Memosens CPS47E

摘要

产品标识

• 产品名称： Memosens CPS47E
• 类型： 用于 pH 测量的 ISFET 传感器
• 技术： 采用 Memosens 2.0 技术的数字传感器
• 文档编号： TI01616C/07/EN/02.23-00
• 修订日期： 2023-10-20

应用

• 最高精度
• 易堵塞介质（带压）
• 高浓度有机溶剂
• 低电导率

该传感器已获准在危险区域 0 区、1 区和 2 区使用，并具有以下认证：ATEX、IECEx、CSA C/US、NEPSI、JPN Ex、INMETRO、UKCA 和 Korea Ex。

您的优势

• 抗破碎
• 可补充的 KCl 液体电解质
• 可灭菌
• 与 pH 玻璃电极相比，校准间隔更长
• 温度变化时滞后更短
• 暴露于高温后测量误差减小
• 几乎无酸误差和碱误差
• 集成 Pt1000 温度传感器，实现有效温度补偿

Memosens 技术优势

• 通过非接触式感应信号传输实现最高过程安全性
• 通过数字数据传输实现数据安全
• 传感器数据保存在传感器中，操作方便
• 记录传感器负载数据，实现预测性维护

测量原理

Memosens CPS47E 采用离子选择性场效应晶体管 (ISFET) 作为传统 pH 测量玻璃电极的替代方案。ISFET 基于 MOS 晶体管原理工作，其中栅极绝缘层直接与介质接触。介质中的离子在栅极绝缘层处产生电场，在硅衬底中的“源极”和“漏极”电极之间形成一个导电沟道。当施加电压 (UD) 时，允许电流 (ID) 流过。

栅极绝缘层对 H⁺ 离子具有特定的离子选择性。根据介质的酸度或碱度，与 H⁺ 离子的可逆表面反应会产生表面电荷。该电荷控制沟道中的场效应，产生与 H⁺ 离子浓度成正比的输出信号，由能斯特方程描述。

测量系统组件

一个完整的测量系统通常包括：

• ISFET 传感器 (Memosens CPS47E)
• Memosens 数据电缆 (例如 CYK10)
• 变送器 (例如 Liquiline CM42, CM44x)
• KCl 供应容器 (例如 CPY7B)
• 合适的安装支架 (例如浸入式、流通式、可伸缩式、永久安装式)

可选组件包括自动清洗和校准系统。

通信与数据处理

采用 Memosens 技术的数字传感器必须连接到兼容 Memosens 的变送器。数据传输是感应式和非接触式的。

传感器存储各种数据，包括：

• 制造商数据、序列号、订购代码、制造日期
• 校准数据（日期、斜率、工作点、偏移、校准次数、历史记录）
• 操作数据（温度/pH 应用范围、投用日期、最高温度、极端条件下的运行小时数、灭菌次数、CIP 次数、传感器负载）

这些数据可通过 Liquiline CM42/CM44x 或 Memobase Plus CYZ71D 等变送器访问。

可靠性与信赖性

Memosens 传感器具有集成电子元件，可存储校准和操作数据。这使得：

• 可在实验室最佳条件下独立校准。
• 可快速轻松地更换预校准传感器，提高测量点可用性。
• 可进行准确的维护规划和预测性维护。
• 可记录传感器历史。
• 可根据保存的应用数据有针对性地确定传感器的继续使用。

抗干扰性

通过 Memosens 技术进行的数字数据传输，由于采用非接触式感应连接，因此无干扰，确保：

• 可靠检测和报告传感器故障或连接中断。
• 确认测量点可用性。

安全性

通过感应式、非接触式传输实现最高过程安全性，消除了湿气、腐蚀和信号失真问题。变送器与介质电气隔离。确保电磁兼容性 (EMC)，本质安全型电子元件允许在危险区域运行。

输入

• 测量变量： pH 值，温度
• 测量范围：
  • pH：0 至 14
  • 温度：–15 至 135 °C (5 至 275 °F)

性能特性

• 参考操作条件：
  • 参考温度：25 °C (77 °F)
  • 参考压力：1013 hPa (15 psi)
• 参考系统： Ag/AgCl 参考电极，液态 KCl 电解液 (3M，无 AgCl)
• 迟滞： 低酸/碱误差。在 25 °C (77 °F) 下，pH 1 至 pH 13 之间的平均测量误差为 Δ pH 0.02。
• 重复性： ± 0.01 pH
• 响应时间：
  • 电压中断后的稳定时间（传感器在介质中）：3-5 分钟
  • 液膜中断后的稳定时间：5-8 分钟
  • 长时间干放后的稳定时间：最长 30 分钟
  • 响应时间 t90（参考条件下缓冲液从 pH 4 变为 pH 7）：< 5 秒

