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    Memosens技術(shù)是E+H公司在傳統(tǒng)模擬傳感器技術(shù)基礎(chǔ)上，基于現(xiàn)代數(shù)字信號及微電子數(shù)據(jù)處理、存儲技術(shù)，將電化學(xué)傳感器數(shù)字與微處理器芯片技術(shù)結(jié)合的智能傳感器。自從Memosens的pH傳感器推出以來，其免現(xiàn)場維護、可實驗室操作標(biāo)定、傳輸信號可靠、防潮性能優(yōu)良等優(yōu)點，為使用者帶來了極大利益，廣受認可。此高端技術(shù)已經(jīng)成為一種工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，逐步寫入了德國的教科書。

    目前，E+H公司Memosens 技術(shù)已經(jīng)不僅僅局限于在pH傳感器，先后又推出了Memosens技術(shù)的溶解氧產(chǎn)品COS21D、電導(dǎo)率產(chǎn)品COS16D等全系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品推出后，在國內(nèi)的北京奧運場館，上海世博項目相關(guān)的污水處理廠，三峽庫區(qū)、環(huán)太湖流域污水治理，環(huán)渤海流域碧海藍天工程等凈化水、環(huán)保監(jiān)測項目中得到廣泛應(yīng)用。

革命性的Memosens技術(shù)

    那么，memosens技術(shù)在實際使用中會帶來什么革新性的好處呢？

    以最常用的pH電極為例，圖1很清楚的解剖了pH傳感器的基本結(jié)構(gòu)。當(dāng)被測溶液流經(jīng)傳感器（玻璃電極）時，電極和被測溶液就形成一個化學(xué)原電池，兩電極間產(chǎn)生一個原電勢，該電勢的大小與被測溶液的pH值成對數(shù)關(guān)系，它將被測溶液的pH值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺妱菪盘枺?BR>
    圖1   傳統(tǒng)復(fù)合電極結(jié)構(gòu)圖

    1－玻璃電極敏感膜(球泡)；

    2－陶瓷接液隔膜；

    3－凝膠電解液鹽橋；

    傳感器的電信號通過專用電纜送至變送器。為使微弱的模擬量電勢信號穩(wěn)定，免受干擾，通常國外知名企業(yè)大都采用雙屏蔽電纜，外加半導(dǎo)體層防護，來保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定，而美國企業(yè)通常還會在電極上另加信號放大器，來增益?zhèn)鬏斝盘枴?BR>
    變送器由電子部件組成，其作用是將電極檢測到的電勢信號放大，并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。現(xiàn)今一般國外先進企業(yè)普遍采用運算放大器，甚至數(shù)字化CPU信號處理的方式，來將信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA或者智能協(xié)議通訊信號。

    所以，傳統(tǒng)的pH測量一般采用毫伏電平這種模擬信號的傳輸方式，極其容易受到現(xiàn)場電磁波及附加電勢的干擾，并且，因為電化學(xué)原理的因素，傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器也不可避免需要在現(xiàn)場頻繁（約每月一次）作清洗、標(biāo)定等維護。而傳感器的現(xiàn)場清洗、標(biāo)定又非常麻煩，受到安裝位置、氣候、現(xiàn)場無清洗水源，要帶標(biāo)定液到現(xiàn)場等諸多外在因素的影響，給使用者帶來很大的“痛苦”，也影響到了電極的清洗標(biāo)定效果，從而影響了使用準(zhǔn)確度和壽命。

    目前，雖然普通的數(shù)字pH電極正在取代傳統(tǒng)的模擬電極，但從測量原理上來講，數(shù)字pH電極的測量原理沒有任何變化，只是在信號傳輸上發(fā)生了變化。 還沒有真正解決電極必須在現(xiàn)場進行清洗標(biāo)定等維護問題。

    圖2為E+H專利的memosen智能數(shù)字電極的結(jié)構(gòu)。

    圖2   Memosens智能數(shù)字電極結(jié)構(gòu)圖

    pH傳感器有個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，就是電極與電纜的傳輸接頭。圖3所示就是數(shù)字電極的最重要的信號傳輸，也就是電極與電纜的連接部分結(jié)構(gòu)。

    模擬電極是直接把傳感器測量來的模擬信號直接傳輸出來，而數(shù)字電極是將傳感器測量出的模擬信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號，然后再進行傳輸。在數(shù)模的轉(zhuǎn)換的同時再加上可記憶的存儲芯片來儲存歷史數(shù)據(jù)和標(biāo)定數(shù)據(jù)，這就形成了智能化的數(shù)字電極。數(shù)字電極的構(gòu)造優(yōu)點是可以在一定程度上克服檢測模擬信號直接傳輸出來時電纜絕緣性下降對檢測信號的影響。

