電化學(xué)氧氣傳感器：氧傳感器｜電化學(xué)氣體傳感器｜氣相氧傳感器
什么是氧傳感器？
梅特勒-托利多氧傳感器是電化學(xué)或極譜法氧氣傳感器。 這些用于測量氣態(tài)氧的傳感器使用透氧膜和電化學(xué)陽極/陰極組件。 這些氣相氧傳感器非常適合氮封和漏氣監(jiān)測等應(yīng)用的氣體監(jiān)測。
梅特勒-托利多電化學(xué)氣體傳感器可進行快速測量，并且易于更換、校準和維護。
多久需要對電化學(xué)氣體傳感器進行一次維護？
電化學(xué)氣體傳感器的內(nèi)電極只需要偶爾更換。 更頻繁的是需要定期更換傳感器膜體中的電解液，膜體本身也需要更換。 更換/重新填充時間因具體應(yīng)用條件而不同，何時執(zhí)行這些任務(wù)通常依賴于操作人員的經(jīng)驗。
梅特勒-托利多采用智能傳感器管理（ISM）技術(shù)的電化學(xué)氣體傳感器提供了診斷工具，會顯示內(nèi)電極和膜體需要更換或者電解液需要重新填充的剩余天數(shù)。 這些工具如動態(tài)使用壽命指示器（DLI）有助于確保避免監(jiān)測和控制過程中的任何計劃外停機。
多久需要對電化學(xué)氣體傳感器進行一次校準？
校準間隔很難計算，但ISM技術(shù)可以根據(jù)氧傳感器的過程運行狀況進行估計。 自適應(yīng)校準計時器（ACT）能夠精確計算何時應(yīng)該計劃進行電化學(xué)氣體傳感器的校準，因此會減少計劃外停機或過程中斷。
梅特勒-托利多的氣相氧傳感器型號有哪些？
梅特勒-托利多提供了四種用于氣相氧測量的電化學(xué)氧傳感器型號。?
InPro 6800G和InPro 6850iG設(shè)計用于需要進行原位氣相氧測量的化學(xué)和制藥過程。 這些型號特別適合用作苛刻工業(yè)過程中的氧傳感器。?
InPro 6900G和InPro 6950iG是用于釀造行業(yè)的氧傳感器。 這種痕量級傳感器主要用于發(fā)酵過程中的二氧化碳回收監(jiān)測。
溶氧傳感器和氣相氧傳感器有什么區(qū)別？
溶氧傳感器（溶解氧）和氧傳感器都可以測量氧（O2）。 一般來說，當氧氣溶解在過程介質(zhì)（如純凈水）中時，通常叫溶氧傳感器。 O2傳感器主要用于測量氣相氧。 梅特勒-托利多同時提供溶氧傳感器和氣相氧傳感器。 梅特勒-托利多的氧傳感器主要是電化學(xué)氧傳感器，但梅特勒-托利多還生產(chǎn)可調(diào)諧二極管激光氧氣分析儀。
電化學(xué)氧氣傳感器：電化學(xué)傳感器
收藏
查看我的收藏
0
有用+1
已投票
0
電化學(xué)傳感器
語音
編輯
鎖定
討論
上傳視頻
上傳視頻
最早的電化學(xué)傳感器可以追溯到20世紀50年代，當時用于氧氣監(jiān)測。到了20世紀80年代中期，小型電化學(xué)傳感器開始用于檢測PEL范圍內(nèi)的多種不同有毒氣體，并顯示出了良好的敏感性與選擇性。為保護人身安全起見，各種電化學(xué)傳感器廣泛應(yīng)用于許多靜態(tài)與移動應(yīng)用場合。
中文名
電化學(xué)傳感器
外文名
Electrochemical sensors
追 溯
20世紀50年代
工作方式
通過電信號工作
組 成
傳感電極、反電極、薄電解層
目錄
1
工作原理
2
組成
3
應(yīng)用
4
壓力與溫度
5
選擇性
6
預(yù)期壽命
7
小結(jié)
電化學(xué)傳感器工作原理
編輯
語音
電化學(xué)傳感器通過與被測氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號來工作。典型的電化學(xué)傳感器由傳感電極（或工作電極）和反電極組成，并由一個薄電解層隔開。氣體首先通過微小的毛管型開孔與傳感器發(fā)生反應(yīng)，然后是疏水屏障層，最終到達電極表面。采用這種方法可以允許適量氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng)，以形成充分的電信號，同時防止電解質(zhì)漏出傳感器。穿過屏障擴散的氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng)，傳感電極可以采用氧化機理或還原機理。這些反應(yīng)由針對被測氣體而設(shè)計的電極材料進行催化。通過電極間連接的電阻器，與被測氣濃度成正比的電流會在正極與負極間流動。測量該電流即可確定氣體濃度。