DE4040332A1 - Verfahren und sensor zur messung der elektrolytischen leitfaehigkeit von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der elektro­ lytischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten sowie einen dafür speziell ge­ stalteten Sensor.

Sensoren bzw. Anordnungen zur Messung der elektrolytischen Leitfähigkeit gibt es in vielfältigsten Ausführungen, jedoch ist der Preis dieser bis­ her verwendeten Sensoren für einen breiten Einsatz in Industrie und Wirt­ schaft relativ hoch. Ebenso ist die Handhabung oft an Eichlösungen und die Einsatzgebiete an verschiedene Meßwertaufnehmer gebunden, und für einen Meßwertaufnehmer ist meist ein komplettes Gerät erforderlich.

Doch gerade bei der Überwachung von Prozessen und in einer Zeit des stei­ genden Umweltbewußtseins ist es notwendig, billige und wartungsfreie Meß­ anordnungen zur Messung der elektrolytischen Leitfähigkeit zu besitzen, da durch sie eine viel umfassendere Prozeßkontrolle möglich ist und sich auch letztenendes durch ihren Preis völlig neue Perspektiven des Einsatzes ergeben, vor allem auf dem wichtigen Gebiet des Umweltschutzes.

Zum Stand der Technik darf als Überblick auf die Veröffentlichung von Rommel "Konduktometrische Meßverfahren", AMA-Seminar, Friedrichsdorf, Sep­ tember 1987 verwiesen werden. Im übrigen ist auf die DE-PS 35 17 772 zu verweisen, die ein Verfahren zur Messung der elektrolytischen Leitfähig­ keit von Flüssigkeiten betrifft. Dazu gilt zusammenfassend folgendes:.

Als Meßwertaufnehmer sind verschiedene geometrische, räumlich angeordnete Elektroden bekannt, deren Oberfläche meistens aus Graphit oder platinier­ tem Platin bestehen. Graphit besitzt den Nachteil, daß es kompliziert ist, sehr kleine Elektrodenstrukturen daraus herzustellen, und daß es chemisch gesehen keine hohe Beständigkeit aufweist. Die bekannten Elektroden aus Platin müssen zur Vermeidung von Polarisationserscheinungen platiniert werden und daraus folgend besteht die Gefahr der schnellen Verschmutzung der platinierten Schicht, und die Notwendigkeit, die Oberfläche regel­ mäßig nachzuplatinieren und vor Austrocknung zu schützen. Einen hohen Auf­ wand fordert auch die mechanische Positionierung und Justierung der Elek­ troden in einem definierten Abstand zueinander.

Die bekannten meßtechnischen Verfahren zur Erfassung der Leitfähigkeit von Flüssigkeiten beruhen hauptsächlich auf der Impedanzmessung in Brük­ kenschaltungen, die jedoch einen beträchtlichen Aufwand an Kompensations­ maßnahmen erfordern und keine hohe Genauigkeit erreichen. Nach EP-A 00 10 823 wird eine Leitfähigkeitsmeßzelle mit einem Kondensator als RC-Glied geschal­ tet und erzeugt eine Frequenz in Abhängigkeit der Leitfähigkeit. Weitere Vorschläge gibt es für induktive Verfahren (DE-A 28 22 943), die jedoch hohen materiellen Aufwand erfordern.

Die hier angeführten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß es durch die Verwendung von Wechselgrößen zu Phasenverschiebungen und Überlagerungen kommt und daß sie empfindlich auf äußere Störfelder reagieren.

Bei der DD-A 1 08 602 werden zur Leitfähigkeitsmessung nicht wechselnde Stromimpulse genutzt, die die mit einem RC-Glied beschaltete Leitfähig­ keitsmeßzelle aufladen, wobei die gespeicherte Energie dann ein Maß für die Leitfähigkeit ist. Allerdings kommt es hierbei zu chemischen Reaktio­ nen an den Elektroden und zum Stoffumsatz der Lösungen.

