延長pH計的使用壽命

盡管pH值的檢測已經有了標準的、成熟的方法，但是其檢測的方式、方法仍然在不斷的發展變化。在新技術的研發過程中，更長的使用壽命是研發的重中之重。

近十幾年來，pH檢測玻璃電極迅速在市場中得到了推廣，大量的變型產品使人們很難做出準確的選擇，尤其是在玻璃電極的使用情況接近使用限制條件時。Knick公司市場部的負責人，也是目前pH檢測技術的研發負責人Dirk Steinmüller博士說道：“近年來pH檢測電極技術的發展是真正的技術細節的發展和進步，例如適用于特殊應用場合的特殊玻璃材料等等。從衛生和廢物處理的角度出發，酸堿度檢測電極的發展趨勢是使用無鉛的玻璃管。這在Knick公司的所有產品中都已經標準化了，或者使用的是凝膠檢測中免維護的微毒的電極。”

新技術的最大特點主要體現在參考電極上，因為它是整個酸堿度檢測中最薄弱的環節。Jumo公司分析檢測技術產品生產負責人Matthias Kremer先生明確的指出：“在酸堿度檢測中，80％以上的檢測儀損壞都發生在參考電極上。”但是，通過正確的選擇電極隔膜、電極填料（液體、凝膠）和機械、電氣接口的優化，是可以有效避免酸堿度檢測電極提前失效的。

但是酸堿度檢測電極是一個磨損件，其使用時受溫度、壓力、化學或者機械負載的影響，典型的使用壽命為幾天至幾年。

Knick公司產品在這方面的改進是：酸堿度檢測電極外部結構性能的改進。例如Knick公司研發使用的InduCon技術標準，按照這種標準生產的插接系統利用供應的方式為酸堿度檢測傳感器供電，同時還能實現非接觸式的數據信息傳送。Steinmüller先生說道：“這具有非常重要的實踐意義，同時也能完全排除常見的檢測問題，例如排除由于接觸不良，或者由于插接連接件腐蝕而帶來的問題；同時，它也可以避免由于檢測點隔離不良而引起的檢測數據異常變化。這對于酸堿度檢測儀的用戶來講是一個巨大的進步，使他們不必再為傳感器的檢測性能而操心。”

延長了使用壽命

在流程工業企業中，延長檢測儀器的使用壽命也是一個非常重要的技術改進目標。在這里，將用幾個實例來說明酸堿度檢測電極使用壽命方面的改進情況。

實例1 石灰水檢測中的應用

艾默生過程管理有限公司負責液體分析技術的Andreas Jung先生說：“我們TupH系列的396P型酸堿度檢測傳感器在石灰水的酸堿度檢測中得到了廣泛的應用。在火力發電廠的脫硫控制中，由于使用了超大面積的隔膜從而極大的提高了酸堿度檢測電極的使用壽命。”

實例2 二氧化鈦

在一個著名的二氧化鈦生產廠中，采用凝膠或者聚酯充填料的InPro 4260i型數字式酸堿度檢測電極和聚酯充填料的Xerolyt Extra參考電極在實踐應用中充分的顯示出了它們的承載能力。在該企業中，不同檢測點的酸堿度檢測傳感器經常遇到相同的問題——使用壽命的問題。迄今為止使用的各種型號的酸堿度檢測傳感器都必須每天更換1~2次。在用微孔隔膜代替了陶瓷隔膜之后，pH計對污垢的敏感程度大大降低，這在有著懸浮顆粒的二氧化鈦生產過程中具有非常重要的意義，帶來了很多好處。其允許溶液通過的隔膜面降低了異物堵塞的可能性，數字式的信號傳遞功能又能很好的實現電氣隔離。