由于該過程中會產(chǎn)生電流，電化學(xué)傳感器又常被稱為電流氣體傳感器或微型燃料電池。在實際中，由于電極表面連續(xù)發(fā)生電化發(fā)應(yīng)，傳感電極電勢并不能保持恒定，在經(jīng)過一段較長時間后，它會導(dǎo)致傳感器性能退化。為改善傳感器性能，人們引入了參考電極。參考電極安裝在電解質(zhì)中，與傳感電極鄰近。固定的穩(wěn)定恒電勢作用于傳感電極。參考電極可以保持傳感電極上的這種固定電壓值。參考電極間沒有電流流動。氣體分子與傳感電極發(fā)生反應(yīng)，同時測量反電極，測量結(jié)果通常與氣體濃度直接相關(guān)。施加于傳感電極的電壓值可以使傳感器針對目標氣體。
電化學(xué)傳感器組成
編輯
語音
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。或者，也可以用高孔隙率特氟隆膜覆蓋，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。孔徑尺寸應(yīng)能夠允許足量的氣體分子到達傳感電極。孔徑尺寸還應(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。活性炭可以濾除多數(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。電化傳感器的制造方法多種多樣，最終取決于要檢測的氣體和制造商。然而，傳感器的主要特性在本質(zhì)上非常相似。以下介紹電化傳感器的一些共同特性：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，用疏水屏障予以隔離，疏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，水蒸汽可以穿過疏水屏障。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)傳感器應(yīng)用
編輯
語音
1、濕度傳感器 濕度是空氣環(huán)境的一個重要指標，空氣的濕度與人體蒸發(fā)熱之間有著密切關(guān)系，高溫高濕時，由于人體水分蒸發(fā)困難而感到悶熱，低溫高濕時，人體散熱過程劇烈，容易引起感冒和凍傷。人體最適宜的氣溫是18~22℃，相對濕度為35%～65%RH。 在環(huán)境與衛(wèi)生監(jiān)測中，常用于濕球溫濕度計、手搖濕溫度計和通風(fēng)濕溫度計等儀器測定空氣濕度。近年來，大量文獻報道用傳感器測定空氣濕度。用于測定相對濕度的涂覆壓電石英晶體用傳感器,通過光刻和化學(xué)蝕刻技術(shù)制成小型石英奪電晶體,在AT 切割的10MHZ石英晶體上涂有4種物質(zhì),對濕度具有較高的質(zhì)量敏感性.該晶體是振蕩電路中的共振器,其頻率隨質(zhì)量變化,選擇適當涂層,該傳感器可用于測定不同氣體的相對濕度.該傳感器的靈敏度、響應(yīng)線性、響應(yīng)時間、選擇性、滯后現(xiàn)象和使用壽命等取決于涂層化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)。2、氧化氮傳感器 氧化氮是氮的各種氧化物所組成的氣體混合物的總稱，常以NOX表示。在氧化氮中，不同形式的氧化氮化學(xué)穩(wěn)定性不同，空氣中常風(fēng)的是化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定的一氧化氮和二氧化氮，它們在衛(wèi)生學(xué)上的意義顯得較其它形式氧化氮更為重要。在環(huán)境分析中，氧化氮一般指一氧化氮二氧化氮。 我國監(jiān)測氧化氮的標準方法是鹽酸萘乙二胺比色法，方法靈敏度為0.25ug/5ml,方法轉(zhuǎn)換系數(shù)受吸收液組成、二氧化氮濃度、采氣速度、吸收管結(jié)構(gòu)、共存離子及溫度等多種因素的影響，未完全統(tǒng)一。傳感器測定是近年發(fā)展起來的新方法。 文獻報道，用交指型柵極電極場效應(yīng)晶體管的微電子集成電路與化學(xué)活性電子束蒸鍍酞花青銅薄膜相結(jié)合，獲得了新型氣體敏感微傳感器，可選擇性檢測mg/m3 級二氧化氮和二惜內(nèi)基甲基膦酸鹽(DIMP)。3、硫化氫氣體傳感器 硫化氫是一種無色、具有特殊腐蛋臭味的可燃氣體，具有刺激性和窒息性，對人體有較大危害。大多用比色法和氣相色譜法測定空氣中硫化氫。 