Ein Leitfähigkeitssensor wurde korrekt in Betrieb genommen, die Zellkonstante ist eingestellt und zunächst stimmen die Messwerte mit einer Referenz überein. Nach einigen Tagen oder Wochen beginnt der angezeigte Wert jedoch langsam abzuwandern. Die Abweichung ist nicht sprunghaft, sondern entwickelt sich allmählich. Nach einer Reinigung scheint die Messung wieder besser zu funktionieren – bis die Drift erneut beginnt.
In solchen Fällen wird häufig zuerst die Kalibrierung verdächtigt. Tatsächlich kann eine veränderte Zellkonstante eine Rolle spielen. Bei Leitfähigkeitssensoren wirken jedoch mehrere Einflüsse direkt auf die elektrische Messstrecke zwischen den Elektroden. Ablagerungen verändern die wirksame Oberfläche, Luftblasen unterbrechen den Kontakt zum Medium, Temperaturänderungen beeinflussen die Leitfähigkeit und ungeeignete elektrische Betriebsbedingungen können elektrochemische Effekte an den Elektroden begünstigen.
Hinzu kommt ein weiterer Punkt: Nicht jede scheinbare Sensordrift entsteht tatsächlich im Sensor. Ändert sich die Probe selbst – beispielsweise durch Verdunstung, CO₂-Aufnahme, Dosierung, Verunreinigung oder Temperaturänderung – kann ein real veränderter Prozesswert wie ein Sensorproblem aussehen.
Die wichtigste Regel lautet deshalb: Bei driftenden Leitfähigkeitswerten sollten Sensorzustand, Elektrodenoberfläche, Temperatur, Probe und Messgerät getrennt voneinander geprüft werden. Eine erneute Kalibrierung ohne Ursachenanalyse kann den Fehler kurzfristig verdecken, löst ihn aber nicht zwangsläufig.
Wie misst ein Leitfähigkeitssensor?
Die elektrische Leitfähigkeit beschreibt, wie gut eine Flüssigkeit elektrischen Strom transportieren kann. In wässrigen Lösungen übernehmen gelöste Ionen diesen Ladungstransport. Je mehr frei bewegliche Ionen vorhanden sind und je beweglicher diese sind, desto höher ist im Allgemeinen die Leitfähigkeit.
Eine Leitfähigkeitsmesszelle erfasst zunächst den elektrischen Leitwert zwischen definierten Elektroden. Aus dem gemessenen elektrischen Verhalten und der Geometrie der Messzelle wird anschließend die spezifische Leitfähigkeit berechnet.
Die Geometrie wird über die Zellkonstante beschrieben. Vereinfacht gilt:
κ = G × K
Dabei ist:
- κ = spezifische Leitfähigkeit,
- G = gemessener Leitwert,
- K = Zellkonstante der Messzelle.
Bereits daraus wird deutlich, warum Veränderungen an den Elektroden relevant sind. Die Berechnung geht davon aus, dass die reale Messgeometrie dem Zustand entspricht, für den die Zellkonstante bestimmt wurde. Wird ein Teil einer Elektrode durch Kalk, Fett, Biofilm oder andere Ablagerungen bedeckt, verändert sich die wirksame elektrische Grenzfläche.
Der Sensor kann weiterhin einen stabil wirkenden Wert liefern – aber dieser Wert muss nicht mehr exakt zur tatsächlichen Leitfähigkeit der Probe passen.
Was bedeutet Drift bei der Leitfähigkeitsmessung?
Unter Drift wird in der Praxis meist verstanden, dass sich der angezeigte Messwert über längere Zeit verändert, obwohl ein konstanter Prozess erwartet wird. Entscheidend ist dabei das Wort „erwartet“. Ohne eine unabhängige Referenz lässt sich zunächst nicht sicher sagen, ob tatsächlich der Sensor driftet oder ob sich das Medium verändert hat.
