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电化学气体传感器的检测原理

精讯畅通    2022-09-16

概述:

电化学传感器是一种以离子导电为基础而研发的传感器设备,根据其电特性的形成不同,电化学传感器可分为电位式传感器,电导式传感器,电量式传感器,极谱式传感器和电解式传感器等等。电化学传感器主要应用于气体检测、液体或溶于液体的固体成分检测、液体的酸碱度检测、电导率及氧化还原电位等参数的测量,今天咱们来了解一下电化学气体传感器的检测原理。

电化学气体传感器

电化学气体传感器的检测原理

电化学气体传感器是通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作的。典型的电化学传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成,并由一个薄电解层隔开。

气体首先通过微小的毛管型开孔与气体传感器发生反应,然后是疏水屏障层,最终到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应,以形成充分的电信号,同时防止电解质漏出传感器。

穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应,传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。

通过电极间连接的电阻器,与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流,电化学气体传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。

在实际中,由于电极表面连续发生电化发应,传感电极电势并不能保持恒定,在经过一段较长时间后,它会导致气体传感器性能退化。为改善传感器性能,人们引入了参考电极。

参考电极安装在电解质中,与传感电极邻近。固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值。参考电极间没有电流流动。气体分子与传感电极发生反应,同时测量反电极,测量结果通常与气体浓度直接相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器针对目标气体。

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