在极端温度变化期间，集成温度传感器的响应可能较慢。

安装

• 方向： ISFET 芯片应与介质流动方向成约 30° 至 45° 角。可旋转的端子头可用于对准。由于传感器没有液态内部引线，因此可以安装在任何位置。然而，倒置安装存在微小风险，即气泡可能中断电接触。
• 安装： 确保装配螺纹、O 型圈和密封表面清洁且无损坏。在 Endress+Hauser 组件中安装时，用手拧紧，扭矩为 3 Nm (2.21 lbf ft)。
• 研磨性介质： ISFET 传感器不适用于研磨性介质。如果使用，应避免介质直接流向芯片。
• 卫生应用： 使用经过认证、可自排空的组件，最好带有保护罩。避免死区。建议在 40 次 CIP 循环后更换。

环境

• 环境温度范围： -15 °C (5 °F) 至 50 °C (122 °F)（注意：由于霜冻风险，请勿在低于 -15 °C 的温度下使用）。
• 存储温度： 0 至 50 °C (32 至 122 °F)。
• 光敏感性： 在校准和操作期间避免阳光直射，因为 ISFET 芯片对光敏感。
• 防护等级： IP 68（在 25 °C 下，10 米水柱可保持 45 天，最高可达 135 °C）。
• 电磁兼容性 (EMC)： 符合 EN 61326-1、EN 61326-2-3 和 NAMUR NE21:2012 标准的干扰发射和抗扰度要求。

过程

• 过程温度范围： –15 至 135 °C (5 至 275 °F)。
  • 注意： 在高温下，碱会随时间推移对栅极绝缘体造成不可逆的损坏。在某些高温/高 pH 值范围内，使用寿命有限（参见原始文档中的图 9）。不建议在高于 65 °C (149 °F) 的 1 摩尔 NaOH 溶液中长期运行。
• 过程压力范围： 0.8 至 11 bar (11.6 至 159.5 psi) 绝压。
• 电导率： 最低电导率 5 μS/cm（在参考条件下）。
• 压力-温度额定值：
  • 最大值：在 100 °C (212 °F) 下为 11 bar (160 psi) 绝压。
  • 可灭菌：在 135 °C (275 °F) 下为 4 bar (58 psi) 绝压，持续 1 小时。
  • 注意： 确保过程压力不超过 KCl 存储容器的背压。

KCl 消耗量

KCl 消耗量取决于温度和施加的背压。详细图表请参见原始文档中的图 11 和图 12。近似消耗量可能有高达 25% 的差异。

机械结构

• 设计与尺寸： 详情参见图 13。可用安装长度为 120 mm (4.72 in)、225 mm (8.86 in) 和 360 mm (14.17 in)。
• 重量：
  • 120 mm：71 g (2.5 oz)
  • 225 mm：84 g (3 oz)
  • 360 mm：102 g (3.6 oz)
• 材料：
  • 传感器杆：PEEK
  • 密封件：FFKM
  • 金属引线：Ag/AgCl
  • O 型圈：FKM
  • 粘合剂：环氧树脂
  • ISFET 芯片：基于五氧化二钽的金属氧化物
  • 接液部：陶瓷，二氧化锆
  • 过程连接：PPS，玻璃纤维增强
• 抗断裂性： 传感器嵌入 PEEK 杆中以增强耐用性。
• 温度传感器： Pt1000（根据 DIN IEC 60751，A 级）。
• 插接头： Memosens 插接头；耐压 16 bar (232 psi) 相对压力。
• 过程连接： Pg 13.5
• 表面粗糙度： Ra < 0.76 µm (30 µin)。

证书与认证

当前的证书和认证可在 Endress+Hauser 网站 (www.endress.com) 上产品页面的“下载”区域获取。

订购信息

• 供货范围： 订购的传感器型号、操作手册、危险区域安全说明（如适用）、证书补充页（如适用）。
• 产品配置器： 可在产品页面上配置设备并获取有效的订购代码。

附件

主要附件包括：

• 安装支架： Unifit CPA842、Cleanfit CPA875、Dipfit CPA111、Cleanfit CPA871、Flowfit CPA250。
• 清洗和校准系统： Liquiline Control CDC90。
• 缓冲溶液： CPY20。
• 测量电缆： Memosens 数据电缆 CYK10、Memosens 实验室电缆 CYK20。
• 手持仪表： Liquiline Mobile CML18。

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免责声明： 本摘录可能遗漏图表、脚注或修订内容。合同数据须与项目所使用的原始设备制造商（OEM）PDF版本保持一致。

官方数据表（PDF）

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