Typische Beobachtungen sind beispielsweise:
| Beobachtung | Mögliche Ursache | Erster Prüfschritt |
|---|---|---|
| Messwert steigt langsam über Tage | Belag, Konzentrationsänderung, Verdunstung oder Temperaturkompensation | Referenzprobe und Elektrodenoberfläche prüfen |
| Messwert fällt nach Reinigung deutlich ab | Ablagerung an der Messzelle wahrscheinlich | Reinigungsintervall und Medium untersuchen |
| Messwert springt oder schwankt | Luftblasen, Kontaktproblem, instabile Probe oder elektrische Störung | Benetzung und Anschlüsse kontrollieren |
| Messwert stimmt nur bei einer bestimmten Temperatur | Temperaturfühler oder Kompensationsmodell prüfen | Rohwert und Temperatur getrennt vergleichen |
| Referenzstandard wird dauerhaft falsch angezeigt | Zellkonstante, Verschmutzung oder Sensorschaden | Sensor reinigen und mit frischem Standard erneut prüfen |
Eine solche Symptombetrachtung ist oft hilfreicher als sofort eine neue Kalibrierung durchzuführen. Sie zeigt, in welche Richtung die weitere Fehlersuche gehen sollte.
Warum Elektrodenbelag den Messwert verändert
Leitfähigkeitssensoren stehen während der Messung in direktem Kontakt mit dem Medium. Dadurch können sich mit der Zeit Stoffe auf der Messzelle ablagern. Typische Beispiele sind Kalk, Salze, Eisenoxide, Schwebstoffe, biologische Beläge, Öl, Fett oder Rückstände aus Reinigungs- und Produktionsprozessen.
Solche Ablagerungen wirken je nach Material unterschiedlich. Ein schlecht leitender Belag kann den elektrischen Kontakt zwischen Elektrode und Medium teilweise abschirmen. Andere Ablagerungen können Feuchtigkeit oder ionische Rückstände binden und dadurch ein eigenes elektrisches Verhalten erzeugen.
Besonders kritisch sind ungleichmäßige Beläge. Wenn eine Elektrodenfläche stärker betroffen ist als die andere, verändert sich nicht nur die absolute Kontaktfläche, sondern auch die Symmetrie der Messzelle.
Bei niedrigen Leitfähigkeiten können bereits kleine Veränderungen stärker auffallen, weil das eigentliche Messsignal vergleichsweise klein ist. Deshalb ist bei Reinst- und Reinwasseranwendungen eine saubere Messzelle besonders wichtig.
Ein typischer Hinweis auf Verschmutzung ist, dass der Messwert nach einer geeigneten Reinigung wieder näher an den Referenzwert zurückkehrt. Allerdings sollte dieser Effekt nicht vorschnell als endgültiger Beweis gewertet werden. Gleichzeitig mit der Reinigung können auch Luftblasen entfernt oder die Benetzung verbessert worden sein.
Polarisation und elektrochemische Effekte
Würde an zwei Elektroden in einer leitfähigen Flüssigkeit dauerhaft eine Gleichspannung angelegt, könnten sich an den Grenzflächen Ladungen aufbauen und elektrochemische Reaktionen einsetzen. Die Elektrodenoberfläche verhält sich dann nicht mehr wie ein idealer rein ohmscher Widerstand.
Mögliche Effekte sind Polarisation, Gasentwicklung, Materialreaktionen oder Ablagerungen. Dadurch kann der gemessene elektrische Widerstand zunehmend von der tatsächlichen Leitfähigkeit des Mediums beeinflusst werden.
Moderne Leitfähigkeitsmessgeräte verwenden deshalb geeignete Wechselspannungs- beziehungsweise Wechselstromverfahren. Durch den periodischen Polaritätswechsel werden elektrochemische Gleichspannungseffekte stark reduziert.
Polarisation bleibt dennoch als technischer Zusammenhang wichtig. Sie erklärt unter anderem, warum Elektrodengeometrie, Messfrequenz, Leitfähigkeitsbereich und Messgerät zusammenpassen müssen. Ein beliebiger Elektrodenaufbau darf deshalb nicht einfach mit einer eigenen Gleichspannungsquelle oder einem beliebigen Widerstandsmessgerät betrieben werden.
