電化學(xué)傳感器分類
按傳感方式,化學(xué)傳感器可分為接觸式與非接觸式化學(xué)傳感器?;瘜W(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)形式有兩種:一種是分離型傳感器。如離子傳感器,液膜或固體膜具有接受器功能,膜完成電信號的轉(zhuǎn)換功能,接受和轉(zhuǎn)換部位是分離的,有利于對每種功能分別進行優(yōu)化;另一種是組裝一體化傳感器。如半導(dǎo)體氣體傳感器,分子俘獲功能與電流轉(zhuǎn)換功能在同一部位進行,有利于化學(xué)傳感器的微型化。
按檢測對象,化學(xué)傳感器分為氣體傳感器、濕度傳感器、離子傳感器和氣體傳感器的傳感元件多為氧化物半導(dǎo)體,有時在其中加入微量貴金屬作增敏劑,增加對氣體的活化作用。對于電子給予性的還原性氣體如氫、一氧化碳、烴等,用N型半導(dǎo)體,對接受電子性的氧化性氣體如氧,用P型半導(dǎo)體。將半導(dǎo)體以膜狀固定于絕緣基片或多孔燒結(jié)體上做成傳感元件。
氣體傳感器又分為半導(dǎo)體氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器、晶體振蕩式氣體傳感器和電化學(xué)式氣體傳感器。
電化學(xué)傳感器的特點
1.在三電極傳感器上,通常由一個跳線來連接工作電極和參考電極。如果在儲存過程中將其移除, 則傳感器需要很長時間來保持穩(wěn)定并準備使用。某些傳感器要求電極之間存在偏壓,而且在這種情況下,傳感器在出廠時帶有九伏電池供電的電子電路。傳感器穩(wěn)定需要30分鐘至24小時,并需要三周時間來繼續(xù)保持穩(wěn)定。
2.多數(shù)有毒氣體傳感器需要少量氧氣來保持功能正常。傳感器背面有一個通氣孔以達到該目的。建議在使用非氧氣背景氣應(yīng)用場合中與制造商執(zhí)行復(fù)檢。
3.傳感器內(nèi)電池的電解質(zhì)是一種水溶劑,用憎水屏障予以隔離,憎水屏障具有防止水溶劑泄漏的作用。然而,和其它氣體分子一樣,水蒸汽可以穿過憎水屏障。在大濕度條件下,長時間暴露可能導(dǎo)致過量水分蓄積并導(dǎo)致泄漏。在低潮濕條件下,傳感器可能燥結(jié)。設(shè)計用于監(jiān)控高濃度氣體的傳感器具有較低孔率屏障以限制通過的氣體分子量,因此它不受濕度影響,和用于監(jiān)控低濃度氣體的傳感器一樣,這種傳感器具有較高孔率屏障并允許氣體分子自由流動。
電化學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)組成
電化學(xué)傳感器包含以下主要元件:
A. 透氣膜(也稱為疏水膜):透氣膜用于覆蓋傳感(催化)電極,在有些情況下用于控制到達電極表面的氣體分子量。此類屏障通常采用低孔隙率特氟隆薄膜制成。這類傳感器稱為鍍膜傳感器?;蛘撸部梢杂酶呖紫堵侍胤∧じ采w,而用毛管控制到達電極表面的氣體分子量。此類傳感器稱為毛管型傳感器。除為傳感器提供機械性保護之外,薄膜還具有濾除不需要的粒子的功能。為傳送正確的氣體分子量,需要選擇正確的薄膜及毛管的孔徑尺寸??讖匠叽鐟?yīng)能夠允許足量的氣體分子到達傳感電極??讖匠叽邕€應(yīng)該防止液態(tài)電解質(zhì)泄漏或迅速燥結(jié)。
B. 電極:選擇電極材料很重要。電極材料應(yīng)該是一種催化材料,能夠執(zhí)行在長時間內(nèi)執(zhí)行半電解反應(yīng)。通常,電極采用貴金屬制造,如鉑或金,在催化后與氣體分子發(fā)生有效反應(yīng)。視傳感器的設(shè)計而定,為完成電解反應(yīng),三種電極可以采用不同材料來制作。
C. 電解質(zhì):電解質(zhì)必須能夠進行電解反應(yīng),并有效地將離子電荷傳送到電極。它還必須與參考電極形成穩(wěn)定的參考電勢并與傳感器內(nèi)使用的材料兼容。如果電解質(zhì)蒸發(fā)過于迅速,傳感器信號會減弱。
D. 過濾器:有時候傳感器前方會安裝洗滌式過濾器以濾除不需要的氣體。過濾器的選擇范圍有限,每種過濾器均有不同的效率度數(shù)。多數(shù)常用的濾材是活性炭,如圖5所示?;钚蕴靠梢詾V除多數(shù)化學(xué)物質(zhì),但不能濾除一氧化碳。通過選擇正確的濾材,電化學(xué)傳感器對其目標氣體可以具有更高的選擇性。
-
傳感器
+關(guān)注
關(guān)注
2542文章
50238瀏覽量
750037 -
電化學(xué)傳感器
+關(guān)注
關(guān)注
3文章
73瀏覽量
15255
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論