MESMAC2-05 DATASHEET V1
1. 傳感器技術(shù)指標
1.1
技術(shù)指標
2. 傳感器尺寸
3. 使用注意事項
3.1 傳感器的處理
3.2 測量條件
3.3 儲存
3.4 交叉靈敏度
4. 傳感器接線
4.1 接線介紹
4.2與電池和帶電池的記錄儀表的連接
4.3 與控制器連接
4.3.1用電網(wǎng)供電替代電池供電
4.3.2傳感器的次氯酸信號和溫度信號的隔離
5. 安裝
5.1 傳感器在管道中的位置
6. 標定
6.1 單點標定的步驟
7. 快速測試傳感器的步驟
8. 維護
9. 附件A: 氯的測量原理
10. 附件B：溫度補償
1. 傳感器技術(shù)指標
1.2
技術(shù)指標
測量活性氯 （HOCl; HOBr 和ClO2）（0-5mg/l）
集成溫度傳感器 （KTY13-5）（0-60℃）
9個月以上連續(xù)使用無須維護
免試劑
實時在線檢測
體積小，功耗低
高信號信噪比
測量物質(zhì)
HOCl ，HOBr
ClO2
范圍
0-5 ppm
0-5 ppm
氯敏感度
250-450 mV/ppm
250-450 mV/ppm
響應(yīng)時間
< 30s
< 30s
典型流速
500 L/h 在外管徑為32mm 的水管中
PH值范圍
5-9
精度
±2%
zui小PH值
5 （pH值很低會損壞探頭）
zui大氯濃度
氯濃度大于5ppm會減少傳感器探頭使用壽命
氯信號輸出范圍
2.45-4.88V
氯信號輸出偏移
2.45-2.55V
工作溫度范圍
0-60℃
0-60℃
溫度敏感度
16±2 mV/℃
16±2 mV/℃
溫度響應(yīng)時間
< 15 s/℃
溫度信號輸出范圍
0.2-4.88V
0.2-4.88V
溫度信號輸出偏移（T=25℃）
2.14-2.2V
2.14-2.2V
建議zui小流速
在直徑為32mm的水管中zui小流速為100L/h為避免氣泡，傳感器的位置很重要。
輸入電壓
5.2-10V
5.2-10V
zui小負載電阻
5KΩ
防潮材質(zhì)
PVC和Viton® O型圈密封
PVC和Viton® O型圈密封
探頭電纜長度
3m
3m
探頭重量
170g
170g
探頭尺寸
見圖2
見圖2
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2. 傳感器尺寸
圖2： MESM 傳感器模塊示意圖
外殼：PVC （zui高承受溫度60℃）
傳感器探頭：SILSENS MAES 2402 電流式傳感器
電子部分：穩(wěn)壓器&信號放大器
具有連接電纜
可用3/4” 螺紋直接與管線連接
3. 使用注意事項
3.1 傳感器的處理
在空氣中放置很久后或*次使用之前，將傳感器不通電情況下放置在流動的水中進行至少一小時的水合。一般傳感器在*次水合之后的響應(yīng)時間可能要長一些，一般在半個小時左右。
每次當傳感器被晾干后，zui少需要一小時去水合。
3.2 測量條件
傳感器一定要用在攪動的溶液中（測量精度不高）或者用在有水流的環(huán)境當中。如果水合時間不足一小時或在接觸溶液之前就通電的話，傳感器的標定值可能會被改變。 時有時無的水流可能縮短傳感器的壽命。在通電時，傳感器一定要在水中！當電源電壓低于4.8V時，傳感器會被損壞。
傳感器對氣泡敏感。為避免氣泡的產(chǎn)生，必須保證zui小流量值。必須避免氣泡。
傳感器不適合用于測量去離子水。
3.3 儲存
當*不使用時，傳感器儲存在干燥并且沒有灰塵、強光、高溫的地方。或者它可以被儲存在含有少量氯化物的自來水當中。
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3.4 交叉靈敏度
傳感器會對二氧化氯，臭氧，雙氧水產(chǎn)生交叉敏感。
使用雙氧水會顯著的縮短傳感器的壽命。
傳感器不適用于電解鹽水系統(tǒng)。
4. 傳感器接線
4.1 接線介紹
MESM2405 具有4芯電纜：
2根線連接電源，可直接連接到 4x1.5V AA電池上，或由直流隔離器供電
1根線，輸出以供電地線電壓作參考的次氯酸濃度的模擬電壓信號
1根線，輸出以供電地線電壓作參考的溫度的模擬電壓信號
棕線：電源輸入地線
白線：電源輸入
黃線：氯輸出電壓
綠線：溫度輸出電壓
4.2與電池和帶電池的記錄儀表的連接
傳感器可方便地與9V 電池連接，地線（棕）& 供電輸入（白）
氯輸出電壓（地線（棕）& 氯輸入（黃）之間的電壓），可由3位電壓表顯示，