對含量常常低至mg/m3級的空氣污染物進行測定是氣體傳感器的一項主要應(yīng)用，但在短時期內(nèi)半導(dǎo)體氣體傳感器還不能滿足監(jiān)測某些污染氣體靈敏度和選擇性要求。摻銀薄膜傳感器陣列由四個傳感器構(gòu)成，通過基于庫化滴定的通用分析裝置和半導(dǎo)體氣體傳感器陣列的信號，同時記錄二氧化硫和硫化氫濃度，實踐表明，在150℃下以恒溫方式的摻銀薄膜傳感器用于監(jiān)測城市空氣中的硫化氫含量，效果良好。4、二氧化硫傳感器 二氧化硫是污染空氣的主要物質(zhì)之一，檢測空氣中二氧化硫嘗試是空氣檢驗的一項經(jīng)常性工作。應(yīng)用傳感器監(jiān)測二氧化硫。從縮短檢測時間到降低檢出限，都顯示出極大的優(yōu)越性。 利用固體聚合物作離子交換膜，膜的一邊含對電極和參比電極的內(nèi)部電解液，另一邊插入鉑電極，組成一種二氧化硫傳感器。該傳感器安裝在流通池中，在 0.65V下氧化二氧化硫。批示出二氧化硫的量。該傳感裝置電流靈敏度高。響應(yīng)時間短，穩(wěn)定性好，本底噪音低，線性范圍達0.2mmol/L，檢出限為 8*10-6mmol/L，信噪比為3。該傳感器不僅可以測定空氣中的二氧化硫，還可用于測定低電導(dǎo)率液體中的二氧化硫。有機改性硅酸鹽薄膜二氧化硫氣體傳感器的氣敏涂層是利用溶膠工藝和自旋技術(shù)制作的，對二氧化硫的測定具有良好的重現(xiàn)性和可逆性，響應(yīng)時間不到20S，對其它氣體的交感小，受溫度和濕度影響小。
電化學(xué)傳感器壓力與溫度
編輯
語音
電化學(xué)傳感器受壓力變化的影響極小。然而，由于傳感器內(nèi)的壓差可能損壞傳感器，因此整個傳感器必須保持相同的壓力。電化學(xué)傳感器對溫度也非常敏感，因此通常采取內(nèi)部溫度補償。但最好盡量保持標準溫度。一般而言，在溫度高于25°C時，傳感器讀數(shù)較高；低于25°C時，讀數(shù)較低。溫度影響通常為每攝氏度0.5%至1.0%，視制造商和傳感器類型而定。
電化學(xué)傳感器選擇性
編輯
語音
電化學(xué)傳感器通常對其目標氣體具有較高的選擇性。選擇性的程度取決于傳感器類型、目標氣體以及傳感器要檢測的氣體濃度。最好的電化學(xué)傳感器是檢測氧氣的傳感器，它具有良好的選擇性、可靠性和較長的預(yù)期壽命。其它電化學(xué)傳感器容易受到其它氣體的干擾。干擾數(shù)據(jù)是利用相對較低的氣體濃度計算得出。在實際應(yīng)用中，干擾濃度可能很高，會導(dǎo)致讀數(shù)錯誤或誤報警。
電化學(xué)傳感器預(yù)期壽命
編輯
語音
電化學(xué)傳感器的預(yù)期壽命取決于幾個因素，包括要檢測的氣體和傳感器的使用環(huán)境條件。一般而言，規(guī)定的預(yù)期壽命為一至三年。在實際中，預(yù)期壽命主要取決于傳感器使用中所暴露的氣體總量以及其它環(huán)境條件，如溫度、壓力和濕度。
電化學(xué)傳感器小結(jié)
編輯
語音
電化學(xué)傳感器對工作電源的要求很低。實際上，在氣體監(jiān)測可用的所有傳感器類型中，它們的功耗是最低的。因此，這種傳感器廣泛用于包含多個傳感器的移動儀器中。它們是有限空間應(yīng)用場合中使用最多的傳感器。傳感器的預(yù)期壽命由其制造商根據(jù)他們認為正常的條件進行預(yù)測。然而，傳感器的預(yù)期壽命很大程度上取決于環(huán)境污染、溫度及其暴露的濕度。典型的電化學(xué)傳感器的規(guī)格傳感器類型：2或3電極，通常為3電極范圍：可允許暴露極限的2-10倍預(yù)期壽命：正常為12至24個月，取決于制造商與傳感器溫度范圍：–40°C至+45°C相對濕度：15-95%，無凝露響應(yīng)時間：< 50秒長期偏移：每月下移2%B
詞條圖冊
更多圖冊
解讀詞條背后的知識
查看全部
Winsen傳感
鄭州煒盛電子科技有限公司
科普｜電化學(xué)傳感器基礎(chǔ)知識
最早的電化學(xué)傳感器可以追溯到20世紀50年代，當時用于氧氣監(jiān)測。到了20世紀80年代中期，小型電化學(xué)傳感器開始用于檢測PEL范圍內(nèi)的多種不同有毒氣體，并顯示出了良好的敏感性與選擇性。電化學(xué)傳感器通過與被測氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號來工作。電化學(xué)傳感器的分類1...
