于这里描述的所有实施例，火焰喷涂、电弧喷涂、爆轰喷涂、激光喷涂或等离子喷涂都可以作为热喷涂方法。例如，可以使用以下方法之一：大气等离子喷涂(APS)、真空等离子喷涂(VPS)或高速氧燃料喷涂(HVOF)。

为了生产玻璃层的某些期望的几何形状，可以在施加玻璃层期间通过掩模覆盖传感器元件体的表面的部分区域。

可选地，玻璃层可以在施加之后进行热处理，尤其是在400至1000℃之间的温度下被热处理。

本发明还包括通过根据上述实施例之一的方法制造的传感器元件。通过热喷涂方法施加的传感器元件的玻璃层具有微观结构，该微观结构不同于通过熔融、上釉或搪瓷施加的玻璃层的微观结构。由于玻璃颗粒在射流中的熔化以及当颗粒撞击表面时作用在颗粒上的力，所生产的玻璃层可以具有例如均匀玻璃成分的隔离的扁平或层状区域，在这些区域之间形成晶界和/或孔。这些例如可以在扫描电子显微镜图像上看到。在所生产的层中，孔与玻璃的体积比有利地小于5％。

如上所述，传感器元件可以具有离子选择性的，尤其是pH选择性的玻璃层。这可以通过热喷涂方法施加到传感器元件的传感器元件体上。在该实施例中，传感器元件适合用作电位计传感器中的测量电极，用于测量离子浓度或pH值。

在有利的实施例中，传感器元件包括可以连接到电位传感器电路的前置放大器和/或阻抗变换器。前置放大器的一个输入可以被连接到传感器元件的导电电位端子引线，例如，已经提到传感器元件体的导电表面，其与离子选择性的，尤其是pH选择的玻璃层接触；第二输入可以处于壳体电位或传感器电路的虚拟地作为参考电位。例如，如果传感器元件是电位传感器的组件，例如，pH传感器，在该pH传感器中传感器元件用作测量电极，此外pH传感器还具有参考电极和传感器电路，该传感器电路被配置为检测测量电极和参考电极之间的电压并根据该电压生成测量信号，则前置放大器或阻抗变换器可用于增加测量信号的信噪比。如果离子选择性层具有高阻抗，则这是特别有利的。

前置放大器可以被布置在传感器元件体内的空腔中或布置在至少部分地包围传感器元件体的壳体中，或者布置在至少部分地包围传感器元件体的护套中，该壳体或护套例如可以形成为由电绝缘玻璃制成的玻璃层。

本发明还涉及一种制造电位传感器(例如，pH传感器)的方法，包括：

通过根据上述实施例之一的方法制造离子选择性的，尤其是pH选择性的传感器元件，其中该传感器元件具有离子选择性的，尤其是pH选择性的层和与离子选择性的，尤其是pH选择性的层接触的固体端子引线，

将固体端子引线连接到传感器电路，

将参考电极连接到传感器电路，

其中，传感器电路被配置为检测固体端子引线与参考电极之间的电压，并输出取决于检测到的电压的测量信号。

固体端子引线用于耗散在与测量介质接触的离子选择性层上形成的电位，并且可以包括电子导电和/或离子导电的固体，例如，以层、带状导体和/或导线的形式。固体端子引线可以被配置为传感器元件的传感器元件体的导电表面区域或与导电表面区域接触。

固体端子引线可以经由被布置在传感器元件上方或内部的前置放大器或阻抗变换器连接到传感器电路。

本发明还包括具有根据上述实施例之一的传感器元件的电位传感器，例如，用于pH测量或用于测量特定类型离子的浓度。传感器元件可以根据在此描述的方法来制造。电位传感器可以根据上述的制造电位传感器的方法来制造。

