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(hù)、可實(shí)驗(yàn)室操作標(biāo)定、傳輸信號可靠、防潮性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，為使用者帶來了極大利益，廣受認(rèn)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(yùn)場館，上海世博項(xiàng)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(lán)天工程等凈化水、環(huán)保監(jiān)測項(xiàng)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(shí)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(shí)，電極和被測溶液就形成一個(gè)化學(xué)原電池，兩電極間產(chǎn)生一個(gè)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(hù)，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(jìn)企業(yè)普遍采用運(yùn)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?yàn)殡娀瘜W(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(hù)。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(jìn)行清洗標(biāo)定等維護(hù)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(gè)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(jìn)行傳輸。在數(shù)模的轉(zhuǎn)換的同時(shí)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(diǎn)是可以在一定程度上克服檢測模擬信號直接傳輸出來時(shí)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(shí)原始數(shù)據(jù)、標(biāo)定數(shù)據(jù)、用于預(yù)先維護(hù)的應(yīng)用數(shù)據(jù)。

    pH傳感器另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的“雙向傳輸”。因?yàn)閭鞲衅餮b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?yàn)榫€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(diǎn)

現(xiàn)場標(biāo)定

    因?yàn)殡姌O具有存儲功能，可以存儲電極的特性參數(shù)，如零點(diǎn)、斜率以及電極所有的相關(guān)特性參數(shù)，如故障報(bào)警、歷史極限值、最高溫度、最低溫度、接觸最高溫度時(shí)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(yàn)實(shí)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(shí)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(yàn)室完成。

    這樣，就可以實(shí)實(shí)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(hù)”，給分析儀維護(hù)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?yàn)樾盘柕膫鬏敒榧償?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(hù)管理及消耗替換的電化學(xué)傳感器。

    因?yàn)镸emosens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(hù)等先進(jìn)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(diǎn)、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(shí)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(hù)周期。當(dāng)電極作清洗、標(biāo)定等維護(hù)時(shí)，必然無法進(jìn)行工作，這就影響了電極的正常測量。但是，Memosens的化驗(yàn)室清洗、標(biāo)定，可以理解為是一種離線維護(hù)，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?cái)U(kuò)展使用時(shí)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?yàn)镸emosens無金屬接插件，可避免電極、電纜接頭接觸不良問題；

   因?yàn)檎emosens電極沒有任何暴露的金屬部分，所電極的抗腐蝕性強(qiáng)；

   因?yàn)閿?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?yàn)椴捎脭?shù)字傳輸，一旦電纜受損或者絞纏，會在信號傳輸非正常時(shí)，通過自診斷，給出報(bào)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(gè)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(jìn)性。