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電化學(xué)傳感器的工作原理
更新時(shí)間:2024-02-01 點(diǎn)擊次數(shù):441

工作原理

  電化學(xué)傳感器通過與被測(cè)氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號(hào)來工作。典型的電化學(xué)傳感器由傳感電極(或工作電極)和反電極組成,并由一個(gè)薄電解層隔開。

  氣體首先通過微小的毛管型開孔與傳感器發(fā)生反應(yīng),然后是憎水屏障,終到達(dá)電極表面。采用這種方法可以允許適量氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng),以形成充分的電信號(hào),同時(shí)防止電解質(zhì)漏出傳感器。

  穿過屏障擴(kuò)散的氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng),傳感電極可以采用氧化機(jī)理或還原機(jī)理。這些反應(yīng)由針對(duì)被測(cè)氣體而設(shè)計(jì)的電極材料進(jìn)行催化。

  通過電極間連接的電阻器,與被測(cè)氣濃度成正比的電流會(huì)在正極與負(fù)極間流動(dòng)。測(cè)量該電流即可確定氣體濃度。由于該過程中會(huì)產(chǎn)生電流,電化學(xué)傳感器又常被稱為電流氣體傳感器或微型燃料電池。

  在實(shí)際中,由于電極表面連續(xù)發(fā)生電化發(fā)應(yīng),傳感電極電勢(shì)并不能保持恒定,在經(jīng)過一段較長(zhǎng)時(shí)間后,它會(huì)導(dǎo)致傳感器性能退化。為改善傳感器性能,人們引入了參考電極。

  參考電極安裝在電解質(zhì)中,與傳感電極鄰近。固定的穩(wěn)定恒電勢(shì)作用于傳感電極。參考電極可以保持傳感電極上的這種固定電壓值。參考電極間沒有電流流動(dòng)。氣體分子與傳感電極發(fā)生反應(yīng),同時(shí)測(cè)量反電極,測(cè)量結(jié)果通常與氣體濃度直接相關(guān)。施加于傳感電極的電壓值可以使傳感器針對(duì)目標(biāo)氣體。

  

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