附图说明

下面基于在附图中示出的示例性实施例进一步详细地说明本发明。

以下示出：

图1是根据第一示例性实施例的用于电位传感器的传感器元件的示意性纵向截面图；

图2是用于将玻璃层施加到传感器元件体的导电区域上以便制造传感器元件的方法的示意图；

图3是具有根据第一示例性实施例(图1)的传感器元件的电位传感器的示意性纵向截面图；

图4是根据第二示例性实施例的用于电位传感器的传感器元件的示意性纵向截面图；以及

图5是根据第三示例性实施例的具有传感器元件的电位传感器的示意性纵向截面图。

具体实施方式

图1以纵向截面示意性地示出根据第一示例性实施例的用于电位传感器的传感器元件1。传感器元件1具有呈杆状导电体形式的传感器元件体3。在本示例中，导电体由金属或金属合金制成。离子选择性玻璃层5被布置在传感器元件体3的前端区域中。在本示例中，该玻璃层5由离子选择性玻璃，例如，钠或pH选择性玻璃，例如MacInnes玻璃、康宁015玻璃或任何从US 3,458,422已知的玻璃构成。在US3,458,422中提到的玻璃包含一定比例的Li₂O并且不含Na₂O，使得pH测量与这些玻璃之一的传感器层的交叉敏感性降低。离子选择性玻璃层5旨在与测量介质接触，以电位地确定玻璃层5对其具有选择性的离子种类在测量介质中的活性。在当前情况下，离子的类型为水合氢离子。在替代实施例中，也可以使用对其他离子具有选择性的玻璃，例如钠或钾选择性玻璃。经由传感器元件3和也与测量介质接触的稳定电位处的参考电极之间的接触点7测量的电压是离子活性的度量，并且也很好地近似了测量介质中的离子浓度。如果离子选择性玻璃层5如此由pH选择玻璃形成，则该电压相应地是被测介质的pH的因素。

此外，传感器元件1具有护套9，其在本示例中由电绝缘的玻璃层形成。可替代地，护套也可以由聚合物形成。它紧密地包围传感器元件体3和离子选择性玻璃层5的边缘区域，使得没有液体，尤其是没有浸入传感器元件1以进行测量的测量介质到达导电的传感器体3。

在本示例中，离子选择性玻璃层5通过热喷涂法被施加到传感器元件体3。下面参考图2所示的示意图来描述该方法。该草图示出了传感器元件体3，该传感器元件体3具有导电表面11，该导电表面在此被构造为金属或金属合金层。由离子选择性或pH选择性玻璃制成的玻璃层5可以通过热喷涂法被施加到传感器元件体3的表面11上。为此目的，借助于经由管线14供应的工艺气体，将经由供应管线15供应的离子选择性玻璃颗粒的粉末在燃烧器13中加热，至少部分熔融并在射流17中雾化，并喷涂到表面11上。熔融的、液体或面团状的颗粒在那里固化并形成离子选择性玻璃的封闭层。

可选地，在预备步骤中，可以对待涂覆的表面11进行预处理，例如清洗或粗糙化，以确保离子选择性层5的更好的粘附性。

可以使用掩模来创建离子选择性层5的特定几何形状。在本示例中，在施加离子选择性层5的过程中，通过掩模19来屏蔽导电表面11的区域。由于屏蔽而未被覆盖的表面11的该区域21可以用于电接触导电表面11。

例如，在等离子流中达到高热能的大气等离子喷涂可以被认为是合适的热喷涂方法。

代替金属或金属合金层，导电表面也可以由导电聚合物、导电陶瓷，基于碳的导电层或导电有机化合物形成。由于在热喷涂中输入到涂层表面的热量小，因此也可以使用比金属或陶瓷热稳定性差的材料。导电表面11用作通过在此描述的方法制造的传感器元件的固体端子引线，从而消散了在与测量介质接触的离子选择性玻璃层5处形成的电位。导电表面不必一定由传感器元件体3的涂层形成。在替代实施例中，导电表面可以是传感器元件体的未涂覆表面，其由导电材料，诸如图1所示的传感器元件体3组成。在这种情况下，传感器元件体3本身用作固体端子引线。

图1中所示的传感器元件1的护套9也可以通过热喷涂施加玻璃层而完全类似于离子选择性玻璃层5来生产。但是，它也可以由聚合物或陶瓷，例如通过注模工艺来生产。护套9也可以通过熔融玻璃或通过常规的上釉或搪瓷工艺来生产。

在另一替代实施例中，可以通过常规方法，例如通过上釉或搪瓷将离子选择性层5施加到传感器元件体3的导电表面区域，而通过热喷涂法将护套9生产为玻璃层。

图3示出了电位传感器100的示意性纵向截面图，该电位传感器100用于测量分析物离子的活性或浓度或与其有关的测量变量，例如pH值，其中以图1所示的传感器元件1为测量电极和参考电极23。