Wenn ein Sensor innerhalb seines vorgesehenen Systems betrieben wird, sollte bei einer Drift zunächst eher nach Verschmutzung, falschem Messbereich, ungeeigneter Zellkonstante, Temperatur oder Prozessbedingungen gesucht werden, bevor eine ungewöhnliche Elektrodenpolarisation als alleinige Ursache angenommen wird.
Temperatur und Temperaturkompensation prüfen
Die Leitfähigkeit wässriger Lösungen ist stark temperaturabhängig. Mit steigender Temperatur bewegen sich die Ionen in vielen Lösungen schneller, wodurch die Leitfähigkeit zunimmt.
Deshalb verfügen Leitfähigkeitsmessgeräte häufig über einen integrierten oder angeschlossenen Temperaturfühler. Aus dem gemessenen Istwert kann das Gerät anschließend einen auf eine Referenztemperatur bezogenen Leitfähigkeitswert berechnen.
Problematisch wird es, wenn Temperaturmessung und Leitfähigkeitsmessung nicht denselben Probenzustand erfassen. Ein Temperaturfühler, der nicht ausreichend eingetaucht ist, thermisch verzögert reagiert oder schlecht an die Probe gekoppelt ist, kann eine falsche Kompensation verursachen.
Auch das verwendete Kompensationsmodell muss zum Medium passen. Ein pauschaler linearer Temperaturkoeffizient ist nicht für jede Flüssigkeit und jeden Leitfähigkeitsbereich gleichermaßen geeignet.
Bei Verdacht auf Drift sollte deshalb geprüft werden:
- Ist die angezeigte Temperatur plausibel?
- Ist der Temperaturfühler vollständig in der Probe?
- Hat die Probe thermisches Gleichgewicht erreicht?
- Welche Referenztemperatur ist eingestellt?
- Welche Temperaturkompensation wird verwendet?
- Wird der Rohwert oder bereits ein kompensierter Leitfähigkeitswert verglichen?
Besonders bei Vergleichsmessungen ist wichtig, dass beide Geräte denselben Bezug verwenden. Ein Wert bei tatsächlicher Probentemperatur und ein auf 25 °C kompensierter Wert können deutlich voneinander abweichen, obwohl beide Geräte korrekt messen.
Luftblasen und unvollständige Benetzung
Luft leitet elektrischen Strom wesentlich schlechter als eine wässrige Probe. Befindet sich eine Luftblase direkt an einer Elektrodenfläche oder innerhalb der Messgeometrie, wird die elektrisch wirksame Fläche teilweise unterbrochen.
Je nach Sensorbauform kann dies einen zu niedrigen, schwankenden oder schlecht reproduzierbaren Messwert erzeugen. Besonders Sensoren mit geschützten Elektrodenbereichen oder kleinen Zwischenräumen sollten deshalb blasenfrei benetzt sein.
Luftblasen entstehen beispielsweise:
- beim schnellen Eintauchen des Sensors,
- in stark belüfteten Proben,
- bei Druckentspannung,
- durch Gasfreisetzung bei Temperaturänderung,
- an ungünstigen Einbaupositionen in Prozessleitungen.
Bei einer mobilen Messung lässt sich häufig bereits durch vorsichtiges Bewegen beziehungsweise leichtes seitliches Klopfen erkennen, ob eine Blase an der Messzelle haftet. Bei stationären Sensoren muss dagegen die Einbaulage so gewählt werden, dass sich Gas nicht dauerhaft an der Messfläche sammeln kann.
Zellkonstante und Sensorgeometrie kontrollieren
Die Zellkonstante ist ein grundlegender Parameter der Leitfähigkeitsmessung. Sie verbindet den gemessenen Leitwert mit der spezifischen Leitfähigkeit des Mediums.
Eine falsch eingestellte Zellkonstante führt deshalb zu einem systematischen Fehler. Besonders auffällig sind Fehler um einen festen Faktor – beispielsweise wenn der Messwert ungefähr zehnmal zu hoch oder zu niedrig ist.