In der DD-A 2 21 562 wird eine Anordung beschrieben, bei der Sägezahnim­ pulse auf die Meßzelle geprägt werden und bei einem vorgegebenen Spitzen­ strom die Spannung über die Zelle gemessen wird. Es treten aber auch bei einem Sägezahnimpuls Polarisationseffekte und Phasenverschiebungen auf, und bei hohen Leitfähigkeiten ist auch mit diesem Verfahren keine hohe Genauigkeit erreichbar. Das in DE-A 35 17 772 beschriebene Verfahren, eine Rechteckspannung an die Zelle anzulegen und dann durch aufwendige Optimierungsverfahren den Zeitpunkt zu suchen, an dem Umladevorgänge be­ endet sind und Polarisationserscheinungen noch nicht auftreten, ist nicht über einen großen Leitfähigkeitsmeßbereich anwendbar, da bei niedrigen Leitfähigkeiten zwar keine Polarisationserscheinungen auftreten, es aller­ dings zu Überlagerungen von mehreren Zeitkonstanten durch parasitäre Ka­ pazitäten kommt. Bei hohen Leitfähigkeiten kommt es aufgrund des endli­ chen Widerstandes zur Stromquelle, des ohmischen Widerstandes der Elek­ troden selbst, der sofort einsetzenden Polarisationsvorgänge und überla­ gerten Umladevorgänge zu Fehlern.

Aufgabe der Erfindung ist es, die zuvor beschriebenen Nachteile zu ver­ meiden und die Messung der Leitfähigkeit auf eine rein ohmsche Messung in der Flüssigkeit zurückzuführen, auf die Störgrößen wie Polarisations­ effekte, Phasenverschiebungen, jegliche ohmsche Widerstände in Zuleitun­ gen und die jeweilige spezifische Leitfähigkeit der Flüssigkeit keinen Einfluß haben. Gleichzeitig soll eine Meßanordnung zur Messung der elek­ trolytischen Leitfähigkeit geschaffen werden, die sehr klein ist und ko­ stengünstig herzustellen ist, einen großen Meßbereich abdeckt, ein Sig­ nal selbst korrigiert und verarbeitet und mit einem genormten Industrie­ standard ausgibt.

In verfahrenstechnischer Hinsicht löst die zuvor aufgezeigte Aufgabe das Verfahren nach Anspruch 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 13. Ein entsprechender Sensor ist Gegenstand des An­ spruchs 14 und folgende.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die Meßdaten einer beliebig großen Anzahl intelligenter Sensoren über einen PC oder ähnliches abzufragen. Durch die kleine Oberfläche wird zur Messung nur ein sehr kleines Flüssigkeitsvolu­ men benötigt, was eine hohe Meßdynamik zur Folge hat. Die Messung der Leitfähigkeit erfolgt mittels des Mehrelektroden-Streufeld-Verfahrens, was zwar schon lange bekannt ist und auch angewendet wird, jedoch noch nicht in Form von planaren, miniaturisieren Sensoren. Erstmals gelingt die Herstellung von Leitfähigkeitsmeßzellen, die Abmessungen kleiner 5 mm×5 mm besitzen, deren Elektroden planar in Dünnschichttechnologie aufgebracht sind und aus Platin bestehen ohne die Notwendigkeit der Pla­ tinierung, die nicht in Flüssigkeiten aufbewahrt werden müssen, die nach dem Streufeldprinzip arbeiten und eine intelligente Signalverarbeitung einschließen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispie­ le darstellenden Zeichnung noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das das erfindungsgemäße Meßverfahren deutlich macht,

Fig. 2 in schematischer Darstellung in Draufsicht einen bevorzugten Sensor für ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung gemäß der Er­ findung,

Fig. 3 den Strom-/Spannungs-Verlauf bei hoher und niedriger Leitfähig­ keit in einem erfindungsgemäßen System,

Fig. 4 den Sensor aus Fig. 2 in kompletter Verschaltung.