實例3 甜菜制糖

在甜菜制糖的生產加工過程中，甜菜原汁中的固體成分會大量的積聚在pH計的表面。傳統的pH計不能保證可靠的自動化清潔，因此，每天必須多次的進行人工檢驗和清洗，費時費力。Knick公司研發設計的Ceramat傳感器隔離器使用的是氧化鋁陶瓷材料，可旋轉松開和鎖緊，有著很好的耐腐蝕性能和碳纖維增強層，其固定的塑料殼體由PEEK或者PVDE材料制成。在這一自動化裝置的控制下，可以定期的對pH計進行清潔和標定。本例說明，選擇正確的系統解決方案與pH計選型同等重要。本例中的甜菜制糖設備由于采用了自動化的pH檢測方案，因此可以實現24小時連續生產。

沒有萬能的傳感器檢測電極

電極壽命的長短與其工作環境有著密切的關系。人們可以在飲用水中加鹽、提高鹽的濃度來提高參考電極的使用壽命，而同樣的措施在電鍍生產過程中則帶來完全相反的后果。

Mattias先生說道：“良好的技術咨詢，與用戶保持密切的聯系，盡可能多的提供檢測點的信息和數據，是正確的選擇檢測電極的基礎。”傳感器電極生產廠家們向市場提供了大量不同型號的、適用于不同應用的電極。Kremer先生表示：“萬能電極是沒有的。”

某些電極生產廠家生產的傳感器電極有污垢沉積時會導致錯誤的檢測結果。Steinmüller先生說道：“大功率、昂貴的檢測電極經常因簡單的可換連接件而引起故障。而自動清潔和標定的電極則不是這樣。針對這種情況我們不久前在世界各地推出了SensoGate模塊式可換連接件，與傳統的連接件相比其維護保養費用降低了一半。”電極生產廠工作的焦點在于智能化的清潔和維護保養方案。Mettler-Toledo公司的Klaus-Peter Mang博士說道：“只有定期進行清潔、維護保養和標定的檢測傳感器電極才能帶來最佳的檢測結果和較長的使用壽命。”他們最新的ISM傳感器電極方案有著最佳的使用壽命、維護保養周期和標定周期。

萊茵河畔Weil市Endress+Hauser公司分析技術市場經理Einar M?ller先生對此也堅信不疑。他認為，引進數字技術的Memosens系統是提高pH檢測儀使用壽命和產品質量的關鍵，“利用數字技術可以解決由于高濕度和高電阻對酸堿度檢測帶來的影響，明顯的提高檢測點的使用性能。”

多參數檢測傳感器

在傳感器產品市場中，總是不斷的有人問道：多功能檢測傳感器是否有益。Mang先生認為：“關注一下pH檢測傳感器的研發趨勢，就會看到它正向著多功能電極的方向發展。”在90年代帶有溫度傳感功能的檢測電極問世之前，只有單一檢測功能的傳感器。如今，在滲透基體材料（鉑金輔助電極）的幫助下現在已經可以在完成pH檢測的同時，附帶完成氧化還原潛能的檢測，完成異物干擾可能性的（終端）檢測并可以對隔膜的污垢程度進行監控了。Mang先生認為，傳感器電極的發展趨勢明顯的向著數字技術、多功能方向發展。利用他們研發的數字化技術方案，能夠實現新的維護保養方案和有效的流程設備資源管理。

而Endress+Hauser公司觀點則完全相反，Einar M?ller先生說道：“我們還沒有看到普遍的、跨技術領域的多功能檢測傳感器的發展趨勢。在某些應用領域中，例如在污水處理領域中，已經有多功能的檢測傳感器了。但這只是將不同的檢測原理組合在一個傳感器中，按照我們的看法，這充其量是一種組合使用而已。”Kremer先生也有著類似的看法：“由于目前玻璃材料和其它金屬材料電極的磨損性能，多功能電極只能在特定的場合中以組合式傳感器的方式出現，今天的pH傳感器已經集成了溫度檢測功能。但是，用戶必須為這種組合檢測支付昂貴的費用。”

智能化的“頭腦”

