Optik Çözünmüş Oksijen Sensörü: Çalışma Prensibi, Başlık Tipleri ve Seçim
Membran, elektrolit ve polarizasyon olmadan çözünmüş oksijen ölçümü: ne zaman uygun, hangi modelle?
Optik DO Sensörü Seçerken Bakılacak Dört Nokta
- Aralık: mg/L düzeyi için VisiFerm, VisiWater veya Pyxis ST-772; ppb düzeyi için VisiTrace ve Pyxis ST-774.
- Başlık (cap) tipi: Hamilton'da aralık ve ortam uyumu değiştirilebilir başlıkla belirlenir (H0, H2, H3, H4, L1).
- Sıcaklık ve sterilizasyon: 85°C üzerinde DO okuması yoktur; otoklav, CIP ve SIP dayanımı ayrıdır.
- Çıkış: RS485/Modbus, 2 telli 4-20 mA (HART, ATEX/IECEx), Arc veya sabit kablolu IP68.
Lüminesans Söndürme Nasıl Ölçer
Optik DO sensörünün ucundaki başlıkta oksijene duyarlı bir floresan boya (luminophore) bulunur. Sensör boyayı mavi ışıkla uyarır. Oksijen yoksa boya aldığı enerjiyi kırmızı ışık olarak geri yayar. Oksijen varsa enerjinin bir kısmı oksijen molekülüne geçer ve yayılan kırmızı ışık azalır. Oksijenin kısmi basıncı, uyarma ve yayılma arasındaki faz kaymasından belirlenir. Ölçüm bu fiziksel kaymaya dayandığı için sensör oksijen tüketmez.
Bu prensibin pratik sonuçları üretici belgelerinde şöyle özetlenir:
- Polarizasyon yok: Boya denge süresi gerektirmez; VisiFerm polarizasyon gerektirmeden kullanıma hazırdır.
- Düşük DO ve durgun ortam: Sensör oksijen tüketmediği için akış gerekmez; düşük DO'da ölçüm daha doğrudur.
- Montaj yönü: Elektrolit olmadığı için sensörün konumu okumayı etkilemez.
- Basınç dalgalanması: Membran yerine cam pencere kullanıldığı için mekanik ve ölçüm kararlılığı artar.
- Elektriksel gürültü: Optik sinyal elektrostatik ve mekanik gerilimden etkilenmez.
- CO2 ve H2S: Okumayı ve sensör ömrünü etkilemez.
Kaynak: Hamilton Optical Oxygen Sensors broşürü (L30011-04). Amperometrik sensörlerle ayrıntılı karşılaştırma tablosu: çözünmüş oksijen ölçümü sayfasında.
Optik DO Sensörleri: Aralık, Koşul ve Çıkış
| Sensör | Aralık | Yanıt süresi | Sıcaklık, basınç | Çıkış | Ne zaman |
|---|---|---|---|---|---|
| Hamilton VisiFerm RS485 / mA | 4 ppb – 25 ppm; 0–300 % doygunluk | H3/H0 başlık: 30 sn altı; H4/H2: 60 sn altı (t98, 25°C) | -20 ile 140°C (85°C üzerinde DO okuması yok); -1 ile 12 bar; otoklav, CIP, SIP | RS485 Modbus RTU / ECS; mA sürümü 2 telli 4-20 mA, HART (ATEX/IECEx) | Biyoproses, kimya-farma |
| Hamilton VisiFerm SU | 4 ppb – 25 ppm | — | Yeniden kullanılabilir sensör ortamla temas etmez | Arc | Tek kullanımlık biyoreaktör |
| Hamilton VisiTrace RS485 / mA | 0 – 2000 ppb | Gazda 20 sn altı, suda 90 sn altı (t90) | -20 ile 140°C (85°C üzerinde DO okuması yok); -1 ile 12 bar; otoklav, CIP, SIP | RS485 Modbus RTU; mA sürümü 2 telli 4-20 mA, HART | Bira filtrasyon ve dolum, enerji santrali |
| Hamilton VisiWater DO Arc | 4 ppb – 40 ppm | 30 sn altı (t90, 25°C) | 0–60°C; -1 ile 12 bar | Arc; 4-20 mA veya Modbus; 10 m sabit kablo, IP68 | Su, atıksu, su ürünleri |
| Pyxis ST-772 serisi | 0,004 – 20 mg/L | 60 sn altı | Dahili sıcaklık ve basınç kompanzasyonu | 4-20 mA + RS-485 Modbus | Atıksu, içme suyu, aktif çamur |
| Pyxis ST-774 (GUARDIAN) | 0,1 – 2.000 ppb | — | Numune 4–49°C; 7,25–30 psi | Panel: 4-20 mA, Modbus | Kazan besi suyu |
| Hefer OD-3000C optik sensör (opsiyonel) | 0–200 % hava | 30 sn altı | IP68, 2" NPT | OD-3000C kontrolörü: 0/20 veya 4/20 mA, çift set-point röle | Aktif çamur, balık havuzu |
ODO Başlık (Cap) Tipleri
Hamilton'da ölçüm aralığı ve ortam uyumu, değiştirilebilir başlıkla belirlenir. Başlık sensör gövdesinin sürümüne bağlıdır.
