• Анализаторы
  • Другие продукты





  • Кроме того...

    1. Общие сведения о выпускаемых приборах.
    2. Подобрать анализатор.
    3. Принципы проектирования.
    4. Основные свойства и технологии.
    5. Список обозначений.
    6. Сертификаты.

    Тел. (499) 685-18-65.



    Ссылки по теме:

    1. Вопросы и ответы


    Продукция ::: Кислородомеры ::: Почему наши кислородомеры лучше


    Коротко о главном


    Электрохимические кислородомеры (ЭАК) в силу простоты их аппаратурного оформления, высокой точности и экспрессности измерений получили широкое распространение в различных областях народного хозяйства. Главным элементом таких анализаторов является амперометрический сенсор (АС). Несмотря на то, что измерения растворенного кислорода в жидкостях и газах с помощью АС стали возможны с 1956 г. благодаря работам Л. Кларка, вопросы их проектирования остаются мало изученными. До настоящего времени продолжает дискутироваться вопрос о их функциональных свойствах: «Что измеряют АС - парциальное давление (рО2) или концентрацию (сО2) кислорода?». Более того, при разработке АС для измерения следовых количеств растворенного кислорода, необходимо учитывать результаты последних фундаментальных исследований по изучению механизмов растворимости кислорода, свидетельствующие о существовании кислорода в двух формах: физически растворенном и химически связанном со структурой воды.

    Все это затрудняет разработку метрологически совершенных АС, поскольку при их проектировании, в основном, используется эмпирический подход. Такой подход неэффективен, и часто приводит к недостоверным измерениям.

    Для решения задач проектирования ЭАК нами был использован иной подход. Он базировался на фундаментальных исследованиях поведения АС, которые позволили открыть новые функциональные возможности ЭАК и разработать научные основы проектирования АС с заданными функциональными свойствами и метрологическими характеристиками. Благодаря такому подходу выпускаемые фирмой «Альфа БАССЕНС» АС и ЭАК обладают превосходством в метрологических и эксплуатационных характеристиках перед лучшими отечественными и зарубежными аналогами.


    Почему АС и ЭАК фирмы "Альфа Бассенс" лучше


    Принцип действия АС основан на измерении тока деполяризации, возникающего в результате диффузии молекулярного кислорода из анализируемой среды к поверхности катода, где протекает реакция его электрохимического восстановления. АС преобразует поток кислорода, «потребляемого» сенсором в электрический ток. Поэтому дискутируемый в литературе вопрос: «Что измеряет АС - рО2 или сО2?» имеет однозначный ответ - поток кислорода.

    В общем случае величина этого потока определяется парциальным давлением кислорода, свойствами анализируемой среды, условиями проведения измерений и параметрами основных элементов АС. Из анализа оригинальных математических моделей, описывающих все физико-химические процессы протекающие в АС, мы увидели каким образом можно синтезировать сенсоры с известными и новыми функциональными свойствами и требуемыми метрологическими характеристиками. Этот подход использован нами для создания семейства сенсоров предназначенных для решения всего спектра задач аналитического контроля кислорода.

    Исходя из анализа математических моделей АС было показано, что в зависимости от выбора параметров его основных элементов реализуются три режима работы ЭАК: режим измерения концентрации кислород, режим измерения парциального давления кислорода и смешанный режим. Режимы работы сенсора

    Режим измерения рО2 обеспечивается, когда параметры АС удовлетворяют соотношению Log(X-1) > 1, где Х - обобщенный критерий, учитывающий конструктивные параметры и физико-химические свойства всех элементов АС. Такие АС можно применять для измерений рО2 в жидкостях и газах. Их применение для измерений сО2 в жидкостях требует введения двойной температурной компенсации на свойства газопроницаемой мембраны и анализируемой жидкости. При использовании этих сенсоров для измерений сО2 в водах с солесодержанием более 1 г/л необходимо вводить коррекцию на солевой состав.

    Режим измерения сО2 обеспечивается, когда параметры АС удовлетворяют соотношению Log(X-1) < - 1. Такие АС не требуют введения коррекции на соленость и для них достаточно одной температурной компенсации. Приоритет открытия этого режима работы и создания АСсО2 принадлежит нашей фирме. Этот режим измерения при соответствующем методическом оформлении может использоваться для определения кислородо-транспортных характеристик жидкостей таких как: удельный поток кислорода (Q), диффузионная проводимость (P) жидкостей по кислороду и его коэффициентов диффузии и растворимости.

    Смешанный режим является переходной областью, в которой АС не обладают четко выраженными функциональными свойствами, поэтому для них характерны существенные погрешности измерений как рО2, так и сО2. По этой причине их применение для задач аналитического контроля кислорода в жидкостях нежелательно. Такие сенсоры требуют проведения калибровки по воде насыщенной кислородом воздуха и применения переливных устройств или стабилизаторов расхода. Более того, они не поддаются точной настройке системы температурной компенсации. Их область применения ограничивается задачами аналитического контроля кислорода в газовых средах.

    Абсолютная селективность. Высокая селективность АС к О2 обеспечивается благодаря выбору поляризующего напряжения, материала газопроницаемой мембраны (ГМ), измерительного электрода (ИЭ) и состава раствора электролита. Однако, при измерениях кислорода на микрограммовом уровне АС становится чувствителен к молекулярному водороду. Для обеспечения абсолютной селективности АС к О2 мы применили методы химической модификации поверхности ИЭ. Благодаря этому полностью устранено перекрестное влияние водорода на сигнал АСрО2.