智能化傳感器技術的發展也推動了pH檢測傳感器的發展。對于大多數酸堿度檢測傳感器的生產廠家來講，在不久的將來，推出智能化的酸堿度檢測傳感器是不成問題的。Hamilton Bonaduz公司的Dirk Tillich先生說：“智能化傳感器是一個含義非常廣泛的概念，但是人們應該注意，蘋果和梨是不可相比較的。因為存儲數據與利用傳感器進行信號數據處理是完全不同的。我認為這種傳感器有著非常好的市場潛力，因為它能避免許多傳統傳感器經常遇到的問題，提高信號處理、使用性能以及流程設備工作的可靠性。Hamilton公司為用戶提供了具有這種功能的Visiferm光纖溶氧檢測傳感器、Memosens數字化電極以及InduCon在線酸堿濃度分析儀。”

Endress+Hauser公司相信，智能化的傳感器會出現在整個領域中。Endress+Hauser公司的Einar M?ller先生堅信：“雖然人們喜愛的模擬技術總是層出不窮的推出新產品，但是用戶更多的還是采用了新的、數字技術的產品。” 在Mettler-Toledo公司，當人們討論到數字式ISM傳感器時也可以聽到類似的聲音。它能存儲所有的重要數據（電極類型、系列號、標定數據、傳感器專有數據以及玻璃和隔膜的阻抗、傳感器負荷、CIP/SIP計數器數據等等）。Mang先生在介紹這種技術的優點時說道：“檢測點的可靠性和可用性可因現代化的設備管理而提高，例如利用數字式傳感器而提高。在生產現場，只需進行更換傳感器的工作就可以了。數字式傳感器將會被自動的識別出來，并且能夠同步的進行配置（即插即測）。利用數字式的ISM傳感器，結合iSense ISM設備管理系統，在提高流程設備工作可靠性的同時還能降低傳感器和設備的維護保養費用。”

有關傳感器價格的理智舉措

盡管在特定的應用領域中智能化傳感器已經得到了應用，但是Kremer先生對智能化傳感器目前的狀況并不樂觀：“在智能化傳感器領域中也實行著電子技術與不同的傳感器集成在一起，用戶必須為此支付更多的費用。”根據他的觀點，這一領域中不會出現根本性的市場變化。原因就在于智能化傳感器的經濟性上。“傳感器使用的電子元器件基本上與傳感器本身的價格不相上下。在許多應用領域中，人們要求降低傳感器的價格，而且不會因技術的進步而同意提高價格。”Kremer先生進一步指出：“在pH酸堿度檢測技術領域中，沒有統一的技術標準。用戶受到原始產品供應商的絕對影響。盡管有些供應商也為其他傳感器生產廠提供產品，但根本構不成真正的市場競爭。最后，一切費用都由用戶承擔，因為不僅僅是傳感器本身的成本，而且還包括檢測數據放大器/調節器等的費用都合在一起由用戶支付了。”因此，他對這方面的更明智的舉措有著完全不同的看法：“智能化傳感器的電子元器件應毫無問題的與目前已經安裝使用的檢測數據放大器配套使用，能夠相互交換。而在這方面，pH酸堿度傳感器生產廠家還有很多工作要做。”

結語：未來屬于誰？

未來未必一定屬于新型傳感器，相反，更多的取決于傳感器與流程工藝技術的結合，或者像Jung先生所說的那樣：“未來屬于更好的、能夠在惡劣工作環境中使用的傳感器和免維護的智能化附件。”Endress+Hauser公司下一步產品研發有兩個重點，M?ller先生指出：“一方面，我們將繼續在跨領域的應用方面下功夫，例如在Hart-Wireless無線通訊技術方面下功夫。另一方面，我們將進一步加大在Memosens系統以及Memosens技術的應用方面下功夫。推動我們所有的新型傳感器的研發。Knick公司計劃集中精力搞好智能化的數據處理工作。