Fig. 1 zeigt das verfahrenstechnische Grundprinzip eines Systems zur Mes­ sung der elektrolytischen Leitfähigkeit in Flüssigkeiten. Von einem Meß­ wertaufnehmer, dem eigentlichen Sensor, wird ein Meßsignal einem Verstär­ ker zugeführt, der dieses dann einer Auswerteelektronik zuführt. Diese leitet nach Auswertung Ausgangssignale einerseits einem parallelen Aus­ gang, andererseits einem seriellen Ausgang bzw. auch einem Eingang und schließlich einem Strom- oder Spannungsausgang zu. Steuersignale empfängt die Auswerteelektronik an einem vierten Anschluß.

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf den Meßwertaufnehmer. Er be­ steht hier aus einem Substrat, auf das in Dünnfilmtechnik eine spezielle, leitende Struktur aufgebracht wird, die dann mit einer Isolationsschicht, die bestimmte Flächen der leitenden Struktur offen läßt, abgedeckt wird. Die Form der leitenden Struktur zeigt Fig. 2.

Der Sensor besteht aus fünf Elektroden. Die äußere Elektrode 1 und die innere Elektrode 5 sind die Elektroden, über die bei der Messung der Strom über die zu untersuchende Flüssigkeit eingebracht wird. Die Meßpunkte der Elektrode 2 und 3 befinden sich auf einer Kreislinie, wobei der Mittel­ punkt dieser Linie ebenso wie der der Elektrode 1, 4 und 5 im Zentrum der Elektroden 5 liegen. Die Elektroden 2 und 3 sind so abgedeckt, daß fünf Punkte der Meßelektroden Kontakt mit der Flüssigkeit haben, wobei die Elektrode 2 genau zwei Meßpunkte und die Elektrode 3 genau drei Meßpunkte hat. Wichtig für die Erfindung ist es, daß alle diese fünf Meßpunkte auf einem konzentrischen Ring, der den gleichen Mittelpunkt wie alle anderen Elektroden hat, liegen. D. h., daß diese fünf Meßpunkte in dem sich bei der Messung durch den Strom ausbildenden Streufeld auf ein und derselben Äquipotentiallinie liegen. Die Besonderheit dieser beiden Elektroden be­ steht weiter darin, daß beide strukturierte Ringsegmente jeweils an ihrem Ende Anschlußpads 6 besitzen, was die Kontrolle der Funktionstüchtigkeit der Elektroden durch einfache Messung des Durchgangswiderstandes ermög­ licht. Durch Aufbringen dieser konzentrischen Elektroden mit einem defi­ nierten Widerstand kann die Elektrode als Platinwiderstandsthermometer genutzt werden, da die Leitfähigkeit eine Funktion der Temperatur ist und dieser als Faktor in das Meßergebnis einfließt. Durch die gleichmäßi­ ge Verteilung der fünf Meßpunkte erfolgt im Prinzip eine Integration bzw. Mittelwertbildung von der Äquipotentiallinie, auf der sich die Meßpunk­ te befinden. Weiter von Interesse ist die Tatsache, daß durch Differenz­ messungen zwischen den beiden Elektroden 2, 3, 4 eine Kompensation von Meßfehlern möglich ist: Es können elektrothermische und elektrochemi­ sche Spannungspotentiale gemessen und bei der Leitfähigkeitsmessung be­ rücksichtigt werden und ebenso kann der Einfluß der Signalvorverarbeitungs­ strecke (Verstärker, Multiplexer) als Störgröße erfaßt und die Leitfähig­ keitsmeßwerte dementsprechend korrigiert werden.