    В тепловой и атомной энергетике при измерениях следовых количеств кислорода рекомендуется использовать сенсоры, обладающие абсолютной селективностью.

    Неразрушающий контроль. В результате «потребления» кислорода самим сенсором, его концентрация у поверхности газопроницаемой мембраны (ГП) снижается. Для АС с большими катодами характерно значительное потребление О2, которое приводит к недостоверным результатам измерений из-за разрушающего воздействия сенсора на анализируемую жидкость. Такие АС работают в «смешанном режиме» и относятся к «разрушающим» средствам измерений.

    Для обеспечения неразрушающего контроля необходимо применять АС с мини- и микрокатодами, функционирующие в режиме измерения рО2. Потребление кислорода такими сенсорами незначительно и не приводит к искажению информации об измеряемом параметре. Применение мини- и микрокатодов связано с необходимостью проведения измерений очень малых токов (10-12 - 10-15 А), что значительно усложняет технологию изготовления АСрО2 и конструкцию анализатора. Мы сознательно пошли на преодоление этих трудностей ради обеспечения достоверных и высокоточных измерений рО2 и сО2 в широком диапазоне, охватывающем шесть порядков величин (от 0,1 до 105 мкг/л).

    Независимость показаний от скорости потока.
    Пренебрежимо малое потребление кислорода, свойственное АСрО2 с мини- и микрокатодами, обеспечивает существенное снижение зависимости показаний от скорости потока.

    Показания сенсоров с разными катодами от скорости потока Графическая иллюстрация этих зависимостей поясняет преимущества АСрО2 с мини- и микрокатодами.

    Для аналитического контроля микрограммовых количеств О2 в тепловой и атомной энергетике целесообразно применять АСрО2 с миникатодами.

    Анализаторы АКПМ на базе таких сенсоров не требуют применения стабилизаторов расхода и переливных устройств, обеспечивая при этом экономный расход анализируемой пробы.

    Для аналитического контроля кислорода на милиграммовом уровне целесообразно использовать АСрО2 с микрокатодами. Кислородомеры на их основе позволяют проводить измерения в неподвижных пробах жидкостей и отказаться от применения магнитных мешалок.

    Термокомпенсация. Температурные зависимости АС определяются режимом их работы и физико-химическими свойствами его основных элементов. Для автоматической компенсации этих зависимостей необходимо проводить измерения температуры анализируемой жидкости и газопроницаемой мембраны.

    Снижение температуры мембраны за счет испарения Экспериментальный график изменения температуры ГМ амперометрического сенсора показывает, что при калибровке по воздуху температура мембраны значительно изменяется за счет испарения влаги с ее поверхности.

    Это приводит к существенным погрешностям измерений из-за ошибок при калибровке.

    Для повышения точности калибровки и работы системы автоматической температурной компенсации, датчик температуры (ДТ) необходимо располагать в непосредственной близости к мембране. В АС, входящих в комплект АКПМ, датчик температуры с ювелирной точностью впаян в стеклянную гильзу на расстоянии не более чем 0,1 мм от газопроницаемой мембраны.

    Снижение температуры мембраны за счет испарения Благодаря такому расположению датчика температуры, снижается инерционность работы системы термокомпенсации, повышается ее точность и снижаются ошибки калибровки и измерений, обусловленные эффектом «охлаждения» мембраны.

    Коэффициент «Жидкость-Газ», впервые введенный Грюневальдом, характеризует отклонение истинного режима работы АС от режима измерения рО2. Для АСрО2 с мини- и микрокатодами коэффициент «Жидкость-Газ» не превышает 3%. Поэтому только АС, функционирующие в режиме измерения рО2, могут калиброваться по воздуху. В анализаторах АКПМ систематическая погрешность измерений, обусловленная коэффициентом «Жидкость-Газ», автоматически компенсируется при проведении измерений сО2 в жидкостях.

    Долговечность сенсоров прежде всего определяется материалами используемых электродов. Различают два типа АС: сенсоры гальванического типа и сенсоры типа электролитическая ячейка. В сенсорах гальванического типа в качестве материала электродов используют неблагородные металлы, которые расходуются в процессе работы. В сенсорах электролитического типа в качестве измерительного электрода используют благородные металлы, что делает их более долговечными и дорогими. В амперометрических сенсорах, выпускаемых нашим предприятием измерительные электроды выполняются из благородных металлов, которые выполняют роль катализаторов и в процессе работы не расходуются. Вспомогательный электрод АС изготавливается из серебра, которое в процессе работы «расходуется», но его массы хватает более чем на 30 лет непрерывной работы. Применение оригинальных конструкторских решений, передовых технологий и «know how» обеспечило АС высокую надежность, неограниченный срок службы, простоту в обслуживании и эксплуатации.

    Средства метрологического обеспечения для АС, функционирующих в режимах измерения рО2 и сО2, значительно упрощаются.

    В качестве средств метрологического обеспечения АС, функционирующих в режиме измерения сО2, можно использовать водные растворы солей, насыщенные кислородом воздуха. Калибровку АС, функционирующих в режиме измерения рО2, можно проводить по воздуху или по воде, насыщенной кислородом воздуха. В качестве второй точки градуировочной характеристики обычно используют чистый инертный газ или «ноль-раствор».

    Выпускаемые нашим предприятием АС, благодаря высоким технологиям и культуре их производства, имеют рекордно низкие значения остаточного тока. Это позволило нам отказаться от калибровки анализатора по «нулевой точке» и существенно упростить процедуру калибровки, ограничив ее калибровкой по одной точке - атмосферному воздуху.