用于测量游离氯的电流型传感器，其带有具有由一串电连接的、间隔开的表面部分组成的金电极表面的参比电极

技术领域

本发明涉及一种用于测量游离氯的电流型传感器，该传感器包括：

-具有末梢(tip)的细长主体，其中主体的圆周表面构成对电极；

-参比电极，具有布置在细长主体的末梢上的金电极表面；以及

-工作电极，具有布置在细长主体的末梢上的银/氯化银电极表面。

这种电流型传感器用于基于电流或电流变化来检测溶液中的离子。为此，通过调节对电极处的电流，使工作电极的电位相对于参比电极保持在恒定电平。这通常通过将电流型传感器连接到恒电位仪来实现。

背景技术

为了测量游离氯，例如根据US 20090014329已知，在工作电极和参比电极之间保持0.2V的电位。通过测量流过工作电极的电流，获得游离氯量的可靠指示。

由于在对电极和参比电极上形成沉积物，灵敏度通常随着时间的推移而降低。这可以通过周期性地反转电流来减缓，使得沉积物从电极表面松动。另一个补充选项是增大电极的表面。然而，尤其是对于参比电极的金电极表面而言，这将是昂贵的。此外，即使利用反转电流清洁电极表面的技术，尤其是金电极表面仍将逐渐劣化，使得测量质量将随着时间的推移而劣化。

期望提供一种电流型传感器，其可以长时间使用，而不会显著劣化灵敏度。

发明内容

该目的利用根据本发明的电流型传感器来实现，其特征在于，金电极表面由一串电连接的、间隔开的表面部分组成。

当根据本发明的电流型传感器用于测量游离氯时，在参比电极和工作电极上提供0.2V的电位。通过施加不同的电位，电流型传感器还可以用于测量其他离子，诸如溴。电位在金电极表面的电连接的、间隔开的表面部分的串上降低，使得基本上仅电极的第一表面部分用于有助于根据本发明的电流型传感器的测量。仅当第一表面部分劣化到一定程度时，串中的下一个表面部分才将有助于电流型传感器的测量。这允许在长时间内保持传感器的良好灵敏度，因为仍然将有几乎新的表面部分可用于测量。

申请人发现的另一个优点是电流型传感器几乎不受其他化学物质、特别是氰尿酸的浓度的影响。

在根据本发明的电流型传感器的优选实施例中，表面部分具有相同的形状和尺寸，优选为矩形。具有相同形状和尺寸的表面部分确保当有效电极表面在串中从第一表面部分转移到下一个表面部分时，测量中不会发生显著变化。

在根据本发明的电流型传感器的另一个优选实施例中，金电极表面被提供为通过晶片生产技术(诸如光刻生产技术)布置在衬底上的层。

通过将金电极表面提供为通过晶片生产技术布置在衬底上的层，即在芯片上，生产成本可以保持为低，并且材料成本可以保持为低。使用晶片生产技术，可以为小的金电极表面提供所需的电连接的、间隔开的表面部分的串。

另一个优点是，通过在芯片上布置金电极表面，芯片可以容易地安装在电流型传感器中，并且当所有表面部分的金表面已经劣化太多时，也可以容易地更换。

优选地，对电极具有钛电极表面。通常，不锈钢会被选择用于对电极，因为这是低成本材料，其允许大的电极表面。然而，使用电流型传感器测量游离氯，仍将导致不锈钢随着时间的推移而溶解。通过为对电极提供钛电极表面，该缺点得到解决，并且因此，连接到根据本发明的这种电流型传感器的恒电位仪将需要更少的校准。

在根据本发明的电流型传感器的另一个实施例中，参比电极由烧结的Ag/AgCl粉末组成。

本发明还涉及根据本发明的电流型传感器以及连接到对电极、工作电极和参比电极的恒电位仪的组合，用于通过调节对电极处的电流，使工作电极的电位相对于参比电极保持在恒定电平。

利用恒电位仪，确保了工作电极和参比电极之间的电位恒定，针对测量游离氯通常为0.2V。这允许在工作电极处测量电流，并且从测得的电流中导出溶液中游离离子(诸如游离氯)的量的参考。

在根据本发明的组合的优选实施例中，恒电位仪包括用于使工作电极的电位相对于参比电极保持在恒定电平的控制部件，该控制部件具有补偿部件，其至少测量工作电极和参比电极的电极表面之间的电阻，并补偿测得的电阻。

测量工作电极和参比电极之间的电阻提供了溶液的电导率的指示，该溶液中的游离离子(诸如游离氯或溴)被测量。这种电导率对测量精度具有小的影响。通过测量电阻，恒电位仪可以补偿这种影响，从而进一步提高精度。

尽管测量工作电极和参比电极之间的电阻是优选的，但是提供单独的电阻传感器也是本发明的一部分，通常体现为两个分离的电极。

在本发明的又一个实施例中，恒电位仪还包括信号发生器，用于根据预定义的信号模式调节恒定电平。

通过根据预定义的信号模式改变恒定电平，可以通过反转电流清洁电极上的任何沉积物，但也可以通过在正确的恒定电平下测量电流，同时地检测不同的离子。这允许在0.2V的恒定电平下测量氯，而可以在0.1V的恒定电平下测量溴。

附图说明

本发明的这些和其他特征将结合附图进行说明。

图1示出了根据本发明的电流型传感器的示意性透视图。

图2示出了具有图1的电流型传感器的根据本发明的组合的示意图。

图3示出了氰尿酸对根据本发明的电流型传感器的实施例的灵敏度的影响的图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的电流型传感器1。该传感器1具有圆柱形主体2，其表面是对电极表面。通常，对电极表面是钛，并且与布置在传感器1的末梢5中的电极3、4相比，对电极表面做得大。

电极3是工作电极并且通常具有银/氯化银电极表面。参比电极4由通过导电轨道7连接的一串表面部分6组成。

通过使用晶片生产技术将电极3、4布置为衬底上的层，从而提供芯片，该芯片容易安装在传感器1的末梢5中。

电极2、3、4经由导线8连接到控制设备9，该控制设备9具有恒电位仪，用于通过调节对电极2处的电流，使工作电极3的电位相对于参比电极4保持在恒定电平。控制设备9还具有测量部件，其输出信号10，该信号表示溶液中的离子量。

图2示出了具有浸没在容器12中的溶液11中的电流型传感器1的根据本发明的组合的示意图。

控制设备9具有由电阻器13、运算放大器14和电源15组成的恒电位仪。恒电位仪也可以更复杂，这取决于要求。

工作电极3经由电流传感器16在恒电位仪中连接到地G，该电流传感器16输出信号10。

为了进一步提高传感器1的精度，提供电阻传感器17，其测量工作电极3和参比电极4之间的电阻并提供补偿信号18，利用该补偿信号18针对溶液11中盐的存在来校正输出信号10。

图3示出了氰尿酸对根据本发明的电流型传感器的实施例的灵敏度的影响的图。Y轴(斜率(AvCl/V))表示传感器的灵敏度。更高的值对应于降低的灵敏度。

清楚示出的是，不依赖于氰尿酸(CYA)的浓度，根据本发明的电流型传感器对于自由氯(AvCl)的宽浓度范围具有恒定的灵敏度。