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一氧化碳氣體傳感器的工作原理一電化學(xué)

閱讀次數:342 次     作者:www.erretiserramenti.com

        電化學(xué)一氧化碳氣體傳感器采用密閉結構設計,其結構是由電極、過(guò)濾器、透氣膜、電解液、電極引出線(xiàn)(管腳)、殼體等部分組成。

  一氧化碳氣體傳感器與報警器配套使用,是報警器中的核心檢測元件,它是以定電位電解為基本原理。當一氧化碳擴散到氣體傳感器時(shí),其輸出端產(chǎn)生電流輸出,提供給報警器中的采樣電路,起著(zhù)將化學(xué)能轉化為電能的作用。當氣體濃度發(fā)生變化時(shí),氣體傳感器的輸出電流也隨之成正比變化,經(jīng)報警器的中間電路轉換放大輸出,以驅動(dòng)不同的執行裝置,完成聲、光和電等檢測與報警功能,與相應的控制裝置一同構成了環(huán)境檢測或監測報警系統。

  當一氧化碳氣體通過(guò)外殼上的氣孔經(jīng)透氣膜擴散到工作電極表面上時(shí),在工作電極的催化作用下,一氧化碳氣體在工作電極上發(fā)生氧化。其化學(xué)反應式為: CO+H2O→CO2+2H++2e-在工作電極上發(fā)生氧化反應產(chǎn)生的H+離子和電子,通過(guò)電解液轉移到與工作電極保持一定間隔的對電極上,與水中的氧發(fā)生還原反應。其化學(xué)反應式為: 1/2O2+2H++2e-→H2O因此,傳感器內部就發(fā)生了氧化-還原的可逆反應。其化學(xué)反應式為: 2CO+2O2 →2CO2這個(gè)氧化-還原的可逆反應在工作電極與對電極之間始終發(fā)生著(zhù),并在電極間產(chǎn)生電位差。

  但是由于在兩個(gè)電極上發(fā)生的反應都會(huì )使電極極化,這使得極間電位難以維持恒定,因而也限制了對一氧化碳濃度可檢測的范圍。

  為了維持極間電位的恒定,我們加入了一個(gè)參比電極。在三電極電化學(xué)氣體傳感器中,其輸出端所反應出的是參比電極和工作電極之間的電位變化,由于參比電極不參與氧化或還原反應,因此它可以使極間的電位維持恒定(即恒電位),此時(shí)電位的變化就同一氧化碳濃度的變化直接有關(guān)。當氣體傳感器產(chǎn)生輸出電流時(shí),其大小與氣體的濃度成正比。通過(guò)電極引出線(xiàn)用外部電路測量傳感器輸出電流的大小,便可檢測出一氧化碳的濃度,并且有很寬的線(xiàn)性測量范圍。這樣,在氣體傳感器上外接信號采集電路和相應的轉換和輸出電路,就能夠對一氧化碳氣體實(shí)現檢測和監控。
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