Die innere Meßelektrode 4 besteht aus einem Ringsegment und stellt die zweite Meßelektrode für die Leitfähigkeit dar. Für die Funktion ist wei­ terhin wichtig, daß die Meßpunkte der Meßelektroden 2, 3 und 4 nicht im direkten Stromfluß liegen, der sich zwischen den beiden Stromelektroden 1, 5 durch die Lösung hindurch ausbreiten, da sonst wie Rommel aaO beschrie­ ben, Polarisationserscheinungen an den Meßelektroden 2, 3, 4 auftreten und auch eine elektrochemische Verschmutzung erfolgen kann. Deshalb sind die Kreissegmente der Stromelektrode, wo sich die Meßpunkte befinden, abgedeckt. Der Winkel dieser Abdeckung ist so klein, so daß sich das elektrostatische Feld geschlossen als Ringstruktur ausbildet.

Die gesamte Anordnung wurde als ringförmige Struktur ausgebildet, was den entscheidenden Vorteil bietet, daß das sich in der Lösung aufbauen­ de elektrostatische Feld in der Ebene in sich geschlossen ist, also nicht wie bei leiterbahnförmigen Strukturen, wo sich am Ende der Elektrode auch ein Streufeld in x- und y-Richtung aufbaut. Dadurch erhält man im Gegen­ satz zu den von Rommel vorgestellten Streufeldelektroden, wo sich die Meßelektroden in dem inhomogenen Streufeld an den Enden der Stromelek­ trode befinden, ein in sich geschlossenes homogenes Feld, in dem sich die Meßpunkte der Meßelektroden befinden.

Die Platinelektroden brauchen nicht platiniert zu werden, es reicht, sie bei der Herstellung anzurauhen, da die Polarisationserscheinungen bei dem hier vorgestellten Verfahren keinen Einfluß auf das Meßergebnis be­ sitzen. Damit entfällt das aufwendige Platinieren und die Kontrolle der Meßzelle durch Messungen in Eichlösungen.

Die Idee der Erfindung beruht auf der Tatsache, daß man, wenn man den Strom und die Spannung über einen geometrisch definierten Abstand in ei­ ner Lösung mißt, die Leitfähigkeit errechnen kann. Mittels eines Korrek­ turfaktors, der durch die Geometrie der Sensorstruktur vorgegeben und ähnlich der Zellkonstante bei konventionellen Verfahren ist, kann direkt die tatsächliche Leitfähigkeit berechnet werden. Dabei haben die an die Zelle angelegte Spannung, der durch die Zelle fließende Strom, die Fre­ quenz der angelegten Spannung, die Signalform der Spannung, die Polari­ sationserscheinungen und Phasenverschiebungen keinen Einfluß auf das Meß­ ergebnis, lediglich die Auflösung und die erreichbare Genauigkeit können durch Wahl von günstigen Spannungs-, Strom- und Frequenzbereichen sowie durch eine günstige Signalform positiv beeinflußt werden. Als beste Sig­ nalform erwies sich die Rechteckspannung. Zur Erhöhung der Genauigkeit wird der Stromspannungsverlauf über die Meßstrecke zwischen Elektrode 2 und 4 über vier Perioden der Rechteckschwingung aufgenommen und mittels statistischer Verfahren die Genauigkeit erhöht. Fig. 3 zeigt typische Strom- und Spannungsverläufe bei hoher und niedriger Leitfähigkeit.

In Fig. 4 wird das Blockschaltbild der Signalverarbeitung gezeigt.