Bei manchen Sensoren ist die Zellkonstante konstruktiv fest definiert. Bei anderen kann sie kalibriert oder im Messgerät eingestellt werden. Digitale Sensorsysteme können ihre Sensorinformationen teilweise automatisch an das Messgerät übertragen.
Bei einer langsam entstehenden Drift ist eine falsche Zellkonstante allein allerdings weniger typisch als bei einem konstanten Faktorfehler. Trotzdem sollte sie kontrolliert werden, insbesondere wenn Sensoren getauscht, Einstellungen zurückgesetzt oder Messgeräte an unterschiedlichen Messzellen verwendet wurden.
Mechanische Veränderungen der Messzelle können ebenfalls relevant sein. Verbogene, beschädigte oder nicht vollständig montierte Elektroden verändern die reale Geometrie. Eine Kalibrierung sollte nicht dazu verwendet werden, einen mechanisch beschädigten Sensor künstlich wieder passend zu rechnen.
Probenbedingungen von echter Sensordrift unterscheiden
Ein häufiger Fehler bei der Fehlersuche besteht darin, die Probe als unveränderlich anzunehmen. Gerade bei Laborproben kann sich die Leitfähigkeit jedoch bereits während der Messung verändern.
Offene Proben können Wasser verdunsten und dadurch konzentrierter werden. Sehr reines Wasser nimmt Stoffe aus Behältern und Umgebung auf und reagiert besonders empfindlich auf Kontamination. CO₂ aus der Luft kann sich lösen und die ionische Zusammensetzung verändern. In Prozessproben können Dosierpumpen, Spülzyklen oder Temperaturänderungen reale Schwankungen hervorrufen.
Auch Probengefäß und Probenahme können relevant sein. Rückstände eines Reinigungsmittels oder einer vorherigen Probe reichen bei niedrigen Leitfähigkeiten unter Umständen bereits aus, um das Ergebnis merklich zu verändern.
| Einfluss | Kann wie Sensordrift wirken? | Prüfmöglichkeit |
|---|---|---|
| Verdunstung | Ja, Leitfähigkeit kann ansteigen | Frische geschlossene Vergleichsprobe verwenden |
| CO₂-Aufnahme | Besonders bei sehr reinem Wasser relevant | Probenkontakt mit Umgebung minimieren |
| Temperaturänderung | Ja | Rohwert, Temperatur und kompensierten Wert getrennt prüfen |
| Reinigungsmittelreste | Ja, oft deutlicher Leitfähigkeitsanstieg | Gefäß und Sensor gründlich mit geeignetem Wasser spülen |
| Prozessdosierung | Reale Leitfähigkeitsänderung | Mit Prozesszustand und zweitem Messverfahren vergleichen |
| Luftblasen | Ja, häufig instabiler oder zu niedriger Wert | Messzelle auf vollständige Benetzung prüfen |
Eine gute Diagnose verwendet deshalb möglichst eine frische, definierte Kontrolllösung. So lässt sich der Sensor vom eigentlichen Prozess trennen und separat beurteilen.
Sensor richtig reinigen
Die Reinigung sollte sich nach der Art der Verschmutzung und nach den Herstellerangaben für die konkrete Messzelle richten. Es gibt kein universelles Reinigungsmittel, das für jede Elektrode und jeden Belag geeignet ist.
Grundsätzlich sollte so mild wie möglich und nur so intensiv wie nötig gereinigt werden. Mechanisch aggressive Bürsten, Schleifmittel oder ungeeignete Chemikalien können Elektrodenoberflächen und Sensorgeometrie verändern.
Ein sinnvoller Ablauf ist:
- Sensor vom Messgerät beziehungsweise Prozess entsprechend den Betriebsanweisungen trennen.
- Messzelle zunächst mit sauberem Wasser abspülen.
- Art des Belags visuell beurteilen.
- Ein für Sensor und Verschmutzung geeignetes Reinigungsverfahren auswählen.
- Kontaktzeit des Reinigungsmittels nicht unnötig verlängern.
- Sensor anschließend gründlich spülen.
- Messzelle vollständig und blasenfrei in einer geeigneten Kontrolllösung benetzen.