溫度輸出電壓（地線（棕）& 溫度輸入（綠）之間的電壓），由3位電壓表顯示，
4.3 與控制器連接
把傳感器與控制器連接，而控制器與電源連接，那么傳感器需按照下圖進行隔離：
4.3.1用電網(wǎng)供電替代電池供電
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4.3.2傳感器的次氯酸信號和溫度信號的隔離
5. 安裝
5.1 傳感器在管道中的位置
傳感器可直接安置在水管中。傳感器的安裝位置對于避免氣泡起著非常重要的作用。尤其在水流流速緩慢的時候，*安裝位置是與背對水平水流方向成45度角，。建議避免傳感器與水流中的固體顆粒接觸。
順對水平水流方向成T45°和背對垂直水流方向成T45°的安裝位置均是不可取的。如果在水流中傳感器安裝位置不對，就會減少傳感器的壽命
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6. 標定
6.1 單點標定的步驟
為了獲得*的精度，傳感器應(yīng)當在一個可以測量*次氯酸的一個pH值的環(huán)境下標定。向非蒸餾水中加入稀硫酸可以獲得這樣的環(huán)境。pH值不得超過5。不要使用純凈的無離子的水進行標定。
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將傳感器放在貫通流體的水管當中，不要通電。
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*水管外徑32mm; *流量500L/h
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*水管外徑11/4″ *流量2 GPM
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放置傳感器在流動的水中一小時進行水合
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將傳感器通電
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添加稀硫酸將PH值調(diào)至5.5
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放置傳感器使其穩(wěn)定在它的零位置
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如果零位置不能達到，那么說明溶液中可能存在少量氯化物
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記錄值VZERO =
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添加大約2ppm的氯
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放置傳感器15分鐘進行穩(wěn)定
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記錄值VHOCl =
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使用DPD1精確測試水中游離氯含量
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記錄值[HOCl]=
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注意，如果標定使用的水管經(jīng)常接觸氯化物，那么測量結(jié)果會變得不精確。為了確認這一點，能記錄下標定前后的DPD測量結(jié)果值[HOCl]。
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計算傳感器的靈敏度S=（（VHOCl- VZERO）*1000/[HOCl]，單位mV/mgL-1
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標定的結(jié)果應(yīng)當與合格證上表明的靈敏度相近
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在現(xiàn)場使用當中，傳感器并不需要進一步的標定。
7. 快速測試傳感器的步驟
安裝
將傳感器從包裝中拿出來；