如已经参考图1所描述的，传感器元件1具有由金属或金属合金形成的导电传感器元件体3，并且在其上离子选择性层5被布置在旨在用于与测量介质接触的前侧的区域中。离子选择性层5的边缘区域和传感器元件体3的后部区域被绝缘玻璃的护套9覆盖。以导电的方式将导电的传感器元件体3连接到传感器电路25的触点7被引导穿过护套9。在本示例中，离子选择性层5和护套9被实施为玻璃层，该玻璃层已经通过热喷涂方法生产。

参考电极23可以被设计作为第二类型的常规电极，例如作为银/氯化银电极。在这里示出的示例中，它包括管状壳体27，该管状壳体27在护套9的区域中包围传感器元件1的一部分，并且在其面对测量介质的前端处通过环形膜片29封闭。膜片29可以例如由例如PTFE的塑料或例如ZrO₂陶瓷的多孔陶瓷形成。在护套9和壳体27之间形成的环形腔室包含参考电解质，例如，KCl溶液；参考元素31，例如涂覆有氯化银的银电极浸入其中。代替膜片，参考电极23也可以具有另一桥，该桥在参考电解质和测量介质之间建立离子导电和/或电解接触。包含参考电解质的环形腔室在其后侧例如通过浇铸或粘合而封闭。参考元件31通过参考电极23的封闭的后侧导电地连接到传感器电路25。

传感器电路25被布置在传感器100的电子壳体33中，其与参考电极23和传感器元件1连接。传感器电路25被配置为当膜片29和离子选择性层5与测量介质接触时检测在传感器元件1和参考电极23之间产生的电压。该电压取决于存在于离子选择性层5上的分析物离子的活性。传感器电路25可以被配置为生成表示检测到的电压的测量信号并将其输出到例如连接到传感器电路25的测量换能器并处理该测量信号，并使用预定的校准功能从中确定分析物离子的离子浓度的测量值。如果分析物离子是水合氢离子，则可以将测量值确定为pH值。传感器电路25还可以被配置为确定测量值并且经由接口35将其输出到测量换能器或另一操作或显示设备。

图4示意性地示出用于电位传感器的传感器元件1的另一示例性实施例。该传感器元件1具有由陶瓷或玻璃陶瓷制成的传感器元件体3，在该传感器元件体3上布置有由导电体，例如，金属，诸如银或铜，形成的导电层。该层形成传感器元件体3的导电表面11。它可以由接合、粘合或以其他方式固定到陶瓷或玻璃陶瓷的小板或由箔形成。该层也可以通过化学或物理沉积方法形成。孔37被布置在传感器元件体3中，导电层可以经由孔37经由触点7与传感器元件1的后侧电接触。传感器元件体3的陶瓷例如可以是氧化锆陶瓷或氧化铝陶瓷。

通过参照图2描述的热喷涂方法施加的由离子选择性玻璃制成的并用作传感器层的离子选择性玻璃层5被布置在传感器元件体3的导电表面11上。导电表面11接触离子选择性玻璃层5作为固体端子引线。它可以导电地连接到电位传感器电路，从而传感器元件1形成电位传感器的测量电极。由传感器元件体3和离子选择性层5形成的单元被嵌入在由玻璃制成的护套9中，该护套9也覆盖离子选择性玻璃层5的边缘区域，从而使传感器元件体3和离子选择性玻璃层5之间的界面与测量介质绝缘。

包括在此示出的作为测量电极的传感器元件1的电位传感器可以具有参考电极，该参考电极也由层堆叠形成并且其电位端子引线被设计为固体端子引线。两个电极都可以被布置在共同的基体上，例如，电路板或电绝缘陶瓷，例如基于氧化锆或氧化铝的玻璃陶瓷，并经由例如在基体上延伸的条形导体的电线连接到传感器电路。以这种方式，可以实现非常紧凑的电位传感器。

在替代实施例中，传感器元件可以包括前置放大器和/或阻抗变换器，其用于增加传感器元件或带有传感器元件的电位传感器的测量信号的信噪比。如果玻璃层5具有高阻抗，则在靠近离子选择性玻璃层5的信号路径中集成前置放大器是特别有利的。

图5示意性地示出电位传感器101的示例性实施例，该电位传感器101具有传感器电路25、参考电极23和具有集成前置放大器40的作为测量电极的传感器元件1。传感器元件1具有包围空腔41的传感器元件体3。在传感器元件体3的外侧上，传感器元件主体3具有导电表面11，其可以由导电材料的涂层形成。孔37被布置在包围空腔41的传感器元件体3的壁中，导电表面可以通过其与空腔41电接触。用作传感器层的pH选择性玻璃的离子选择性玻璃层5被布置在导电表面11上方，并且通过如参照图2所述的热喷涂方法施加。导电表面11接触离子选择性玻璃层5，从而形成用于形成在与测量液体接触的玻璃层5上的电势的固体端子引线。例如玻璃的绝缘材料的护套9至少包围离子选择性玻璃层5、导电表面11和传感器元件体3之间的界面，并保护它们不被液体渗透。