Über den DA-Wandler wird ein Rechtecksignal mit der Frequenz zwischen 50 Hz und 1 kHz ausgegeben, wobei die Amplitude auf dem Minimumwert ist. Über den Multiplexer 2 wird der vom Wert her größte Präzisionswiderstand eingestellt. Der Strom fließt über den Multiplexer 2, den eingestellten Präzisionswiderstand und über die Zelle gegen Masse. Nun wird über den Multiplexer 1 die Streufeldspannung gemessen und dann die Amplitude des D/A-Wandlers so erhöht und der entsprechende Präzisionswiderstand so ausgewählt, daß der Spannungsabfall über der Zelle nicht größer als 0,8 V ist, um eine elektrochemische Zersetzung der Lösung zu verhindern, und der Spannungsabfall über die Zelle, welcher sich durch den Mikrokon­ troller rückrechnen läßt, etwa in einem Verhältnis von 1 : 1 bis 2 : 1 zum Spannungsabfall über dem Widerstand steht. Dadurch kann der A/D-Wand­ ler immer in einem optimalen Arbeitsbereich mit relativ hoher Auflösung arbeiten, wodurch die erzielbare Genauigkeit der Meßwerte steigt. In der Praxis erwies es sich, daß bei geringen Leitfähigkeiten die Spannung über der Zelle erhöht werden kann, ohne daß elektrochemische Reaktionen ein­ setzen. Die Spannung an der Streufeldelektrode beträgt etwa 70-80% der Zellspannung bei niedriger Leitfähigkeit und sinkt dann aufgrund von Po­ larisationserscheinungen bei hohen Leitfähigkeiten auf 30-40% der an der Zelle anliegenden Spannung. Nachdem der Mikrokontroller den D/A-Wand­ ler und den für den Meßbereich optimale Präzisionswiderstand eingestellt hat, wird über den D/A-Wandler und den nachfolgenden Treiber eine Recht­ eckspannung mit einer Frequenz von 200 Hz ausgegeben. Der Mikrokontroller schaltet mit einer Frequenz von 5 kHz den Multiplexer 1 zwischen den bei­ den Meßkanälen (Spannung der Streufeldelektrode, Spannung des Präzisions­ widerstandes) um. Jeweils nach der Einschwingzeit des Multiplexers 1 und des Elektrometerverstärkers wird mit dem 12bit A/D-Wandler die Spannung gemessen. Es wird eine Meßreihe von 100 Meßwerten pro Kanal aufgenommen, d. h., pro Rechteckschwingung 25 Meßwerte. Die Meßreihe beginnt synchron mit der Rechteckschwingung und dauert vier Perioden. Um eine Division durch 0 und Extrema bei der Rechnung zu vermeiden, werden jeweils die drei Meßwerte um den Null-Durchgang des Rechtecksignales eliminiert. Um auf Sample & Hold-Stufen an den beiden Eingängen verzichten zu können, werden die Spannungswerte des Präzisionswiderstandes jeweils interpoliert auf den Zeitpunkt der Streufeldspannungsmessung. Die Berechnung des Leit­ wertes ergibt sich aus der folgenden Formel:

Die Meßwertpaare werden dividiert und mit dem eingestellten Widerstands­ wert multipliziert. Man erhält eine Anzahl von Widerstandswerten, von denen dann der Mittelwert gebildet wird und die Streuung berechnet wer­ den kann. Ist die Streuung zu groß, wird der Meßwert für ungültig erklärt, wodurch man eine hohe Sicherheit des Meßergebnisses erhält.