準備一個250mL的燒杯；
在燒杯中裝入200mL的自來水與一個磁力攪拌器；
將傳感器放在磁力攪拌器上面
用夾子將傳感器探頭固定在燒杯上
啟動磁力攪拌器
放置傳感器水合一小時
連接傳感器
準備一塊標準的9V 方形電池。
將白線連接到電池的正極。
將棕線連接到電池的負極。
為測量次氯酸濃度，準備一個能顯示3位數(shù)字的電壓表。
將黃線連接到電壓表的輸入。
將棕線連接至電壓表的地線。
測量
如果水中沒有氯化物的話，傳感器的讀數(shù)大約在2.5V左右。（合格證上的 “Zero without chlorine”值） 如果傳感器的讀數(shù)更高一點，那么就證明了你準備的水中含有氯化物并且它的pH值可能高于7.5。
檢查溶液的pH值，如果它高于7.5，那么請放置傳感器穩(wěn)定一小時,然后它的讀數(shù)應(yīng)降到大約2.5V。
如果溶液的pH值低于7.5，請向溶液中加入10μL的商用13%-14%濃度的次氯酸。然后次氯酸輸出電壓應(yīng)該根據(jù)傳感器靈敏度的不同及溶液pH值的不同增大到大約3V。然后次氯酸輸出電壓會因時間的變化而減小。
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添加10μL的次氯酸會再一次增大次氯酸的輸出電壓，在經(jīng)過了幾次添加次氯酸之后，次氯酸輸出信號會飽和的停留在一個稍微高于4.8V 的水平上。
如果溶液的pH值大于7.5，的方法就是添加100μL的標準溶液（0.5 mol/l硫酸）使溶液酸化到pH=7。另外添加10μL的次氯酸應(yīng)該將次氯酸輸出電壓提升至3V，再加10μL的次氯酸可以再次增加次氯酸輸出電壓。在經(jīng)過添加幾次次氯酸之后，次氯酸輸出信號會飽和的停留在一個稍微高于4.8V 的水平上。
使用傳感器附帶的合格證來計算溶液的次氯酸濃度。
[HOCl] : HOCl concentration in ppm or mg/l
VHOCl : HOCl output voltage （V）
Vzero without chlorine : HOCl output voltage without chlorine （V）
Velectronic zero : Zero of the electronic potentiostat.
Ssensor : Sensitivity of the chlorine sensor （mV/mgL-1）
Ssensor = Shead x Gain
Vzero without chlorine = Velectronic zero x （Izero without chlorine x Gain）
[HOCl] = （（VHOCl – Vzero）*1000） / Ssensor
Example:
Vzero without chlorine = 2.517 + （0.11 x 26.20）/1000 = 2.520 V
VHOCl = 3.306 V
Ssensor = 12.0 * 26.20 = 314 mV/mgL-1
[HOCl] = （（3.306-2.520）*1000）/314 = 2.5 ppm
注意事項
在準確的標定傳感器時，傳感器應(yīng)當放在流動的pH值正好等于5.5的水管線當中。（按照第6章說明） 。精密的標定也可在pH值等于7的情況下進行，而pH的補償應(yīng)當經(jīng)過計算來解決。
如果傳感器讀數(shù)停留在2.5V 或者 4.8V ，并且波動很小，或者在一晚上的穩(wěn)定之后低于2.5V。請與我們。
8. 維護
不允許在傳感器頭部使用任何化學或物理方法進行維護。
8.1 更換探測頭
在此過程中不許觸摸傳感器活動部位。也不允許探測頭的護墊接觸水。
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不允許水進入內(nèi)部的探測頭或內(nèi)部的護墊中。
護墊 內(nèi)部探測頭
傳感器本體 傳感器頭 活動部分
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斷開傳感器連接
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把傳感器從水中拿出來
??
把它晾干，并且不接觸傳感器活動部位
??
在用手接觸傳感器時，必須保證雙手干燥，沒有水分。
??
擰開頭部蓋子
??
確保O型圈安裝正確
??
