電化學一氧化碳氣體傳感器檢測技術原理分析

電化學一氧化碳氣體傳感器采用密閉結構設計，其結構是由電極、過濾器、透氣膜、電解液、電極引出線（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，其輸出端產(chǎn)生電流輸出，提 供給報警器中的采樣電路，起著將化學能轉化為電能的作用。當氣體濃度發(fā)生變化時，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，以驅動不同的執(zhí)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(jiān)測報警系統(tǒng)。
如結構示意圖所示，當一氧化碳氣體通過外殼上的氣孔經(jīng)透氣膜擴散到工作電極表面上時，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。其化學反應式為：
2CO+2O2→2CO2
這個氧化-還原的可逆反應在工作電極與對電極之間始終發(fā)生著，并在電極間產(chǎn)生電位差。
但是由于在兩個電極上發(fā)生的反應都會使電極極化，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，我們加入了一個參比電極。在三電極電化學氣體傳感器中，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），此時電位的變化就同一氧化碳濃度的變化直接有關。當氣體傳感器產(chǎn)生輸出電流時，其大小 與氣體的濃度成正比。通過電極引出線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現(xiàn)檢測和監(jiān)控。 電流變送器相關文章:電流變送器原理
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