- Messwert stabilisieren lassen.
- Ergebnis gegen einen frischen Standard beziehungsweise eine geeignete Referenz prüfen.
Bei mineralischen Ablagerungen kann je nach Sensor eine milde saure Reinigung vorgesehen sein. Fett- oder Ölbeläge benötigen dagegen ein anderes Verfahren. Maßgeblich ist immer die Bedienungsanleitung des verwendeten Sensors, da Elektrodenwerkstoffe und Gehäusematerialien unterschiedlich auf Reinigungschemikalien reagieren können.
Insbesondere bei niedrigen Leitfähigkeiten sollte nach der Reinigung sorgfältig gespült werden. Reste des Reinigungsmittels können sonst selbst eine deutlich höhere Leitfähigkeit verursachen als die eigentliche Probe.
Nach Reinigung kalibrieren oder nur prüfen?
Nach einer Reinigung sollte nicht automatisch jede Messzelle neu justiert werden. Zunächst ist sinnvoll zu prüfen, ob der Sensor mit seiner bestehenden Zellkonstante wieder innerhalb der erwarteten Toleranz misst.
Ist der Kontrollwert anschließend wieder korrekt, war wahrscheinlich die Verschmutzung die wesentliche Ursache. Eine unnötige Neukalibrierung könnte in diesem Fall lediglich zusätzliche Unsicherheit erzeugen.
Weicht der Sensor nach ordnungsgemäßer Reinigung weiterhin deutlich ab, sollten Zellkonstante, Standardlösung, Temperatur und Geräteparameter kontrolliert werden. Erst danach ist eine Kalibrierung beziehungsweise Anpassung der Zellkonstante sinnvoll, sofern die verwendete Sensor-Messgerät-Kombination dies vorsieht.
Eine Kalibrierung sollte niemals dazu dienen, einen sichtbar beschädigten, stark korrodierten oder geometrisch veränderten Sensor wieder „richtig“ anzuzeigen. In diesem Fall ist die Ursache mechanisch und nicht durch Software zu lösen.
2-Elektroden- und 4-Elektroden-Sensoren unterscheiden
Nicht jede Leitfähigkeitsmesszelle reagiert gleich empfindlich auf Polarisation und Elektrodenbelastung. Klassische 2-Elektroden-Zellen verwenden dasselbe Elektrodenpaar zum Einspeisen des Messstroms und zur Bewertung der elektrischen Spannung.
Bei hohen Leitfähigkeiten kann dadurch der Einfluss der Elektroden-Grenzflächen stärker ins Gewicht fallen. 4-Elektroden-Systeme trennen dagegen Strom- und Spannungsmessung funktional. Dadurch können sie über einen breiteren Leitfähigkeitsbereich robuste Messbedingungen ermöglichen.
Das bedeutet allerdings nicht, dass 4-Elektroden-Sensoren nicht verschmutzen können. Auch hier verändern Ablagerungen, Gasblasen oder ungeeignete Einbaubedingungen die Messsituation.
Umgekehrt besitzen 2-Elektroden-Messzellen klare Vorteile für spezielle Anwendungen. Für sehr niedrige Leitfähigkeiten, beispielsweise in Reinstwasser, werden gezielt dafür ausgelegte 2-Elektroden-Zellen mit kleiner Zellkonstante eingesetzt.
Die Sensorauswahl sollte deshalb immer zum Leitfähigkeitsbereich und Medium passen und nicht nur nach dem Kriterium „mehr Elektroden = besser“ erfolgen.
Praxisbeispiel: langsam steigender Messwert
In einer Wasseraufbereitung misst ein Leitfähigkeitssensor normalerweise etwa 450 µS/cm. Über mehrere Wochen steigt der angezeigte Wert allmählich auf rund 500 µS/cm. Der Prozessbetreiber vermutet zunächst eine zunehmende Salzbelastung des Wassers.
Eine mobile Vergleichsmessung an einer frisch entnommenen Probe zeigt jedoch weiterhin Werte nahe dem bisherigen Niveau. Damit wird eine reale Prozessänderung weniger wahrscheinlich.
