[Fachartikel] Messprinzipien der Gasmesstechnik – Teil 2

• 12 Jahren ago
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• Tags: Messprinzip, Wissen

Elektrochemische Sensoren

Ein einfacher elektrochemischer Sensor (Zwei-Elektrodensensor) besteht aus folgenden Komponenten:

• Diffusionsbarriere zur Massenstrombegrenzung des zu messenden Gases auf die Messelektrode
• gasdurchlässige Gegenelektrode angeordnet im Inneren des Sensors, wo nur ein begrenzter Kontakt zur Atmosphäre besteht
• gasdurchlässige Messeelektrode so angeordnet, dass sie leicht mit der umgebenen Atmosphäre und dem Zielgas in Kontakt kommt
• Elektrolyt ein ionenleitender wässriger Elektrolyt zwischen den beiden Elektroden
• Messwiderstand niederohmig mit Mess- und Gegenelektrode verbunden

Der Sensorstrom erzeugt einen Spannungsabfall. Der Sensor liefert nur dann einen über den Messwiderstand fließenden Strom, wenn das Zielgas in das Innere des Sensors eindringen kann. Dessen Größe ist ein Maß für die Konzentration des Zielgases.

Nachteil:

Hohe Gaskonzentrationen führen zu hohen Sensorströmen zwischen Mess- und Gegenelektrode und zu einer Erhöhung der sich ursprünglich einstellenden Sensorvorspannung. Es besteht die Gefahr der Elektrolyse und Sensorzerstörung.

Abhilfe schafft ein Drei-Elektrodensensor, der zusätzlich folgende Komponenten enthält:

• nicht stromdurchflossene Referenzelektrode zur kontinuierlichen Messung der Sensorspannung
• Potentiostat zur Einspeisung eines Stromes in die Gegenelektrode

Dieser Strom ist proportional zur Gaskonzentration und kann als Spannungsabfall über dem Messwiderstand gemessen werden. Ändert sich die Sensorspannung, wird sie über einen Regelverstärker entsprechend korrigiert. Trotzt unterschiedlicher Sensorströme zwischen Mess- und Gegenelektrode wird die Sensorspannung stets konstant gehalten.

Literatur: Jessel, Wolfgang: Gase-Dämpfe-Gasmesstechnik, www.citytech.com

wird fortgesetzt

Gastautor: Dipl.-Ing. Dieter Seyfert

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© 2012 ABGS GmbH – Dipl.-Ing. Dieter Seyfert

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