Электрохимический датчик кислорода Советский патент 1983 года по МПК G01N27/46 

Изобретение относится к электрохимическому приборостроению и предназначено для определения концентра ции кислорода в жидких, газообразных средах и может быть применено для контроля и регулирования раство ренного кислорода в различных техно логических процессах, в системах контроля за средой обитания, в океа нологических и медико-биологических исследованиях в условиях высокого гидростатического давления анализируемой среды. Известен датчик растворенного кислорода, состоящий из индикаторно го и вспомогательного электродов, помещенных в электролитическую камеру, заполненную электролитом, и отделенных от анализируемой среды проницаемой для кислорода и непрони цаемой для загрязняющих примесей мембраной 1, Однако кислород, диффундирующий лэ анализируемой среды через мембра ну, восстанавливается на индикаторном электроде. При восстановлении кислорода происходит защелачивание электролита, которое, как известно, может привести при значительном измерении рН к сдвигу потенциала полу волны кислорода и нарущению режима работы датчика. Наиболее близким к изобретению является электрохимический датчик кислорода, содержащий корпус, герме тично соединенный с изолятором, при чем в изоляторе размещена камера дл электролита, закрытая эластичной мембраной батикомпенсации, с индикаторным электродом, закрытым газопроницаемой мембраной, вспомогательным электродом, капиллярными каналами, соединякщими приэлектродные простра ства, и торцовые уплотнительные элементы 2 . Недостаток известного датчика заключается в том, что- в этом датчике герметизация электродной системы и электролита от анализируемой среды осуществляется при помощи трубчатой эластичной мембраны с кольцеобразными уплотнительными кольцами и фторопластовой мембраны, прижатой к индикаторному электроду кольцеобразным прижимом. Под влиянием механических тепловых, химических воздействий про исходит улучшение 1ерметичности датчика и загрязнение электролита, электродов электрохимически активными веществами из анализируемой среды что приводит к потере стабильности, точности показаний и уменьшению срока службы датчика. Целью изобретения является повыше ние точности измерений и увеличение ресурса работы. Поставленная цель достигается тем, что в электрохимическом датчике кис-лорода, содержащем корпус, герметично соединенный с изолятором, причем в изоляторе размещена камера для электролита, закрытая эластичной мембраной батикомпенсации, с индикаторным электродом, закрытым газопроницаемой мембраной, вспомогательным электродом, капиллярными каналами, соединяющими приэлектродные простран ства, и торцовые уплотнительные элементы, в камеру для электролита введены кольцевые защитные электроды, расположенные на внешних торцовых поверхностях изолятора под торцовыми уплотнительными элементами. На фиг. 1 изображен электрохимический датчик кислорода, разрез; на ,фиг. 2 - то же, вид сверху. Корпус 1 электрохимического датчика кислорода, изготовленный из корроэионно-устойчивого металла, имеет цилиндрическое и торцовое уплотнение (канавки на хвостовике и фланце Kopnysa - под уплотнительные элементы) для установки датчика по месту. С корпусом осуществлен герметичный спай стеклянного изолятора 2. В изолятор впаяны индикаторный электрод 3, вспомогательный электрод 4, а также защитные кольцевые электроды 5, расположенные на внутренних торцовых поверхностях изолятора 2 и выполненные, например, из платины. Выводы от электродов 3-5 через сквозное отверстие в хвостовике корпуса подведены к штепсельному разъему 6. В углубление изолятора 7.и капиллярные каналы, соединякадие приэлектродные пространства 8, заливается электролит, который закрывается эластичной мембраной 9 и герметизируется торцовыми уплотнительными элементами 10, выполненными в ви.це уплотнительных колец и торцовых прижимов. На смоченную электролитом сферическую поверхность изолятора плотно накладывается газопроницаемая мембрана 11, которая герметизируется аналогичным образом - торцовыми уплотнительными элементами. Капиллярные каналы в изоляторе соединяют приэлектродные объемы электродита и осуществляют батикомпёнсацию, т.е. уравновешивают давление по обе стороны мембраны и, таким образом, стабилизируют ее положение относительно индикаторного электрода 3, влияющее на показание датчика. Электрохимический датчик кислорода работает следующим образом. Молекулярный кислород из анализируемой среды, диффундируя через мембрану, тонкий слой электролита, восстанавливается на индикаторном электроде 3, на который подано отрицательное относительно вспомогательного электрода 4 поляризующее напряжение. Величина предельного диффузионного тока восстановления прямо пропорциональна концентрации кислорода при отсутствии в- электролите загрязнякадих электрохимически активных загрязнений. В предлагаемой конструкции загрязнения, прониканхцие из-за неидеальности уплотнительных соединений и различных воздействий в камеры для электролита, восстанавливаются и адсорбируют (перехватыва ются) кольцевыми защитными электродами 5, на которые подано отрицател нее относительно вспомогательного электрода 4 поляризующее напряжение превыишющее по абсолютной величине напряжение на индикаторном электроде 3, но меньше напряжения выделения водорода. Восстановление и адсорбция электрохимически активных загрязнений на кольцевых защитных электродах 5 обеспечивает чистоту электролита, электродной системы и, как следствие, повышение точности, стабильности показаний датчика кислорода, а также увеличение ресурса его работы. По величине остаточного тока, протекающего через защитные электроды и по виду полярограммы можно судить о степени герметичности датчика после сборки, а также во время работы и своевременно можно проводить профилактику датчика.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК КИСЛОРОДА, содержащий корпус, герметично соединенный с изолятором, причем в изоляторе размещена камера для электролита, закрытая эластичной мембраной батикомпенсации, с индикаторным электродом, закрытым газопроницаемой мембраной, вспомогательным электродом, капигшярными каналами, соединяющими приэлектродные пространства, и торцовые уплотнительные элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения ресурса работы, в камеру для электролита введены кольцевые защитные i электроды, расположенные на внешних торцовых поверхностях изолятора под (Л торцовыми уплотнительны-уш элементами. 10 8 3 11 / / // 5