| Başlık | Özellik | Uyumlu sensör |
|---|---|---|
| ODO Cap H0 | En hızlı yanıt; çoğu fermantasyon ve kültür ortamıyla uyumlu | VisiFerm RS485 |
| ODO Cap H2 | Kimyasal dirençli, hijyenik tasarım; temizliği kolaylaştırır, kabarcık birikimini azaltır | VisiFerm RS485 |
| ODO Cap H3 | Güçlendirilmiş luminophore matrisi: daha iyi sıcaklık kararlılığı, hızlı yanıt; çoğu biyofarma uygulaması için | VisiFerm mA ve RS485 |
| ODO Cap H4 | Güçlendirilmiş luminophore matrisi; kimyasal dirençli, hijyenik tasarım | VisiFerm mA ve RS485 |
| ODO Cap L1 Trace | 1–2.000 ppb eser ölçüm; aktif klor ve klor dioksite karşı kararlı; 15 ppb altı ölçümde hızlı yanıt | VisiTrace mA ve RS485 |
| ODO Cap Sx (S0/S2/S3) | Tek kullanımlık biyoreaktör hatları | VisiFerm SU |
| ODO Cap H0 / H20 (VisiWater) | H0: paslanmaz çelik VisiWater için standart; H20: PVC-U/poliamid VisiWater için standart | VisiWater DO Arc |
Standart başlıklar için klor ve klor dioksit kararlılığı belirtilmemiştir; yalnız L1 başlığı için üretici bu kararlılığı belirtir.
Kalibrasyon, Teşhis ve Başlık Değişimi
Hamilton Arc sensörlerinde sensör içine entegre bir mikro-transmitter bulunur. Bu yapı sinyal gürültüsünü azaltır ve sensör ömrü, kalibrasyon ve arıza teşhisi için tahmin üretir. Bluetooth 4.0 ve üzeri bağlantı için Arc Wi dönüştürücüleri kullanılır; VisiFerm mA sürümünde Bluetooth entegredir. Kalibrasyon ve teşhis telefon veya tabletten yapılabilir. Bir nokta, iki nokta ve ürün kalibrasyonu, mevcut polarografik prosedürlerle uyumludur.
Pyxis ST-772'de eğim noktası hava veya hava doygun suyla, sıfır noktası %5 sülfit çözeltisi ya da azot gazıyla alınır; MA-CR Bluetooth adaptörü ve uPyxis uygulaması kablosuz kalibrasyon ve teşhis sağlar. ST-774, kazan besi suyu panelinde sahada sıfır kalibrasyonu için Pyxis Sulfite-ZERO kitini kullanır. Hamilton Calibration Station, oksijen ve CO2 sensörlerinin tekrarlanabilir kalibrasyonu için tasarlanmıştır.
Başlık değişimi: sensör başlığı çıkarılıp yeni başlık takılır. Pyxis'te ön yüklemeli DCC-1 membran kapağı (siyah mikro gözenekli PTFE) tipik olarak 2 yıl, ST-774'te DCC-2 değiştirilebilir kartuş kullanılır. VisiWater, mekanik olarak hassas membran ve aşındırıcı elektrolit içermez; başlığı UV'ye dayanıklı poliamiddir.
Uygulamaya Göre Sensör Seçimi
| Uygulama | Uygun optik sensör | Not |
|---|---|---|
| Aktif çamur, atıksu | Pyxis ST-772, Hamilton VisiWater DO, Hefer OD-3000C (opsiyonel optik) | ST-772 serisi atıksu, içme suyu ve doğrudan deşarj için USEPA 40CFR Part 136.3 onaylı yöntemdir |
| Su ürünleri | VisiWater DO | 10 m sabit kablolu, IP68 |
| Biyoproses, fermantasyon | VisiFerm RS485 / mA | Otoklav, CIP, SIP; tek kullanımlıkta VisiFerm SU |
| Bira filtrasyonu ve dolumu | VisiTrace | L1 başlığı aktif klor ve klor dioksite karşı kararlıdır |
| Kazan besi suyu | Pyxis ST-774, VisiTrace | Numune soğutulmuş olmalı, ayrıntı kazan suyu DO rehberinde |
| WFI ve saf su | VisiFerm | Hamilton sayfası WFI ve saf su hatlarında ppb düzeyi DO izlemeyi uygulama olarak belirtir |
Genel bakış ve amperometrik seçenekler için çözünmüş oksijen ölçümü sayfasına, sarf ve armatür için Hamilton oksijen sensörü aksesuarları sayfasına bakın.