Bei der Sichtprüfung des stationären Sensors zeigt sich ein dünner mineralischer Belag auf den Elektroden. Der Sensor wird entsprechend den Herstellerangaben gereinigt, gründlich gespült und anschließend in einer geeigneten Kontrolllösung geprüft.
Nach der Reinigung liegt der Kontrollwert wieder innerhalb der erwarteten Toleranz. Eine Veränderung der Zellkonstante ist nicht erforderlich.
Für die weitere Betriebsstrategie wird nun nicht einfach häufiger kalibriert. Stattdessen wird ein Reinigungsintervall definiert und gleichzeitig geprüft, warum sich an dieser Einbaustelle verstärkt Ablagerungen bilden. Mögliche Faktoren sind Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit, Einbaulage und Wasserzusammensetzung.
Damit wird nicht nur das Symptom korrigiert, sondern die Ursache der Drift in die Wartungsplanung aufgenommen.
Systematischer Diagnoseablauf
Bei einer driftenden Leitfähigkeitsmessung empfiehlt sich ein fester Prüfablauf. So lässt sich vermeiden, dass Reinigung, Kalibrierung und Geräteeinstellungen gleichzeitig verändert werden und anschließend nicht mehr erkennbar ist, welche Maßnahme tatsächlich geholfen hat.
- Trend prüfen: Ist die Abweichung langsam, sprunghaft oder temperaturabhängig?
- Prozesszustand kontrollieren: Hat sich Medium, Dosierung, Temperatur oder Durchfluss verändert?
- Referenzmessung durchführen: Möglichst mit frischer Probe und geeignetem Vergleichsgerät.
- Temperatur vergleichen: Temperaturanzeige und Kompensationsmodell prüfen.
- Messzelle visuell kontrollieren: Auf Belag, Verfärbung, Korrosion oder Beschädigung achten.
- Benetzung prüfen: Luftblasen und unvollständiges Eintauchen ausschließen.
- Zellkonstante kontrollieren: Sensortyp und Geräteeinstellung vergleichen.
- Anschlüsse prüfen: Kabel, Stecker und Kontakte kontrollieren.
- Sensor fachgerecht reinigen: Reinigungsmethode an Belag und Sensor anpassen.
- Gründlich spülen: Reinigungsmittel vollständig entfernen.
- Mit frischer Kontrolllösung prüfen: Temperatur stabilisieren lassen.
- Erst bei Bedarf kalibrieren: Zellkonstante nicht vorschnell verändern.
- Wiederkehrende Ursache dokumentieren: Reinigungs- oder Wartungsintervall definieren.
Dieser Ablauf trennt Prozessfehler, Sensorverschmutzung und Geräteparameter voneinander. Gerade bei wiederkehrender Drift ist diese Unterscheidung entscheidend, weil eine häufige Neukalibrierung ansonsten lediglich die Folgen eines systematischen Problems überdeckt.
Häufige Fehler bei der Fehlersuche
Bei jeder Drift sofort neu kalibrieren
Eine Kalibrierung verändert die Zuordnung zwischen Sensorsignal und Messwert. Ein Belag bleibt dadurch jedoch auf der Elektrode. Wird später gereinigt, kann die zuvor angepasste Zellkonstante anschließend sogar zu einer neuen Abweichung führen.
Nur den Sensor betrachten
Temperatur, Probe, Prozesszustand und Probengefäß können sich ebenfalls verändern. Eine unabhängige Referenzmessung ist deshalb wichtig.
Elektroden mechanisch stark bearbeiten
Aggressive Reinigung kann Oberfläche und Geometrie der Messzelle verändern. Die Reinigungsmethode muss zum Sensor passen.
Nach einer chemischen Reinigung nicht ausreichend spülen
Schon kleine Mengen eines Reinigungsmittels können bei niedriger Leitfähigkeit einen erheblichen Einfluss auf die Probe haben.
Luftblasen übersehen
Eine Luftblase kann den elektrisch wirksamen Elektrodenbereich reduzieren und instabile oder zu niedrige Messwerte erzeugen.