換上一個新的探測頭
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擰到傳感器本體上
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確定你已經(jīng)擰緊，以保證水不會進入
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9. 附件A: 氯的測量原理
水的氯化處理有很多方法，包括：溶解氯氣（Cl2 ）、次氯酸鈉（NaOCl）、或者次氯酸鈣（Ca（OCl）2）；無論哪種方法，都是基于氯氣的水解或者次氯酸鹽的酸化，產(chǎn)生了次氯酸。
氨水會與次氯酸反應(yīng)產(chǎn)生氯胺NH2Cl, NHCl2 或 NCl3，前兩個物質(zhì)可以產(chǎn)生與氯相比持續(xù)較長時間的消毒效果。
這些氯化物可以分為兩類，游離氯和非游離氯。
根據(jù)水PH值的不同，游離氯有可能是溶解在水中的氯氣（Cl2）、次氯酸（HOCl）或次氯酸離子（OCl-）
溶解的氯與次氯酸的數(shù)量是相同的（K25°C = 4x10-4）。同理，溶解的次氯酸的數(shù)量與氯離子是相同的（K25°C = 2.9x10-8）
圖一向我們展現(xiàn)了在飲用水典型的Ph值大約等于7.5時，次氯酸與次氯酸離子都存在。因為次氯酸的消毒性（x100）相對次氯酸離子來講更強，所以氯化物的消毒效果依賴于水的Ph值。因此測量水中次氯酸的含量可以正確判斷其消毒效果。
測量原理
SILSENSE 電化學探頭屬于克拉克型電流傳感器，采用微電子技術(shù)制造，用于測量水中次氯酸（HOCl）的濃度。這個傳感器由小型的電化學式的三個電極組成，其中一個工作電極（WE），一個反電極（CE）和一個參考電極（RE）。測量水中的次氯酸（HOCl）的濃度的方法是建立在測量工作電極由于次氯酸濃度變化所產(chǎn)生的電流。工作電極WE由光聚合上一層特殊的有機膜把電極表面與分析溶液隔開。溫度傳感器是一個標準的硅傳感器（KTY13-5 INFINEON），安裝在探頭上、電流計傳感器旁。
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電氣接口
這個模塊包括次氯酸傳感器的穩(wěn)壓器和溫度傳感器的電路。接口部分包括一個穩(wěn)壓電源（5V），一個用于調(diào)整工作電極和參考電極之間電位的參照電壓，一個為工作電極用的電流/電壓轉(zhuǎn)換器，一個溫度傳感器用的電流源和電壓放大器。接口部分擁有自己虛擬的參照地；兩個輸出信號都經(jīng)過4 Hz 阻容一階濾波器進行濾波。
氯的測量
溫度測量
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10. 附件B：溫度補償
溫度對氯化物測量的影響
總體上的影響
氯化物的測量對于溫度的依賴程度與其對于HOCl/OCl- 運動平衡的依賴程度是相同的；同時，溫度對電化學反應(yīng)是有影響的。
次氯酸的測量
對于次氯酸濃度的測量，溫度對與HOCl/OCl-平衡變化的影響可以忽略不計。相反的，在需要時溫度對于電化學反應(yīng)的影響應(yīng)當被注意和補償。
游離氯離子的測量（HOCl + OCl-）
對于使用測量pH值的方法測量 HOCl + OCl-，這兩個變量都應(yīng)當被考慮到。
在這兩種情況下，依據(jù)精度上的要求應(yīng)當考慮溫度補償。
溫度補償
溫度影響著HOCl/OCl- 的動平衡
在水溶液當中次氯酸（HOCl）的數(shù)量是與次氯酸根離子（OCl-）的數(shù)量保持均衡狀態(tài)，依照下列反應(yīng)方程式：
次氯酸濃度是pH函數(shù)，如下：
溫度對于HOCl/OCl-運動平衡變化的影響依照下面這個公式：
△
Hm: 反應(yīng)中摩爾焓值的變化=11.8KJ mol-1（HOCl/OCl-平衡）
下圖展示了pKa值是溫度的函數(shù)。
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從以上分析，我們測量游離氯FAC （HOCl + OCl-）.，首先應(yīng)當進行溫度補償。
所以：
溫度對于電化學反應(yīng)的影響
對溫度的影響可以用阿列紐斯定律來解釋：
這主要源于擴散系數(shù)變化是溫度的函數(shù)：
在pH=5（*H
長大約2%。
所
根據(jù)MESM傳感器檢測的次氯從傳感器標定中獲得的常數(shù)：
S0: 溫度等于T0時，傳感器
V0HOCl：感器的偏移電壓。
ST：溫度傳感器的靈敏度。
V0 變量
SHOCl: 溫度為T時，次氯酸傳
VHOCl: 傳感器的輸出電壓。
VT: 溫度傳感器的輸出電壓。
[HOCl]:次氯酸濃度
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pKa: 公式（I）中的的平衡常數(shù)。
補償流程圖