Optik Çözünmüş Oksijen Sensörü Hakkında Sıkça Sorulan Sorular
Çalışma prensibi, polarizasyon, bakım, ppb düzeyi ve sınırlar.
Optik oksijen sensörü nasıl çalışır?
Sensör başlığındaki (cap) oksijene duyarlı floresan boya mavi ışıkla uyarılır. Ortamda oksijen yoksa boya enerjiyi kırmızı ışık olarak yayar; oksijen varsa enerjinin bir kısmı oksijen molekülüne geçer ve daha az kırmızı ışık yayılır. Oksijenin kısmi basıncı, uyarma ve yayılan ışık arasındaki faz kaymasından hesaplanır. Pyxis ST-772 aynı lüminesans söndürme prensibini çift mavi/kırmızı ışık algılamayla uygular.
Optik sensör polarizasyon gerektirir mi?
Hayır. Hamilton VisiFerm, polarizasyon gerektirmeden kullanıma hazırdır; boya denge süresi gerektirmediği için sensör takıldığında kullanıma hazırdır. Amperometrik sensörlerde ise polarizasyon bekleme süresi vardır (OxyFerm ve OxyGold G için polarizasyon gerilimi -670 mV, OxyGold B için 0 mV).
Optik DO sensörü bakım gerektirir mi, başlık ne zaman değişir?
Membran ve elektrolit olmadığı için bakım sensör başlığını çıkarıp yeniden takmaktan ibarettir; Hamilton başlığın sağlık durumunu gösteren bir kalite göstergesi sunar. Başlık ömrü üreticiye ve ortama göre değişir: Pyxis DCC-1 membran kapağı tipik olarak 2 yıl yeniden kalibrasyon gerektirmeden kullanılır, Hefer'in opsiyonel optik sensörü için ömür bir yılı aşar (güneş ışığına maruz kalmadığı sürece). Hamilton, VisiFerm için önceki nesle göre %80 daha az kalibrasyon belirtir.
Optik sensör ppb seviyesini ölçebilir mi?
Evet, eser (trace) aralığına uygun sensör ve başlıkla. Hamilton VisiTrace 0–2000 ppb ölçer ve L1 başlığı kullanır; Pyxis ST-774 kazan besi suyu için 0,1–2.000 ppb ölçer. Standart VisiFerm 4 ppb – 25 ppm, VisiWater DO 4 ppb – 40 ppm aralığındadır; bunlar su ve biyoproses içindir. Kazan besi suyu uygulaması için: kazan suyu çözünmüş oksijen ölçümü.
Optik sensör akış ve CO2 gibi etkilerden etkilenir mi?
Hamilton broşürüne göre optik sensör oksijen tüketmediği için akıştan bağımsızdır ve durgun, düşük DO'lu ortamda daha doğru ölçer; CO2 ve H2S okumayı veya sensör ömrünü etkilemez. Montaj yönü de okumayı etkilemez, çünkü elektrolit yoktur. Üreticinin belirttiği bir sınır vardır: VisiFerm ve VisiTrace 85°C üzerinde DO okuması vermez, buna karşın sterilizasyon için 140°C'ye kadar dayanır.
Optik sensör amperometrik sensöre göre hangi durumda geride kalır?
Bu, ihtiyaca bağlıdır. Yüksek basınç sınıfı (OxyGold B/G 12 bar) optik sensörlerde de bulunur (-1 ile 12 bar); sınır daha çok sıcaklıkla ilgilidir. CO2'li ortamda CO2'ye karşı tasarlanmış amperometrik OxyGold B de kullanılır. Karar; bakım toleransı, aralık, sterilizasyon ve mevcut bağlantı altyapısıyla verilir. Karşılaştırma tablosu için çözünmüş oksijen ölçümü sayfasına bakın.
İlgili Rehberler
- RehberKazan Suyu Çözünmüş Oksijen ÖlçümüBesi suyunda eser (ppb) DO: sensör seçimi, deaeratör numune hattı, sıcaklık sınırı ve arıza tablosu.
- RehberSilika ÖlçümüKazan besi suyu, DM ve EDI çıkışında silika: neden izlenir, Testomat 808 SiO2 limit izleme, SP-800 yöntemleri.
- RehberKlor Ölçüm Cihazı SeçimiSerbest ve toplam klor, DPD ve reaktifsiz yöntem; online analizör ve el tipi ölçer.
Doğru Optik DO Sensörünü Birlikte Seçelim
Ölçüm noktanızı, beklenen aralığı ve sterilizasyon koşullarını paylaşın; sensör ve başlık kombinasyonunu önerelim.
Kullandığınız cihazın marka ve model numarasını [email protected] adresine yazın; aynı bağlantı ve ölçüm aralığındaki karşılığını mühendislerimiz önersin.