Miernik tlenu

Za pomocą urządzenia jakim jest miernik tlenu można określić aktualne stężenie tlenu w powietrzu, wodzie czy gazach. Rozróżnia się zasadniczo miernik tlenu służący do pomiaru zawartości tlenu w mieszaninach gazowych oraz przyrządy do pomiaru tlenu rozpuszczonego w wodzie lub innych cieczach.

Miernik tlenu – zawartość tlenu w gazach

Tlen w postaci gazowej jest niezbędny do oddychania ale także jego stężenie ma bardzo duże znaczenie w przebiegu procesów biologicznych. Gazowy tlen ma z kolei ogromne znaczenie w wielu reakcjach chemicznych. W zależności od procesu, zarówno zbyt wysokie, jak i zbyt niskie stężenia mogą spowodować różnego rodzaju uszkodzenia. Podczas gdy zbyt niskie stężenia są szkodliwe dla zdrowia, wysokie stężenia prowadzą do zwiększonego ryzyka pożaru, a nawet wybuchu.

Jeśli zwiększymy lub zmniejszymy zawartość tlenu w objętości powietrza ze zwykłych 21 procent, wpłynie to między innymi na szybkość i temperaturę procesów spalania. Nawet wzrost stężenia o dwa procent może mieć znaczące skutki. Przy 25 procentach tlenu szybkość spalania podwaja się, przy 30 procentach wzrasta ośmiokrotnie. Zwiększenie zawartości tlenu zwiększa również temperaturę spalania, na przykład z 780 °C przy 21 procentach do 910 °C przy 30 procentach.

Jest to wykorzystywane w wielu procesach przemysłowych. Wraz ze wzrostem stężenia tlenu spada również temperatura zapłonu, dlatego podczas pracy z tlenem należy bezwzględnie przestrzegać ostrzeżeń o zagrożeniach i przepisów bezpieczeństwa.

Miernik tlenu – pomiar stacjonarny czy mobilny

Stacjonarny miernik tlenu jest często stosowany w obszarach, w których oczekuje się, że zachodzące tam procesy będą miały niską lub podwyższoną zawartość tlenu. Zwykle miernik tlenu jest zainstalowany na stałe i przesyła odczyty do punktu poza miejscem w którym wykonywany jest pomiar. Pozwala to na ocenę danych bez przebywania ludzi w strefie zagrożenia. Transmisja danych z urządzenia jakim jest miernik tlenu może odbywać się na przykład na zdalny wyświetlacz należący do urządzenia lub do sterownika procesu, który został podłączony przez interfejs analogowy.

Mobilny miernik tlenu często służy bezpośrednio do ochrony użytkownika. Osoby wkraczające na obszary zagrożone, na przykład w celu naprawy lub akcji ratowniczej, powinny zostać ostrzeżone z odpowiednim wyprzedzeniem o nadchodzącym niebezpieczeństwie. Aby miernik tlenu nie ograniczał pracy użytkownika, urządzenia te są małe i lekkie oraz zazwyczaj posiadają specjalne szlufki lub klipsy, za pomocą których można je przyczepić do ubrania. W przypadku niektórych typów urządzeń możliwe jest również noszenie aparatu tlenowego ze sobą lub umieszczenie go w określonym miejscu i ciągłe mierzenie, w zależności od potrzeb.

Miernik tlenu - zakres pomiarowy
Zakres pomiarowy jest ograniczony do maksymalnie 25 procent zawartości tlenu dla wielu urządzeń typu miernik tlenu. Jeśli monitorowane mają być wyższe stężenia, należy zwrócić uwagę na wybór urządzenia jakim jest miernik tlenu które będzie wyposażone w odpowiedni czujnik.

Miernik tlenu - alarmy

Mobilny miernik tlenu może być wyposażony w wizualne, dźwiękowe i często wibracyjne alarmy. W przypadku stacjonarnego urządzenia jak miernik tlenu bez wewnętrznego sygnalizatora świetlnego lub syreny alarmowej istnieje możliwość podłączenia do urządzenia lub sterownika procesu alarmowego poprzez interfejsy. Wartości graniczne dla alarmu można zwykle ustawić w tlenomierzu, bezpośrednio w menu urządzenia lub, jeszcze wygodniej, za pomocą powiązanego oprogramowania. Pozwala to na indywidualne dostosowanie wartości alarmowych do danej niebezpiecznej sytuacji.

