DE10156098A1

DE10156098A1 - Mehrfachsensorsystem

Info

Publication number: DE10156098A1
Application number: DE2001156098
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2003-05-28

Description

Es ist bekannt (Patent Nr. 198 54 651), dass mittels ionenselektiver Elektroden im Bypassverfahren Inhaltsstoffe, wie zum Beispiel die Wasserhärte, überwacht und bestimmt werden kann. Kennzeichnend für das Verfahren ist, dass ein Sensorsystem mit einem Membransystem eingesetzt wird, welches durch eine vorgeschaltete Kalibrier- und Steuereinheit geeicht werden muss. Damit ist der gerätetechnische Aufwand mit Ventilen und Steuereinheiten sehr groß. Weiterhin kann während der Kalibrierprozesse eine Messung bzw. Überwachung nicht durchgeführt werden.
Diese Nachteile können durch ein Mehrfachsensorsystem ausgeglichen werden, indem mindestens zwei oder mehr ionenselektive miniaturisierte Membransysteme gleichzeitig messen. Dieses kann nur erfolgen, wenn zwei oder mehrere Membransysteme räumlich so angeordnet sind, dass jedes Membransystem des Mehrfachsensorsystems mit einer stoffspezifischen Konzentration ständig in Kontakt ist und die sich damit einstellenden Widerstandverhältnisse der Membransysteme einen elektrischen Spannungsvergleich über die verschiedenen Stoffkonzentrationen zulassen. Damit dieses möglich wird ist kennzeichnend für das Mehrfachsensorsystem, dass nur ein Referenzsystem elektrisch aktiv ist, was aber analytisch mit den verschiedenen Stoffkonzentrationen in Kontakt ist.
Entsprechend dieses grundsätzlichen Aufbaues kann das Mehrfachsensorsystem gleichzeitig verschiedenen Stoffkonzentrationen bewerten ohne mittels sequentielle verschiedener Stoffkonzentrationen für ein Sensorsystem zur Bewertung zu kommen.
Das Mehrfachsensorsystem 4 bestehend aus einem Referenzsystem 4c und zwei ionenselektiven Membransystemen 4a und 4b sowie den elektrischen Ableitkontakten 5a bis 5c ist in einem Rohrsystem 1 so integriert, daß das Membransystem 4b und das Referenzsystem 4c in der umfließenden Flüssigkeit 2 getaucht ist und an den Ableitkontakten 5a und 5b eine Spannung entsprechend der Stoffkonzentration der Flüssigkeit 2 abgegriffen werden kann. Weiterhin ist das Membransystem 4a und die Referenz 4c mit einer festen Kammer 3 umgeben die verhindert, daß eine definierte Stoffkonzentration der Flüssigkeit 3a sich mit der undefinierten Stoffkonzentration der Flüssigkeit 2 vermischen kann. An den Ableitkontakten 5a und 5c kann eine Spannung abgegriffen werden, die der definierten Stoffkonzentration der Flüssigkeit 3a entspricht.
Durch den ständigen Spannungsvergleich 5b und 5c in Bezug zu 5a kann die Änderungen der undefinierten Stoffkonzentration 2 zu der definierten Stoffkonzentration 3a bewertet werden. Damit ist es möglich im Probenstrom ständig erhöhte bzw. verringerte Stoffkonzentration der Flüssigkeit 2 zu überwachen und entsprechend der Über- bzw. Unterschreitung gegenüber der definierten Stoffkonzentration 3a mittels einer nachgeschalteten Elektronik zu signalisieren.
Unter Verwendung verschiedener stoffspezifischer Membransysteme, wie Calzium, Magnesium, Nitrat, Ammonium, Wasserstoff, etc. können einfache Grenzwertüberwachungen von Stoffkonzentartionen zu vorgegeben Grenzwertkonzentrationen, die sich in den angeschlossenen Kammern des Mehrfachsensors befinden realisiert werden. Dabei kann das System direkt in das Rohrsystem der zu überwachenden Flüssigkeit integriert werden.
Anwendungen könnten Warnsysteme für Nitrat- oder Ammoniumüberschreitungen zu vorgegebenen Grenzwerten im Trink- oder Abwasser sein. Weiterhin könnten Härteüberschreitungen zu vorgegeben Wasserhärten in Speise- oder Kreislaufwässern signalisiert werden. In pH definierten Kreislaufwässern können vorgegebene Über- bzw. Unterschreitungen ständig überwacht und signalisiert werden.

Claims

Die Erfindung betrifft eine Konstruktion für ein Mehrfachsensorsystem, welches sich durch mindestens zwei oder mehr ionenselektiven Membransystemen und nur einem Referenzsystem auszeichnet.
Weiterhin wird ein Membransystem des Mehrfachsensors von der veränderlich zu überwachenden Flüssigkeit frei umflossen und die anderen Membransysteme besitzen eine konstante Konzentration des gleichen Stoffes, welche nicht von der veränderlichen Flüssigkeit umflossen bzw. durchmischt werden. Weiterhin zeichnet sich das System nur durch ein Referenzsytem aus, welches analytisch mit allen Membransystemen in Kontakt ist und nur über eijne Ableitelektrode verfügt. Damit zechnet sich das Referenzsignal als Basispotential für alle Membransysteme aus
Jedes Membransystem n - 1 mit n > 1 ist von einer abgeschlossenen Kammer bzw. System umgeben, welches die in den Kammern bzw. Systemen zugeordnete definierte Stoffkonzentration der Flüssigkeiten zu den anderen Flüssigkeiten nicht vermischen läßt.
Durch Zuordnung der Stoffkonzentrationen in den abgeschlossenen Kammern bzw. Systemen und den damit korrelierenden Spannungen, kann durch Spannungsvergleich mit der veränderlichen Stoffkonzentration des umfließenden Membransystems eine Konzentrationsüber- bzw. unterschreitung bewertet werden.
Weiterhin ist kennzeichnend für das Gesamtmeßsystem, daß sich die Flüssigkeiten in den einzelnen Membransystemen sowie die zu überwachende Probenflüssigkeit im wesentlichen nur durch die zu überwachenden Stoffkonzentration unterscheidet.
Entsprechend verschiedener Membransysteme können unterschiedliche Stoffarten unterschieden werden, wie z. Bsp: Wasserstoff, Ammonium, Nitrat, Calzium, etc.