作者:宋檢 時間:2022-11-21 來源:互聯網
一氧化碳的測量是通過傳感器將空氣中的一氧化碳氣體轉化為電信號,經電路轉換處理后,由LED顯示一氧化碳氣體濃度,并將此信號轉變成電流或者頻率信號,送到二次儀表,實現遠程監測。
一氧化碳氣體傳感器主要采用半導體原理、紅外線選擇性吸收原理和電化學原理。由于電化學一氧化碳氣體傳感器與其他原理的一氧化碳氣體傳感器相比,具有靈敏度高、結構簡單、功耗低及性能安全等特點,目前已經得到廣泛應用。本文主要介紹電化學一氧化碳氣體傳感器的工作原理。
1.基本原理
目前,*廣泛應用的是電化學原理的傳感器,其原理是兩個電*浸沒在一個導電溶液(電解液)中,一氧化碳分子與水分子在其中一個電*上發生反應,轉變成二氧化碳并產生氫離子和電子,這個電*就是工作電*(W);而變化的產物轉移到另一個電*,與此電*上的氧氣發生反應重新生成水分子,這個電*就是對電*(C);這兩個電*通過含有電阻的外電路導通,可以測量出其電阻兩端電壓的變化;因此,由此產生的反應就是在氧氣存在的情況下將一氧化碳轉變成二氧化碳。
2.電*
電化學傳感器通常含有兩個以上電*,它們通常都是將活性的金屬物質固定在聚四氟乙烯(PTFE)膜的表面上,使其具有較大的表面積。這些金屬是作為電化學反應的催化劑,就是說它加速了化學反應,但自身并不發生變化。理論上它們的壽命是無限的,但實際上,數量很小的污染性氣體和一些其他因素會逐漸毒化電*,降低其活性,從而導致其靈敏度降低。
3.電解質
所有的電化學傳感器都含有一個導電介質,通過它反應物質才能夠在兩個電*間移動。
4.參比電*
早期的一氧化碳傳感器只包括上面提到的兩個電*,即工作電*(W)和對電*(C)。然而當一氧化碳濃度較大時,一氧化碳發生氧化反應的工作電*開始*化,偏離了正常的工作電位。一旦電*較大地偏離正常工作電位,它對反應的催化能力就會大大降低,影響傳感器的輸出信號。
為了克服上述限制,引入了一個附加電*,即參比電*(R)。這個電*與工作電*、對電*一樣浸在導電介質中,但它不作為催化劑參與任何電化學反應。它的作用僅是提供一個恒定電位。
5.毛細孔控制
所有傳感器均采用一些方法來控制進入傳感器的氣體的量。*通用的方法是在傳感器的上端開一個小孔,稱為毛細孔。這個毛細孔用于限制一氧化碳氣體到達工作電*的速率,還可以確保傳感器的線性和重復性。
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