前置放大器40被布置在传感器元件体3内的空腔41中。前置放大器40的电源(未示出)、前置放大器40的参考电位输入42和输出43通过传感器元件体3的壁从空腔41中引出。前置放大器40的信号输入44经由触点7被连接到导电表面11。电源和信号输出43可以被连接到电位传感器101的传感器电路25，该传感器电路25被配置为向前置放大器供电并检测表示参考电极23和传感器元件1之间电压的测量信号。参考电位输入42被连接到壳体地或电源的虚拟地。

在替代实施例中，可以将前置放大器布置在护套9中。如果将前置放大器布置成尽可能靠近离子选择性玻璃层5，则是有利的。

Claims (15)

1.一种制造用于电位传感器的离子选择性传感器元件(1)的方法，所述传感器元件(1)具有传感器元件体(3)和布置在所述传感器元件体(3)上的至少两个玻璃层(5、9)，所述方法包括：

通过热喷涂方法将至少一个离子选择性玻璃层(5)施加到所述传感器元件体(3)上，其中，将玻璃颗粒的粉末喷涂到所述传感器元件体(3)上，随后通过热喷涂方法将另一玻璃层(9)施加到所述传感器元件体(3)，使得所述另一玻璃层(9)在面对测量介质的区域和所述传感器元件体(3)的表面区域上覆盖所述至少一个离子选择性玻璃层(5)。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述至少一个离子选择性玻璃层(5)是pH选择性的玻璃层(5)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，所述传感器元件体(3)具有导电表面区域(11)，并且其中，所述至少一个玻璃层(5)被直接施加到所述导电表面区域(11)。

4.根据权利要求3所述的方法，

其中，所述导电表面区域(11)包括金属、金属合金、半导体、导电陶瓷、导电氧化材料、有机导电体或导电聚合物。

5.根据权利要求1或2所述的方法，

进一步包括：通过热喷涂方法将另一玻璃层(9)施加到所述传感器元件体(3)，使得所述另一玻璃层(9)覆盖所述至少一个玻璃层(5)的至少一个边缘区域以及与所述边缘区域邻接的所述传感器元件体(3)的表面区域。

6.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述传感器元件(1)具有覆盖所述传感器元件体(3)的导电表面区域的离子选择性层，并且其中，通过热喷涂方法施加的所述至少一个玻璃层(9)是电绝缘玻璃层。

7.根据权利要求6所述的方法，

其中，所述离子选择性层是pH选择性层(5)。

8.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，所述热喷涂方法为以下方法中的一个：等离子喷涂、电弧喷涂、火焰喷涂、爆轰喷涂或激光喷涂。

9.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，在施加所述玻璃层(5、9)期间，所述传感器元件体(3)的表面的一部分区域通过掩模(19)覆盖。

10.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，所述玻璃层(5、9)在施加后被热处理。

11.根据权利要求10所述的方法，

其中，所述玻璃层(5、9)在施加后在400℃至1000℃之间的温度下被热处理。

12.一种通过根据权利要求1至11中的任一项所述的方法制造的传感器元件(1)。

13.根据权利要求12所述的传感器元件(1)，

其中，所述传感器元件(1)包括能够连接到传感器电路(25)的前置放大器(40)。

14.根据权利要求13所述的传感器元件，

其中，所述前置放大器(40)被布置在所述传感器元件体(3)的空腔(41)中，或被布置在至少部分包围所述传感器元件体(3)的壳体或至少部分包围所述传感器元件体(3)的护套中。

15.一种制造电位传感器(100)的方法，包括：

通过根据权利要求1至11中的任一项所述的方法制造离子选择性传感器元件(1)，其中，所述传感器元件(1)具有离子选择性层(5)和与所述离子选择性层接触的固体端子引线，

将所述固体端子引线连接到传感器电路(25)，

将参考电极(23)连接到所述传感器电路(25)，

其中，所述传感器电路(25)被配置为检测所述固体端子引线与所述参考电极(23)之间的电压，并输出取决于检测到的电压的测量信号。