Miernik tlenu - dodatkowe parametry

Niektóre urządzenia typu miernik tlenu mogą mierzyć inne gazy za pomocą dodatkowych czujników. Na przykład oferowane jest urządzenie do pomiaru tlenu, które oprócz tlenu rejestruje również dwutlenek węgla i inne, które oprócz tlenu mierzy również trzy wartości tlenku węgla, metanu i siarkowodoru. W innym wariancie urządzenia posiada trzy dodatkowe czujniki można wybrać spośród różnych gazów palnych lub trucizn oddechowych. Oznacza to, że urządzenie to można wyposażyć w taki sposób, aby ostrzegało o lokalnie panujących zagrożeniach eksploatacyjnych.

Miernik tlenu z dopuszczeniem ATEX

Tylko miernik tlenu ze specjalnym dopuszczeniem może być używany w obszarach, w których istnieje ryzyko wybuchu spowodowanego ciepłem lub iskrami z urządzenia. Na terenie Wspólnoty Europejskiej od 20 kwietnia 2016 roku obowiązuje dyrektywa 2014/34/UE dotycząca urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Miał roboczy tytuł ATEX 100a, który później zmieniono na ATEX 95. Skrót ATEX oznacza „ATmosphères EXplosibles”. Zwróć uwagę na specyfikacje w ocenie ryzyka operacyjnego.

Większość mobilnych urządzeń elektronicznych typu miernik tlenu do pomiaru tlenu w cieczach może być wykorzystywana zarówno do pomiarów w laboratorium, jak i do pomiarów bezpośrednio na systemach lub na zewnątrz. Poniżej pokrótce wyjaśniamy, jakie cechy należy wziąć pod uwagę wybierając tego typu miernik tlenu.

Miernik tlenu - zawartość tlenu jako wartość bezwzględna lub względna
W zależności od zadania wymagana jest wartość bezwzględna zawartości tlenu lub procentowa wartość nasycenia tlenem. Na rynku dostępne są urządzenia typu miernik tlenu oferujące zarówno opcję wyświetlania wartości bezwzględnej, jak i względnej. Niektóre urządzenia typu miernik tlenu nie pokazują udziału tlenu rozpuszczonego w wodzie jako wartości bezwzględnej w miligramach na litr, ale jako wartość względną nasycenia tlenem. 100-procentowe nasycenie tlenem odpowiada ilości, jaką można wprowadzić do wody w wyniku wymiany między powietrzem, a wodą przy określonej temperaturze i ciśnieniu powietrza. W przeciwieństwie do wilgotności względnej i zawartości tlenu w gazie, wartości powyżej 100 procent są również możliwe dla nasycenia tlenem w cieczach. Wartości od 80 do 120 procent nasycenia tlenem są powszechne w bieżącej wodzie. Niższe wartości spowodowane są np. bakteryjnymi procesami degradacji, które wiążą tlen. Wyższe wartości mogą być spowodowane między innymi pobieraniem przez rośliny wodne zbyt dużej ilości dodatkowego tlenu.

Miernik tlenu - kalibracja
Miernik tlenu powinien posiadać funkcję kalibracji, aby uniknąć błędów pomiarowych związanych z urządzeniem. Istnieją urządzenia typu miernik tlenu z automatyczną kalibracją oraz takie, w których użytkownik rozpoczyna kalibrację poprzez menu urządzenia.