Die Temperaturkompensation nicht dokumentieren
Ein auf 25 °C kompensierter Wert ist nicht direkt mit einem unkompensierten Messwert bei tatsächlicher Probentemperatur vergleichbar.
Eine falsche Zellkonstante durch Kalibrierung „reparieren“
Zunächst muss überprüft werden, ob im Gerät überhaupt der richtige Sensortyp beziehungsweise die richtige Zellkonstante eingestellt ist.
Alte oder kontaminierte Kontrolllösung mehrfach verwenden
Eine Referenzprüfung ist nur so zuverlässig wie die verwendete Kontrolllösung. Verunreinigung, Verdunstung oder Verschleppung können selbst einen falschen Vergleichswert erzeugen.
Passende Leitfähigkeitsmesstechnik bei ICS Schneider
ICS Schneider Messtechnik bietet Messgeräte und Sensorik für Leitfähigkeitsmessungen in Labor, Wasseraufbereitung, Umwelttechnik und Prozessanwendungen an.
Für mobile Standard- und Kontrollmessungen stehen unter anderem Leitfähigkeitsmessgeräte der WTW ProfiLine-Serie zur Verfügung. Das ProfiLine Cond 3310 eignet sich für Standard- und Spezialmessungen und kann – mit der passenden Messzelle – auch für Messungen bei sehr niedrigen Leitfähigkeiten eingesetzt werden.
Für die Auswahl der Messzelle sind insbesondere Leitfähigkeitsbereich, Zellkonstante, Temperaturbereich, Elektrodenbauform und Medium relevant. Eine Messzelle für normales Prozess- oder Trinkwasser ist nicht automatisch optimal für Reinstwasser oder hoch leitfähige Reinigungsmedien.
pH-, Leitfähigkeits- und Sauerstoffmesstechnik bei ICS Schneider
Fazit
Ein driftender Leitfähigkeitswert ist nicht automatisch ein Kalibrierproblem. Die Messung hängt direkt vom Zustand der Messzelle, der Elektrodenoberfläche, der Temperatur und den Eigenschaften der Probe ab.
Elektrodenbelag, Luftblasen und veränderte Probenbedingungen sollten deshalb vor einer erneuten Kalibrierung ausgeschlossen werden. Auch Zellkonstante, Temperaturmessung und Temperaturkompensation gehören zu einer systematischen Diagnose.
Polarisation und elektrochemische Grenzflächeneffekte erklären, warum Leitfähigkeitsmessgeräte mit dafür ausgelegten Wechselmessverfahren arbeiten und Sensor, Messgerät und Leitfähigkeitsbereich aufeinander abgestimmt sein müssen. Im normalen Betrieb eines geeigneten Systems sind sichtbare Verschmutzung, ungeeignete Benetzung oder Prozessänderungen jedoch häufig die naheliegenderen Ursachen einer langsam entstehenden Abweichung.
Die Reinigung sollte immer material- und belagsgerecht erfolgen. Danach wird der Sensor gründlich gespült und zunächst mit einer geeigneten Kontrolllösung überprüft. Erst wenn die Abweichung anschließend weiterhin besteht, sollte eine Kalibrierung beziehungsweise Änderung der Zellkonstante vorgenommen werden.
Wer diesen Ablauf konsequent einhält, vermeidet unnötige Justierungen und kann besser unterscheiden, ob tatsächlich der Sensor altert oder lediglich seine Messbedingungen verändert wurden.
FAQ zu driftenden Leitfähigkeitssensoren
Warum driftet ein Leitfähigkeitssensor?
Mögliche Ursachen sind Elektrodenbelag, Luftblasen, ungeeignete Temperaturkompensation, falsche Zellkonstante, elektrische Kontaktprobleme, Veränderungen der Probe oder ein beschädigter Sensor.
Kann Kalk auf den Elektroden die Leitfähigkeitsmessung verändern?
Ja. Mineralische Ablagerungen verändern die wirksame Elektrodenoberfläche und den elektrischen Kontakt zwischen Sensor und Probe.
Kann Fett oder Öl auf einem Leitfähigkeitssensor Probleme verursachen?