2020-03-120
DPE半導(dǎo)體資訊分享
為客戶提供全面的電子元器件供應(yīng)鏈解方案
電化學(xué)傳感器未來發(fā)展趨勢
1. 電化學(xué)傳感器的工作原理 最早的電化學(xué)傳感器要追溯到20世紀50年代，在當時電化學(xué)傳感器應(yīng)用于氧氣監(jiān)測，到了20世紀80年代，電化學(xué)傳感器開始應(yīng)用于監(jiān)測各種各樣的有毒性氣體，并顯示出了良好的敏感型與選擇性。電化學(xué)傳感器的工作原理是其與通過傳感器的被測氣體反應(yīng)并產(chǎn)生與濃度...
2020-01-150
戈埃爾科技
深圳市戈埃爾科技有限公司官方帳號
電化學(xué)傳感器防水透氣膜廠家防水膜的應(yīng)用
電化學(xué)傳感器是通過電極催化，電解液中相應(yīng)的物質(zhì)和被測氣體進行氧化還原反應(yīng)，并產(chǎn)生與氣體濃度有關(guān)的電信號以發(fā)揮作用。典型的電化學(xué)傳感器由傳感電極（或工作電極）和對電極組成，并使用薄電解質(zhì)層將兩個電極分開。 氣體首先穿過微小的毛細管狀開口，即疏水性阻擋層，到達電極表面。電...
2020-08-170
天津亞麗安報警設(shè)備
可燃/有毒氣體探測器，報警控制器
什么是電化學(xué)傳感器
氣體檢測儀的關(guān)鍵部件是氣體傳感器，而氣體傳感器可以分為三大類。1利用化學(xué)性質(zhì)：固體熱導(dǎo)式，半導(dǎo)體式、催化燃燒式2利用物理性質(zhì)：紅外吸收式，熱傳導(dǎo)式、光干涉式、3利用電化學(xué)性質(zhì)：固定電解質(zhì)式、迦伐尼電池式、隔膜離子電極式。我們今天就主要介紹一下電化學(xué)傳感器的構(gòu)成，兩個...
2020-07-270
華信博潤科技
專注于環(huán)境保護和儀器儀表的講解
多參考單元確保電化學(xué)傳感器的測量精度
傳感元件的失效一中有一個主要的不可避免。在操作中，電極元件是粗糙的-度下暴露化學(xué)物質(zhì)從平，如鈉或鉀每一個間的器電極首先是con-使流體成為MEAS-時已晚。在中毒過程中開始和電極會降解速率讀數(shù)，實際上性處理使事情復(fù)雜化化學(xué)和測試原位，即意味著整個傳感器了他們有用的剩余壽命。...
2020-11-100
電化學(xué)氧氣傳感器：電化學(xué)傳感器（5）---氧氣傳感器
MEM2 氧傳感器
1.膜式氧傳感器的工作原理
氧氣通過毛細管擴散到達感測電極的表面。采用這種方法，進入傳感器的氣體量由擴散控制。
?
