联系方式

    公司地址:山东省济南市工业南路57号
    联系人:马经理
    电话:0531-88022229
    手 机:15589917176
    传真:0531-88022229

电化学传感器检测原理

    电化学传感器检测原理

    电化学毒气传感器是微燃料元件,不必保养而可以有长期的稳定性。他们对气体的浓度有直接反映而不是对部份压力。 电化学毒性传感器的最简单的构造包括两个电极:感应电极和逆电极,由电解质薄层分离。电极由一个塑料模型包括,顶部的小细孔允许气体进入传感电极,底部的触角便于将传感器与其他外部设备相连。两个触角可以被连接到允许电压下落起因于任一当前的流程被测量的一条简单的电阻器电路(图1)。气体进入传感器后被氧化、或在传感电极因作用而减少,在另一电极发生与之对应的(但逆)逆反应,在外部电路上形成电流。由于气体进入传感器的速度由细孔控制,所以产生的电流与传感器外当前气体浓度成比例,并能直接测量当前毒气含量。

    Figure 1 - Toxic Gas Sensor

    该设计的重点是气体扩散障碍,它限制了气体进入传感电极。电极因此而能对到达它的表面的所有目标气体进行反应,并且仍然有储备的电化学活动。这种高活动储备保证CiTiceL产品的长使用寿命和温度稳定性。
    发生在一氧化碳传感器的电极反应是:
    Sensing: CO + H2O " type="#_x0000_t75">CO2 + 2H+ + 2e-
    Counter: ½O2 + 2H+ + 2e- " type="#_x0000_t75">H2O
    And the overall reaction is: CO + ½O2 " type="#_x0000_t75">CO2
    类似的反应也发生在能被氧化或电化学上被减少的所有其它毒气。
    逆电极发生的反应来看,氧气显然是当前反应发生的必需气体。通常被至传感器的前部,或通过传感器的两边扩散(通常几千ppm已经足够了)。但是,持续暴露在绝氧样品气体中可能导致信号不定,不管氧气进入的途径怎样,我们建议不要将毒性传感器与树脂一起放置或完全地被浸没在绝氧气体混合物中。
    在特定情况下,如果传感器必须经常地暴露于高浓度电解质中,例如废气分析,也许应当保证氧气从另外的通道进入逆电极。CiTiceL®5系列产品中恰恰满足了这个需要。
    能量储备
          在设计任何电化学气体传感器时很重要的一点是, 应限制速率的是气体扩散通过障碍(细孔),而其它各阶段速率应该有显著的增加。所以,为保证传感器电化学反应的速度,必须使用具有高催化作用的电极材料。
    所有CiTiceLs®产品具有高度活跃电极,给予传感器与非常高的能量储备,这就保证传感器的长期稳定性。
    三及四电极传感器
           双电极传感器是毒气传感器的最简单形式。但逆电极的极化限制了它的测量范围。但如果在设计传感器时再使用一个电极,就能使电极稳定。在这些传感器里传感电极与一个固定的潜在相对电极连接(不产生电流),这样两个电极都能保持稳定。逆电极仍会极化,但不对传感电极产生任何作用,也不会影响传感器工作。
    三电极传感器在电化学传感器中被最广泛地应用于毒气监测,尽管这样,仍有一些应用表明三电极设计并非完全合理。例如互扰气体或零抵消温度可能减弱其整体表现。以下介绍的第四种辅助精确传感器可以维持其传感表现,又能同时测量两种气体。
    克服互相干扰
          第四种辅助电极能帮助克服其它气体造成的干扰。通常,一氧化碳传感器对氢气有很大的反应,所以当存在氢气时,就会对一氧化碳的测量造成困难。但是,如果使用一个有第四个辅助电极的传感器,就能使所有一氧化碳和部分氢气在传感电极反应,而只有氢气与辅助电极反应。一旦各电极获得各反应的比率,传感电极就会发出减少辅助电极反应以补充氢气的信号。而这个过程是由一个模拟电路或一个微处理软件来完成的。
    控制温度影响
          大多数电化学传感器在温度变化时底线信号会成指数地增加,大约是温度每上升10°C,信号加一倍。大多数情况下这不代表有问题,但如果该应用涉及到浓度极低的气体,譬如O3或监测CO,任何一个因温度引起的底线变化都可能严重影响气体测量的准确性。在温度变化时,从传感电极和辅助电极发出的信号会显示出类似的变化,但因为辅助电极没有暴露于易反应气体,它的信号可以被简单地从传感电极的信号上忽略掉。这是通常用来计算因温度变化而造成底线信号变化的有效方法,但不是理想的方法。
    废气传感器
          四电极技术能用使得我们能够使用一个传感器来测量一氧化碳和硫化氢。内置便携式的安全设备对仪器设计师来说是大好消息。四COSH传感器与其它标准传感器运作相同,除了它包括两个传感电极:一为一氧化碳,另一个为硫化氢。当一氧化碳扩散进来并被第二个电极氧化的时候,第一个传感电极就会完全地将硫化氢氧化。这种四电极设计使得一个传感器能够测量两种气体并且发出两种不同的信号。
     

    来源:原创 作者: 日期:09-07-10
    最新文章

    景德镇一路口煤气管道爆炸已致1死5伤

    钢厂专用GAXT-M一氧化碳检测仪

    燃气公司专供天然气检测仪--SQJ-IA天然气检测仪

    相关文章