Im folgenden wird beschrieben, wie verschiedene auftretende Fehler von dem System selbst erkannt und korrigiert werden können. Zunächst wird zwischen der Streufeldmeßelektrode und der Kompensationselektrode die Spannung gemessen, die theoretisch gleich 0 sein müßte, da sich beide auf einer Äquipotentiallinie befinden. Jedoch aufgrund von elektrochemi­ schen Spannungspotentialen, Leitungswiderständen und Offsetfehlern ist die Spannung ungleich Null. Mittels dieser Referenzspannung kann man den Meßfehler bei Messung der Streufeldspannung weitgehend eliminieren und sogar bei Überschreiten eines vorgegebenen Bereichs einen Sensordefekt erkennen. Der Offsetfehler des Elektrometerverstärkers läßt sich durch Umschalten des Multiplexers 2 auf die Kurzschlußbrücke ermitteln und bei der Messung aller zu ermittelnden Spannungen berücksichtigen. Da die elek­ trolytische Leitfähigkeit einer Flüssigkeit eine Funktion der Temperatur ist, wird diese zur Normierung der Leitfähigkeit auf 25°C noch benötigt. Dazu wird der Multiplexer 1 auf die Referenzelektrode geschaltet und die Schalter S1.1 geöffnet und S1.2, S1.3 geschlossen. Über den D/A-Wand­ ler wird eine Konstantspannung ausgegeben, wodurch ein Stromfluß durch den eingestellten Präzisionswiderstand und die als Platin-Widerstands­ thermometer ausgebildete Kompensationselektrode fließt. Es wird dann die Spannung über dem Präzisionswiderstand und über der Referenzelektrode ge­ messen und über Kennlinienapproximation und Korrektur des Offsetfehlers die Temperatur berechnet. Als letzter Schritt wird dann die gemessene Leitfähigkeit der Flüssigkeit auf den Leitfähigkeitswert bei 25°C nor­ miert. Entsprechend des von außen einstellbaren Modes des Sensors über eine Steuerleitung wird der Meßwert entweder seriell oder im BCD-Code, der gemultiplext wird, z. B. an einen Anzeigetreiber ausgegeben. Alle Meßwerte werden mittels Vierleiterschaltung gemessen und die Genauigkeit des D/A-Wandlers ist nicht maßgebend für das Verfahren, hier reichen auch vier oder acht verschiedene Festspannungen.

Ein Meßzyklus, eingeschlossen Korrektur, Normierung und Berechnung, dauert etwa 30 ms. Entsprechend der geforderten Meßdynamik kann dieser Zyklus be­ liebig oft wiederholt werden. Die Auswerteelektronik wurde in Hybridtech­ nik realisiert, wobei auf das Keramiksubstrat (Grundsubstrat), auf dem sich die Chips der Schaltkreise und Bauelemente befinden, das Substrat mit der Streufeldelektrode aufgeklebt ist und die Anschlüsse auf das Grundsubstrat herunter gebondet sind. Die Anschlußpads und der Elektronik­ teil des Sensors mit Stecker sind in Gießharz eingegossen.

Zusammenfassend kann man erkennen, daß die dargelegte Signalverarbeitung sehr störsicher und fehlerintolerant ist und alle Meßgrößen auf das Nor­ mal der Präzisionswiderstände und die geometrischen Verhältnisse zurück­ geführt werden, die damit die Genauigkeit des gesamten Systems bestimmen. Aufgrund der intelligenten Signalverarbeitung kann der Sensor z. B. selb­ ständig Verschmutzungen erkennen, die allerdings nur bei Messungen von hohen Leitfähigkeiten einen Einfluß auf die Auflösung haben und durch Vorgeben von bestimmten Betriebsgrenzen erkannt werden können. Auch ist eine Selbstdiagnose im Programm enthalten und ein für sicherheitstechni­ sche Prozesse wichtiger Aspekt ist der, daß bei Ausfall einer beliebigen Baugruppe oder Verbindung kein falscher Meßwert aufgrund des komplexen Zusammenwirkens dieser Baugruppen und ihrer ständigen Überprüfung mög­ lich ist.

Claims (31)

1. Verfahren zur Messung der elektrolytischen Leitfähigkeit von Flüssig­ keiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit der zu untersuchen­ den Flüssigkeit mittels folgender Verfahrensschritte ermittelt wird:

