[发明专利]传感器

说明书

本发明涉及一种传感器，用于确定表示测量流体中的分析物含量的测量变量的测量值，包括：具有探针壳体的测量探针，该测量探针包括被设置用于浸入测量流体中的浸入区域；以及布置在所述浸入区域中的单层或多层膜，其中，该膜至少包括第一层，该第一层由聚合物形成并且包括当所述浸入区域被浸入测量流体中时与测量流体接触的超疏水表面。

技术领域

本发明涉及一种用于确定测量变量的测量值的传感器，该测量变量表示测量流体中的分析物含量，特别是气体分析物的含量。

背景技术

这些传感器可用在分析测量技术中，例如工艺技术中的分析应用中、实验室中或者环境测量技术中。在这种情况下分析物被理解为将通过传感器来检测其在测量流体中的组分(例如，由浓度、活性或分压表示)的化学物质或多种不同的化学物质。

用于确定表示测量流体中的分析物含量的测量变量的光化学和电化学传感器二者常常包括可浸入测量流体(例如，测量液体或测量气体)中的测量探针。该测量探针可包括用于生成表示测量变量的测量值的测量信号的测量电路。测量电路可被设计为将测量信号输出到更高级别的单元，例如更高级别的电子传感器系统(例如，测量换能器或者用于测量值处理的另一电子系统)。许多光化学和电化学测量探针包括与测量流体接触以便检测测量信号的膜。在根据光化学测量原理工作的测量探针中，该膜用作与电化学测量探针的膜不同的功能。

电化学测量探针的膜常常终止布置在测量探针中的壳体腔室，所述壳体腔室容纳内部电解质，并且在内部电解质与测量流体之间形成分析物可渗透的扩散屏障，以使得分析物可从测量流体到达内部电解质中或者可从壳体腔室扩散回到测量流体中。内部电解质中的分析物浓度因此与测量流体中的分析物浓度相关。这种电化学测量探针例如在DE 102008 039465 A1中有所描述。该测量探针根据电流测量原理工作，并且包括布置在壳体腔室中并与内部电解质接触的两个或三个电极。这些电极中的一个用作工作电极；另一电极用作对电极。在这些电极之间，通过测量电路施加(或者通过第三电极调节)预定电压，并且检测在该电压下流过工作电极与对电极之间的内部电解质的扩散限制电流。该扩散限制电流用作内部电解质的分析物含量的度量，因此也用作测量流体中的分析物浓度的度量。

具有膜并用作填充有内部电解质的壳体腔室与测量流体之间的扩散屏障的另一种类型的电化学测量探针是Severinghaus传感器(也称为Severinghaus电极)。这些传感器例如可用于确定测量液体中的NH₃或CO₂的浓度，或者测量气体中的NH₃或CO₂的分压。如上述电流测量探针的情况中一样，分析物可渗透Severinghaus传感器的膜，以使得在内部电解质中出现分析物或分析物的反应产物的浓度，所述浓度取决于测量流体的分析物含量。生成取决于内部电解质中的分析物浓度或分析物的反应产物的浓度的电测量信号的电位测量传感器被布置在壳体腔室中。用于测量测量流体的CO₂含量的Severinghaus传感器例如包括电位pH测量传感器。该pH测量传感器检测内部电解质的pH值，其由于从测量流体到内部电解质中或者从内部电解质到测量流体中的CO₂扩散而改变。

这里所描述的电化学传感器的膜可由诸如PTFE或硅树脂的聚合物组成。其具有例如可通过粒子轰击生成的最小孔隙。这样生成的膜也被称为核轨迹膜。已知通过支撑结构(例如，通过如DE 10 2008 039465 A1中所述的支撑金属网格)来机械地加强电化学测量探针的膜。