Miernik tlenu - kompensacja temperatury, ciśnienia powietrza, zasolenia
W zależności od tego, jakie ciecze mają być badane i w jakich warunkach, należy zwrócić uwagę na zmienne zakłócające. Jeżeli miernik tlenu automatycznie kompensuje te zakłócenia, ocena wyników pomiarów jest znacznie ułatwiona. Na przykład tlen jest wchłaniany z atmosfery w wyniku naturalnych procesów równoważenia przez powierzchnię wody. Maksymalna chłonność wody zależy między innymi od temperatury. W temperaturze zero stopni Celsjusza maksymalne stężenie tlenu, które może zostać wchłonięte przez powierzchnię wody, wynosi 14,6 miligrama na litr, a przy temperaturze 20 stopni Celsjusza tylko 9,1 miligrama na litr. Dlatego miernik tlenu do cieczy powinien posiadać automatyczną kompensację temperatury. W przeciwnym razie temperatura musi być również zarejestrowana i wzięta pod uwagę podczas analizy wyników. W tym celu można zastosować na przykład tabele przeliczeniowe, z których można pobrać odpowiednią wartość dla konkretnej temperatury i ewentualnie także warunków ciśnienia powietrza. Istnieją urządzenia typu miernik tlenu z kompensacją temperatury, które można wykorzystać do wielu zastosowań. Inne urządzenia oferują również kompensację ciśnienia powietrza i zasolenia. Dla każdej zmiennej zakłócającej należy upewnić się, że skompensowane wartości odpowiadają zadaniu, na przykład kompensacja temperatury od 0 do 40°C.

Miernik tlenu – pamięć wewnętrzna, rejestrator danych i interfejs
W przypadku wielu urządzeń elektronicznych typu miernik tlenu zmierzone wartości mogą być przechowywane wewnętrznie lub na nośnikach danych, takich jak karty SD. Do ciągłego monitorowania zawartości tlenu w wodzie w zbiornikach hodowlanych i akwariach lub w oczyszczalniach ścieków zaleca się wybór urządzenia typu miernik tlenu z funkcją rejestratora danych lub z interfejsem do bezpośredniej transmisji danych pomiarowych.

Miernik tlenu - układ czujnika i wymiana czujnika
Przed podjęciem decyzji o wyborze konkretnego urządzenia jakim jest miernik tlenu ważne jest, aby rozważyć, który typ urządzenia jest najbardziej praktyczny w przypadku wykonywanych zadań pomiarowych. Porównując różne warianty urządzeń jakim jest miernik tlenu, można zauważyć, że czujniki są instalowane w różny sposób. Niektóre fotometry cyfrowe, za pomocą których można określić ilość aktywnego tlenu, ozonu i nadtlenku wodoru, mają czujnik umieszczony wewnątrz urządzenia. Do pomiaru próbkę cieczy należy umieścić w kuwecie pomiarowej przeznaczonej dla danego urządzenia i wymieszać z odczynnikami. W przypadku innych urządzeń czujnik można po prostu zanurzyć w mierzonej cieczy. W przypadku konieczności pomiaru zawartości tlenu na różnych głębokościach lub w różnych miejscach basenu lub naturalnego zbiornika wodnego, zalecany jest miernik tlenu, którego czujnik jest podłączony do urządzenia za pomocą dłuższego kabla. Jeśli miernik tlenu posiada znormalizowane złącze BNC do sondy, można zastosować dowolną inną sondę tlenową ze złączem BNC, niezależnie od typu urządzenia. Urządzenie jakim jest miernik tlenu należy oczywiście skalibrować przed użyciem z nową sondą. Jeśli badane mają być ciecze specjalne, należy również zadbać o to, aby czujnik był do tego odpowiedni, na przykład w odniesieniu do wartości temperatury i pH. Miernik tlenu należy oczywiście skalibrować przed użyciem z nową sondą.

Miernik tlenu - akcesoria
W przypadku urządzenia typu miernik tlenu należy zwrócić uwagę na to, jakie akcesoria są wymagane do pomiaru, przechowywania i kalibracji. Jeśli wybrany miernik tlenu współpracuje ze specjalnymi sondami, należy wziąć pod uwagę żywotność czujników i możliwość terminowego zakupu zamienników.

Miernik tlenu - dodatkowe zmienne pomiarowe
Jeśli miernik tlenu ma rejestrować dodatkowe zmienne pomiarowe, należy sprawdzić, czy urządzenie do pomiaru tlenu nadaje się również do ich rejestracji lub czy bardziej sensowne jest użycie kilku urządzeń pomiarowych. Takimi parametrami są na przykład temperatura, wartość pH, wartość redoks, przewodność i zasolenie.