• a) Über einen D/A-Wandler mit Treiber gibt ein Mikrokontroller periodi­ sche oder aperiodische Signale z. B. der Formen Rechteck, Dreieck, Sinus oder Impuls mit einer Amplitude von vorzugsweise 0-10 V und einer Frequenz von vorzugsweise 10 Hz-10 kHz aus, deren Strom über einen vom Mikrokontroller wählbaren Präzisionswiderstand und dann über eine Elektrode (1) durch die Flüssigkeit und über eine weitere Elektrode (5) gegen Masse fließt.
• b) Über einen, durch einen Multiplexer (2) ausgewählten, rein ohmschen Präzisionswiderstand und die Streufeldmeßelektroden wird kontinuier­ lich die Spannung hochohmig abgegriffen, durch einen Elektrometerver­ stärker od. dgl. ausgekoppelt und verstärkt einem A/D-Wandler zugeführt, der die Spannungspotentiale in für den Mikrokontroller verwertbaren Sig­ nale umwandelt.
• c) Aus den gemessenen Spannungswerten wird, nachdem sie mit den aus der Fehlerkorrektur erhaltenen Faktoren verknüpft wurden, durch folgende Formel die Leitfähigkeit der Flüssigkeit bei der jeweiligen Flüssig­ keitstemperatur berechnet, wobei noch der Faktor K für die Geometrie der Streufeldzelle Eingang findet.
• d) Meßwerte in einem bestimmten Bereich, vorzugsweise einem Bereich von ± 200 µs um den 0-Durchgang des auf die Zelle geprägten Signals, wer­ den eliminiert und die verbleibenden Meßwerte werden mittels statisti­ scher Verfahren weiterverarbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Messung der Kurzschlußbrücke bei Spannungsamplitude Null der Offsetfehler der ge­ samten Signalverarbeitungsstrecke ermittelt und zur Korrektur herangezo­ gen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Differenzmessung zwischen der Streufeldelektrode und der Streufeldkompen­ sationselektrode alle Fehler der Signalverarbeitung vom Spannungsabgriff in der Flüssigkeit bis zum A/D-Wandler hin, wie z. B. elektrochemische Spannungspotentiale an der Streufeldmeßelektrode, Leitungswiderstände und Offsetfehler, ermittelt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wegschalten des Masseanschlusses der Zelle und Aufprägung eines Stromes, der vorzugsweise kleiner als 10 mA ist, durch die Kompensations­ elektrode die Spannung über der Kompensationselektrode, die hierbei als Doppelfunktion noch als Pt-Widerstandsthermometer genutzt wird, und die Spannung über dem eingestellten Präzisionswiderstand gemessen wird und dadurch der Widerstand des Pt-Temperaturfühlers gemessen wird, der sich dann durch Kenntnis des Temperaturkoeffizienten und des Widerstandes bei 0°C direkt in die Temperatur umrechnen läßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kenntnis der Temperatur der errechnete Leitwert auf den Leitwert bei 25°C normiert und dann das Meßergebnis aus­ gegeben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßergebnis wahlweise als Stromwert, vorzugsweise hier bis 20 mA, als Spannungswert, vorzugsweise 0 bis 10 V, im BCD-Code parallel im Multiplex­ betrieb oder im BCD-Code als serielle Information ausgegeben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationselektrode eine Doppelfunktion als Widerstandsthermometer und Kompensationsmeßelektrode besitzt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das sich über dem ebenen strukturierten Substrat ausbildende Streufeld durch die Gestaltung der leitenden und isolierenden Schichten in x-, y-Richtung zwischen den Elektroden in sich homogen und geschlossen ist und nur in z-Richtung zu einem Streufeld wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle aufgenommemen Signale auf das Normal des Präzisionswiderstandes zurück­ geführt werden.

10. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die kontinuierliche Messung über die gesamte Periode des Signals Meß­ werte aufgenommen werden, die je nach Leitfähigkeit einen bestimmten Span­ nungsbereich überstreichen und durch die statistische Auswertung die Sicher­ heit des Meßergebnisses deutlich erhöhen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß über die Kompensationselektrode elektrochemische Spannungspotentiale beim Abgriff der Streufeldspannung von der Flüssigkeit kompensiert werden können.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Flüssigkeitsfilms über dem Sensor mindestens das fünffache der Länge des Sensors beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor eine in Planartechnik, insbesondere in Dünnfilmtechnik, auf ein Substrat aufgebrachte, elektrisch leitende Struktur in die zu untersu­ chende Flüssigkeit eingetaucht wird, wobei die Struktur an bestimmten Stel­ len mit einem gegen die zu untersuchende Flüssigkeit beständigen Dielek­ tikum abgedeckt ist.