    圖3   智能數(shù)字電極的電纜接頭及信號傳輸方式

    Memosens新技術(shù)傳感器的根本核心就是在傳統(tǒng)的傳感器中加裝模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和CPU微處理器及儲存器，這樣，探頭就能夠存儲出廠時原始數(shù)據(jù)、標(biāo)定數(shù)據(jù)、用于預(yù)先維護的應(yīng)用數(shù)據(jù)。

    pH傳感器另一個關(guān)鍵技術(shù)是實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的“雙向傳輸”。因為傳感器裝有芯片，有信號數(shù)據(jù)的“讀”和“寫”的功能，所以探頭與電纜的連接摒棄了傳統(tǒng)的金屬接插件的接頭方式，而是采用了一種類似于互感器結(jié)構(gòu)的線圈信號傳輸接頭，并且全封閉于探頭內(nèi)，如圖4所示。

    圖4   耦合的信號傳輸方式 

    這種耦合的信號傳輸方式，不但解決了信號的雙向傳輸，又因為線圈互感器有能量傳遞的功能，因此解決了探頭內(nèi)芯片等電路板的供電電源問題。

Memosens的應(yīng)用優(yōu)點

現(xiàn)場標(biāo)定

    因為電極具有存儲功能，可以存儲電極的特性參數(shù)，如零點、斜率以及電極所有的相關(guān)特性參數(shù)，如故障報警、歷史極限值、最高溫度、最低溫度、接觸最高溫度時間等。這樣，原本只有存儲在變送器電路部分的參數(shù)，可以直接存儲在電極中，使得電極可以根據(jù)需要隨意更換，甚至在化驗實借助任何其他變送器完成標(biāo)定，也就是說，無需在環(huán)境比較惡劣現(xiàn)場實現(xiàn)頻繁的每月標(biāo)定，取而代之的是在環(huán)境、溫度、工作條件非常良好的化驗室完成。

    這樣，就可以實實在在地解決傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器的最頭疼問題：現(xiàn)場標(biāo)定。免除了“現(xiàn)場維護”，給分析儀維護帶來了的革命性改變。

電極與電纜接頭的防潮

    而且由于探頭線圈的全封閉結(jié)構(gòu)，又帶來了探頭與電纜接頭處的防水、防潮問題，并因此延長了探頭壽命。

抗干擾

    因為信號的傳輸為純數(shù)字式，因此穩(wěn)定性大為提高，對電纜的要求也大大降低，一般屏蔽雙絞線，如國內(nèi)常用的布線RVVP電纜就能勝任。抗干擾、傳輸距離相比普通傳感器也得以提升。

現(xiàn)代設(shè)備管理和標(biāo)定管理概念

    儀表等工廠設(shè)備的資產(chǎn)管理軟件化是現(xiàn)代企業(yè)管理不可缺少的概念和手段，尤其是針對需要經(jīng)常維護管理及消耗替換的電化學(xué)傳感器。

    因為Memosens技術(shù)傳感器探頭帶有特性參數(shù)及工作數(shù)據(jù)庫，可以存儲探頭的歷史數(shù)據(jù)，使探頭的預(yù)維護等先進的儀表設(shè)備資產(chǎn)管理理念變得可能。如現(xiàn)場工作人員可以通過調(diào)用探頭數(shù)據(jù)庫，得知每支探頭的工作狀況，零點、斜率的變化情況，更重要的是可以提前預(yù)知每支電極使用的壽命，適時的準(zhǔn)備新電極來替換壽命用完的電極，不但優(yōu)化儀表的管理，也保證了現(xiàn)場生產(chǎn)過程不會因電極問題而中斷。

電極使用的最優(yōu)化

    由于電化學(xué)傳感器的原理決定，電極的工作原理如電池一樣，有一定的使用周期和維護周期。當(dāng)電極作清洗、標(biāo)定等維護時，必然無法進行工作，這就影響了電極的正常測量。但是，Memosens的化驗室清洗、標(biāo)定，可以理解為是一種離線維護，這樣，不但大大提高電極的壽命，也大大提供電極的使用效率和工作效率，使電極最大程度地擴展使用時間周期，優(yōu)化了電極的使用有效性。

    圖5   Memosens電極的優(yōu)勢

    圖5所示為Memosens電極的一些顯而易見的應(yīng)用優(yōu)勢，除此以外，非接觸式接頭、雙向數(shù)字感應(yīng)式技術(shù)等技術(shù)，還為最終使用者帶來更多受益：

   因為Memosens無金屬接插件，可避免電極、電纜接頭接觸不良問題；

   因為整支Memosens電極沒有任何暴露的金屬部分，所電極的抗腐蝕性強；

   因為數(shù)字技術(shù)不受現(xiàn)場干擾、電流電壓影響，使電極安裝無需特別注意接地問題；

   因為采用數(shù)字傳輸，一旦電纜受損或者絞纏，會在信號傳輸非正常時，通過自診斷，給出報警信號，這是模擬式傳輸不具有的功能。

    自推出以來，Memosens 這一技術(shù)已成為了一個新的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，越來越受到用戶的關(guān)注。目前，國際知名的Knick（克尼克）公司、Hamilton（哈密頓）公司等都已經(jīng)與E+H公司簽訂了戰(zhàn)略協(xié)議，今后其產(chǎn)品都將采用E+H 公司專利的Memosens技術(shù)，來提升產(chǎn)品的先進性。