Ja. Ein schlecht leitender Film kann die Elektroden teilweise vom Medium isolieren und die Messung verfälschen.
Was ist Elektrodenpolarisation?
Damit werden elektrische beziehungsweise elektrochemische Grenzflächeneffekte an den Elektroden bezeichnet. Sie können insbesondere bei ungeeigneter elektrischer Anregung den gemessenen Widerstand beeinflussen.
Warum verwenden Leitfähigkeitsmessgeräte Wechselspannung?
Der Polaritätswechsel reduziert elektrochemische Gleichspannungseffekte an den Elektroden und ermöglicht eine stabilere Leitfähigkeitsmessung.
Wie erkenne ich, ob der Sensor oder die Probe driftet?
Eine frische definierte Kontrolllösung oder eine unabhängige Vergleichsmessung hilft, Sensor und Prozess voneinander zu trennen.
Kann eine Luftblase den Messwert beeinflussen?
Ja. Befindet sich Luft im wirksamen Elektrodenbereich, wird ein Teil der leitfähigen Flüssigkeit verdrängt. Das kann einen zu niedrigen oder instabilen Messwert erzeugen.
Warum ist die Temperatur bei Leitfähigkeitsmessungen so wichtig?
Die Beweglichkeit der Ionen und damit die Leitfähigkeit verändern sich mit der Temperatur. Deshalb muss die Probentemperatur entweder berücksichtigt oder der Messwert auf eine definierte Referenztemperatur kompensiert werden.
Was ist die Zellkonstante?
Die Zellkonstante beschreibt die Geometrie einer Leitfähigkeitsmesszelle und wird verwendet, um aus dem gemessenen Leitwert die spezifische Leitfähigkeit zu berechnen.
Kann eine falsche Zellkonstante wie Sensordrift aussehen?
Eine falsche Zellkonstante erzeugt typischerweise eher eine systematische Abweichung. Nach Sensorwechsel oder Änderung von Geräteeinstellungen sollte sie trotzdem immer kontrolliert werden.
Sollte man nach jeder Reinigung neu kalibrieren?
Nicht zwingend. Zunächst sollte geprüft werden, ob die gereinigte Messzelle mit der bestehenden Zellkonstante wieder korrekt misst. Eine Kalibrierung ist sinnvoll, wenn weiterhin eine relevante Abweichung besteht und andere Ursachen ausgeschlossen wurden.
Kann Reinigungsmittel den Messwert verfälschen?
Ja. Rückstände eines leitfähigen Reinigungsmittels können besonders bei niedrigen Leitfähigkeiten einen erheblichen Fehler verursachen. Deshalb muss die Messzelle anschließend gründlich gespült werden.
Wie oft sollte ein Leitfähigkeitssensor gereinigt werden?
Ein universelles Intervall gibt es nicht. Es hängt von Medium, Temperatur, Belagbildung, Messgenauigkeit und Einbausituation ab. Ein sinnvolles Intervall wird anhand der tatsächlichen Drift- und Verschmutzungserfahrung festgelegt.
Ist eine 4-Elektroden-Messzelle grundsätzlich besser?
Nein. 4-Elektroden-Systeme bieten bei bestimmten Leitfähigkeitsbereichen Vorteile, während speziell ausgelegte 2-Elektroden-Zellen beispielsweise bei sehr niedrigen Leitfähigkeiten besonders geeignet sein können.
Warum ist Reinstwasser bei der Leitfähigkeitsmessung besonders anspruchsvoll?
Die Leitfähigkeit ist sehr niedrig, sodass kleine Verunreinigungen, CO₂-Aufnahme, Reinigungsmittelreste und Temperaturänderungen relativ große Auswirkungen auf den Messwert haben können.
Wann sollte der Sensor ersetzt werden?
Wenn trotz korrekter Reinigung, richtiger Parametrierung und Prüfung mit einer geeigneten Referenz keine stabile und plausible Messung mehr möglich ist oder Elektroden beziehungsweise Sensorgeometrie sichtbar beschädigt sind, sollte ein Austausch geprüft werden.