到達感測電極的氧氣減少，因此消耗電子，導(dǎo)致電流。對電極通過氧化水來平衡感測電極的反應(yīng)。由此在對電極處產(chǎn)生質(zhì)子。這些通過電解質(zhì)向傳感電極遷移。恒電位電路將感應(yīng)電極的電位維持在-600mv相對于參考電極電位。這種負偏置電位對于操作這種電流型燃料電池是必要的。與其他偏置傳感器相反，當電路接通時，元件氧傳感器在幾分鐘內(nèi)穩(wěn)定。
與電流傳感器相反，這種類型的傳感器沒有易損部件，也不會隨著時間的推移而改變內(nèi)部。周圍的氧氣對儲存壽命沒有影響，傳感器與鉛基傳感器相反。
2.為氧傳感器設(shè)計一個恒電位電路
為了操作電化學(xué)傳感器，需要控制電路，稱為恒電位電路。對于3電極傳感器，主要目的是維持參考電極（ref）和感測電極（sens）之間的電壓，以控制電化學(xué)反應(yīng)并傳送與傳感器產(chǎn)生的電流成比例的輸出信號。對Cnt電極上的電位（cnt）并不重要，只要該電路能夠提供足夠的電壓和電流來維持感測電極的正確的電位即可。
電阻器r11，r12，r13必須以在運算放大器ic2的正輸入端提供+ 600mV。由于輸出電路的偏置效應(yīng)，感測電極的電位保持在0V，因此在sens和ref之間的偏差為-600mv。
虛擬地的參考電壓應(yīng)該被選擇為適當?shù)模栽试S反電極的足夠的電壓擺動。Cnt與Sen之間的最大電壓為1.3V，例如，如果電源電壓為2.5V，并且ic2的相應(yīng)最大電壓為2.0V，則虛擬地的參考電壓必須低于0.7V。
電化學(xué)傳感器的測量電路是跨阻抗結(jié)構(gòu)的單級運算放大器ic1。傳感器電流在rgain上反射，產(chǎn)生相對于虛擬地gnd的輸出電壓。c2降低高頻噪音。負載電阻（rload =10 ohm）的推薦值是最快響應(yīng)時間和最佳信噪比之間的折衷。運算放大器ic1的輸入失調(diào)電壓將加到傳感器偏置電壓上（因為傳感電極將從0v偏移），所以輸入失調(diào)應(yīng)保持低。一個運算放大器應(yīng)選擇低輸入失調(diào)電壓溫度漂移，以免在溫度變化時影響偏置電壓。
控制運算放大器ic2將電流提供給反電極以平衡感測電極所需的電流。因為柜臺正在氧化，它將一個電流匯入ic2。因此ic2需要有足夠的電流吸收能力。ic2的反相輸入連接到參考電極，不得從參比電極汲取任何顯著的電流。建議使用輸入偏置電流小于5納安的運算放大器。
3. 本質(zhì)安全考慮
傳感器電流在氧濃度的推薦工作范圍內(nèi)線性增加，并作為傳感器輸出進行測量：
傳感器靈敏度[μa/％] x o2濃度[％] =輸出信號[μa]
正常工作時的最大電流（0-30％o2）：<4 mA
正常工作時最大電壓（0 -30％o2）：<1.4 v
?
MEM3 氧傳感器背景氣體兼容性
?
膜傳感器的氧傳感器具有酸性電解質(zhì)，使其耐高濃度的二氧化碳。與具有堿性電解質(zhì)的o2傳感器（溶液）相反，co2的存在對傳感器壽命沒有影響。膜傳感器的氧傳感器對二氧化碳沒有交叉敏感性，即使在高濃度的二氧化碳下也是最適合測量氧氣的。
電化學(xué)氧氣傳感器：英國alphasense 電化學(xué)氧氣傳感器(O2傳感器)
產(chǎn)品介紹
電化學(xué)氧氣傳感器O2-C2產(chǎn)品描述：
電化學(xué)氧氣傳感器O2-C2 主要應(yīng)用于氧氣報警器和氣氛分析儀等方面。
電化學(xué)氧氣傳感器O2-C2特性：
（1）氧氣傳感器測量范圍(%): 0-30
（2）工作壽命: > 2年
（3）尺寸（mm）: Φ20.3×23mm
（4）輸出: 80 - 120 μA @ 22°C, 20.9% O2
（5）響應(yīng)時間t90(秒): < 45S
（6）線性度(ppm): -0.6 全量程時線性誤差(零點,400ppm)
（7）重量: < 18g
（8）溫度范圍: -30 - 55℃
（9）壓力范圍:80 - 120Kpa
（10）濕度范圍: 5 - 95%RH
（11）儲存時間: 6月
（12）負載電阻:47 - 100歐姆