14. Sensor zur Messung der elektrolytischen Leitfähigkeit von Flüssigkei­ ten, insbesondere im Rahmen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Substrat eine elektrisch lei­ tende, flächige Struktur, vorzugsweise aufgebracht in Planartechnik, insbe­ sondere in Dünnfilmtechnik, vorgesehen und an bestimmten Stellen mit einem gegen die zu untersuchende Flüssigkeit beständigen Dielektrikum abgedeckt ist.

15. Sensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektro­ de (5) und die Außenelektrode (1) kreisförmig sind und einen gemeinsamen Mittelpunkt besitzen, und die Streufeldmeßelektrode (4) denselben Mittel­ punkt wie die Innenelektrode (5) hat.

16. Sensor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Streu­ feldmeßelektrode (4) so abgedeckt ist, daß die Flächen, die nicht abgedeckt sind, auf einer Kreislinie um den Mittelpunkt der Elektrode (5) liegen und die Radien r(5) < r(4) < r(2, 3) sind.

17. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Streufeldmeßelektroden (2) und (3) so angeordnet und abgedeckt sind, daß alle Flächen, die nicht abgedeckt sind, auf einer gemeinsamen Kreislinie um den Mittelpunkt der Elektrode (5) und mit Radien von r(1) < r(2, 3) < r(4) liegen.

18. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Elektroden (1) und (5), die im Winkelschatten, ausgehend vom Mittelpunkt der Elektrode (5) liegen, abgedeckt sind.

19. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend vom Mittelpunkt der Elektrode (5), in einem Winkel von max. 90° die Zuleitungen an die Elektroden (5, 4, 3, 2) geführt sind und dieser Bereich abgedeckt ist.

20. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen für die Elektroden (5, 4, 3, 2) unter den Elektroden (1, 2, 3, 4) durch Aufbringung einer zweiten Isolationsschicht hindurchgeführt sind.

21. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Elektroden so abgedeckt ist, daß ein Kreisring entsteht.

22. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Sensors zwischen 1 mm² und 5000 mm² liegt.

23. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßpunkte der Elektroden (2, 3 und ggf. 4) auf derselben, sich durch das Streufeld ausbreitenden Äquipotentiallinie liegen.

24. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus Platin bestehen und die abzudeckenden Flächen mit einem isolierenden Dielektrikum aus Glas, Tantalpentoxid, Siliziumoxid od. dgl. geschützt sind.

25. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 3 und 4) jeweils zwei Anschlußpads besitzen.

26. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mit anderen leitenden Metallen zur Verbesserung der Leit­ fähigkeit unterlegt sind.

27. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Elektrode der Elektroden (2, 3 oder 4) technologisch so geschaffen ist, daß eine genaue Temperaturmessung durch Nutzung dieser als Widerstandsthermometer möglich ist und daß, vorzugsweise, diese Elektro­ de aus Platin besteht.

28. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußpads der Elektroden verzinnt oder mit einem bondbaren Metall beschichtet sind und die Bondflächen mit einem isolierenden Material nach der Kontaktierung eingeschlossen werden.

29. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Keramik, Plastik, Glas oder Silizium besteht.

30. Sensor nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Aluminiumoxid, vorzugsweise zu mindestens 95% aus Aluminiumoxid besteht.

31. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat auf das Substrat der in Hybridtechnik gefertigten Auswerte­ elektronik heruntergebondet ist und der ganze Aufbau bis auf die aktive Sensorfläche und die Steckverbinder mit einer isolierenden, hitzebestän­ digen, säurebeständigen und korrosionsbeständigen Vergußmasse eingegossen ist.