气体电化学传感器

《气体电化学传感器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、气体电化学传感器简介组成分类参考文献目录CONTENTS问题讨论展望CompanyLogo气体传感器：能感知环境中某种气体及其浓度的一种装置或器件，它能将气体种类和浓度有关的信息转换成可测量的信号。气体电化学传感器：把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流，得出气体浓度的探测器。气体电化学传感器原理：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。气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应，通过憎水屏障，到达电极表面。穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极采用氧化或还原机理。通过电极间连接的电阻器，与被测

2、气体浓度成正比的电流会在正负极间流动，测定该电流即可确定气体浓度。1简介：2.组成2.1电化学传感器包含以下主要元件：A.透气膜（赠水膜）：透气膜用于覆盖传感电极，在有些情况下用于控制到达电极表面的气体分子量。根据膜材料选择的不同，又可将传感器分为镀膜传感器和毛管型传感器。前者一般采用低孔隙率特氟龙薄膜，后者则相反。薄膜不仅能为传感器提供机械性保护，也可滤去不需要的离子。透气膜需要选择正确的类型及毛管的孔径尺寸，以确保传送正确的气体分子。孔径尺寸应能够防止也太电解质泄露或迅速燥结，并允许足量的气体分子到达传感电极。B.电极：电

3、极材料一般为催化材料，能够长时间内执行半电解反应。通常电极采用贵金属制造，如铂或进，在催化后与气体分子发生有效反应。根据传感器类型的不同，C.电解质：电解质必须有能够促进电解反应，有效将离子电荷传送到电极的能力。电解质与参考点击形成稳定的参考电势并与传感器内使用的材料兼容。若电解质蒸发太迅速，传感器信号将减弱。D.过滤器：一般为洗涤式过滤器，目的是滤除不需要的气体。多数采用活性炭为滤材，但活性炭不能滤除一氧化碳。正确的滤材有利于提高传感器的选择性。3.1恒定电位电解池型气体传感器：保持电极与电解质溶液的界面处于一定电位，通过改

4、变其设定电位，有选择的使气体进行氧化或还原，从而定量检测各种气体。对特定气体来说，设定电位由其固有的氧化还原电位决定，但也会随电解时作用电极的材质，电解质的种类不同而变化。3按工作原理分类工作过程：（1）被测气体进入传感器的气室：通过气体扩散或机械泵；先经过一个过滤器---提高选择性。（2）反应物从气室到达工作电极前面的多孔膜，并向电极-电解液界面扩散：工作电极一般不暴露在外，所以气体先经过多孔膜；多孔膜的作用：防止泄漏，给电极提供结构支持，再次提高选择性。（3）电活性物质在电解液中的溶解：气体在电解液中的溶解速率在很大程度上

5、决定了传感器的灵敏度和响应时间。（4）电活性物质在电极表面吸附：待测气体扩散到催化剂电极表面发生氧化或还原反应，氧化或还原反应速率的大小与气体在电极表面的吸附密切相关。（5）扩散速度下的电化学反应：当扩散步骤为速率控制步骤时，整个反应可以由Cottrell方程描述。恒定电位电解池型气体传感器（6）产物的脱附：如果产物的解吸附速率慢，电极可能被反应物污染，电流信号会租不下降，造成电极中毒。（7）产物离开电极表面的扩散：净化电极，使电极回到初始的清洁状态。（8）产物的排除：净化传感器内部空间。如果产物不是气体或易溶于电解液，使传感

6、器内部成分改变，从而改变传感器的信号响应。特点：都有供气体进入的气室或薄膜；一般有三个电极；有例子导电性的电解质溶液。恒定电位电解池型气体传感器应用实例：一种基于CAN总线的CO气体监测系统电化学传感器输出的微弱的线性电流由高精度的电流电压放大器转变为电压信号，经过放大和滤波处理后，送入单片机中的Ａ／Ｄ模块进行模数转换，再通过数字滤波、温湿度补偿、标度变换等处理，使对应的浓度值实时显示在ＬＣＤ液晶屏上。处理之后的数据通过ＣＡＮ总线传输到远端监控室，实现现场的多点集中监控。另外在系统中设立分级响应机制，对不同浓度的ＣＯ气体作出不

7、同的处理。系统工作模式的设定和分级的设置由键盘控制模块完成。恒定电位电解池型气体传感器电化学反应在工作电极上产生的电流相同。控制２个变量：电位和电流。当工作电极上的电流比较小的时候，采用工作电极和参考电极，此时参考电极既用来控制电位又用来组成电流的回路。当流过工作电极的电流较大，必须用一个辅助电极来和工作电极组成电流回路，以参考电极来精确的控制电势差，减少误差。为降低测量误差提高准确度，选择三电极电路。开关型场效应管可达到传感器周期性工作要求。设传感器工作电极输出电流为Ｉｇ，两级放大电路的放大倍数为Ａ，那么，电化学传感器模块输

8、出的电压就是：Vout=Ig*A0应用实例：一种基于CAN总线的CO气体监测系统恒定电位电解池型气体传感器结论：我国家庭住宅群或部分工业环境中所使用的有害气体如ＣＯ的检测仪器功能都单一，无法实现实时在线监测，不具备数据的存储和远程传输能力。此前，国内针对新型ＣＯ监测仪器的研究