电化学传感器工作指南设计及电路图
《电化学传感器》PPT课件
❖为了缩短传感器的响应时间，一般采用多 孔的透气膜来研制气体扩散电极，此时气 体在催化剂外表液膜中的扩散将代替气体 在透气膜中的扩散而成为电极反响的控制 步骤。尽管液膜很薄，但由于气体在液相 中的扩散速度较慢，液膜便成为缩短传感 器响应时间的主要障碍。对于电流型气体 传感器这是无法抑制的缺点。目前90％该 类型传感器的响应时间在30s以内。
所以，当前传感器开发研究的重要之 一就是开发具有识别分子功能的优良 材料。
❖ 化学传感器依据其原理可分为：
(1)电化学式，(2)光学式，(3)热学式，(4) 质量式。
❖ 电化学传感器是化学传感器的一种。
电化学传感器分为电位型、电流型和 电导型三类。
§7.1 电位型传感器
❖电位型传感器通过测定电极平衡电位的值来确 定物质的浓度。
❖如将离子选择性电极与甘汞电极组成电池， 那么电池电动势为：
❖根据7-3式，只要配制一系列浓度的标准溶 液，并以测得的电动势E值与相应的浓度 〔对数〕值绘制校正曲线，即可按一样步骤 求得未知溶液中待测离子的浓度。
❖ 对于电位-PH计，只是把所有过程完成后， 直接显示酸度。
❖电流型电化学气体传感器有许多种已经商 品化，用于检测20余种气体。例如，煤矿 瓦斯、酒精、锅炉尾气〔排放是否达标、 燃烧是否充分〕等等。
2．控制电位电解型(电流型)气体传感器的工作 原理
〔1〕通过测定一定电位下的电流，间接测定 电解质溶液中待测气体的溶解浓度
〔2〕待测气体在一定条件下在这种电解质溶 液中的溶解度与其分压相关，从而得到这种 气体的浓度〔分压〕。
灵敏度是电化学传感器的一个重要的特性指 标，一些特殊行业如室内空气监测，海关 检查走私、违禁物品(药品，炸弹或其他易 燃易爆品)时，要求能检测10-9~10-12数 量级，甚至更低的物质浓度。电化学传感 器的灵敏度受许多因素的影响：
电化学生物传感器
电化学生物传感器生物分子的分析检测对获取生命过程中的化学与生物信息、了解生物分子及其结构与功能的关系、阐述生命活动的机理以及对疾病的有效诊断与治疗都具有十分重要的意义。
如何高效、快速、灵敏地检测这些生物分子，是当前生命科学领域中面临的一个十分重要的问题。
解决这些问题的关键就在于发展各种新型的分析检测技术。
生物传感器的出现为有效地解决这些问题提供了新的工具，为生命科学及其相关领域的研究提供了许多新的方法1电化学生物传感器的基本结构及工作原理1.1 基本结构通常情况下，生物传感器由两个主要部分组成即生物识别元件和信号转换器。
生物识别元件是指具有分子识别能力，能与待测物质发生特异性反应的生物活性物质，如酶、抗原、抗体、核酸、细胞、组织等。
信号转换器主要功能是将生物识别作用转换为可以检测的信号，目前常用的有电化学、光学、热和质量分析几种方法[1]。
其中，电化学方法就是一种最为理想的检测方法。
图1 电化学生物传感器的基本结构1.2 工作原理电化学生物传感器采用固体电极作基础电极，将生物敏感分子固定在电极表面，然后通过生物分子间的特异性识别作用，生物敏感分子能选择性地识别目标分子并将目标分子捕获到电极表面，基础电极作为信号传导器将电极表面发生的识别反应信号导出，变成可以测量的电信号，从面实现对分析目标物进行定量或定性分析的目的。
2电化学生物传感器的分类由各种生物分子(抗体、DNA、酶、微生物或全细胞)与电化学转换器(电流型、电位型、电容型和电导型)组合可构成多种类型的电化学生物传感器，根据固定在电极表面的生物敏感分子的不同，电化学生物传感器可分为电化学免疫传感器、电化学DNA传感器、电化学酶传感器、电化学微生物传感器和电化学组织细胞传感器等。
2.1 电化学免疫传感器电化学免疫传感器是一种将免疫技术与电化学检测相结合的标记免疫分析方法。
它是以抗原．抗体特异性反应为基础，将抗原/抗体反应达到平衡状态后的生物反应信号转换成可测量的电信号并通过基础电极将其导出。
电化学传感器通用说明书-盛密科技
电化学传感器通用说明书1.电化学毒气传感器的工作原理电化学传感器是目前较为常见的有毒有害气体检测元件。
与其他检测原理的气体传感器（半导体气体传感器、催化燃烧式气体传感器、红外气体传感器等）相比较而言，电化学传感器具有选择性好、灵敏度高、响应时间短、性能稳定、耗电低、线性和重复性较好等优点，在当前的气体快速检测领域被广泛应用。
一般说来，电化学气体传感器包括下面几部分：可以渗过气体但不能渗过液体的扩散式防水透气膜；酸性电解液（一般为硫酸或磷酸）槽；工作电极；对电极；参比电极（三电极设计）；有些传感器还包括一个可以滤除干扰组份的滤膜。
图1电化学毒气传感器的结构图扩散进入传感器的气体在工作电极表面发生氧化或还原反应，在对电极发生与之相应的逆反应，在外部电路上形成电流。
由于气体进入传感器的速度由栅孔控制，所以产生的电流与传感器外气体浓度成比例，就可以直接测量当前毒气含量。
为了让反应能够发生，工作电极的电位必须保持在一个特定的范围内。
但气体的浓度增加时，反应电流也增加，于是导致对电极电位改变（极化）。
由于两电极是通过一个简单的负荷电阻连接起来的，虽然工作电极的电位也会随着对电极的电位一起变化。
如果气体的浓度不断地升高，工作电极的电位最终有可能移出其允许范围。
至此传感器输出信号将不再呈线性，因此两电极气体传感器检测的上限浓度受到一定限制。
对电极的极化所受的限制可以用引进第三电极（参考电极）和利用一外部的恒电位工作电路来予以避免。
在这样一种装置中，参考电极中无电流流过，因此这两个电极均维持在一恒定的电位。
对电极则仍然可以进行极化，但对传感器而言已不产生任何限制作用。
因此三电极传感器所能检测浓度范围要比两电极大得多。
下面以一氧化碳电化学传感器为例描述一下它的检测机理。
CO 在工作电极上的氧化：CO + H2O →CO2 + 2H+ + 2e-对电极通过将空气或水中的氧气还原对此进行平衡。
1/2 O2 + 2H+ +2 e-→H2O传感器中总的反应就可写成：2CO + O2→2CO2在检测过程中消耗的物质仅仅是CO分子、电能和氧气，这也是非消耗型传感器寿命较长的原因。
电化学传感器原理与设计
电化学传感器原理与设计电化学传感器是一种将电化学反应转化为电信号进行检测的传感器。
它有着广泛的应用领域，如环境监测、生物医学、食品安全等。
电化学传感器的检测原理和设计参数影响着其检测性能和灵敏度。
本文将主要介绍电化学传感器的基本原理和设计方法。
一、电化学传感器的基本原理电化学传感器主要基于电化学反应的原理进行检测。
电化学反应包含两个方面，即氧化还原反应和电解反应。
在电化学传感器中，通过引入合适的电解质和电极材料，形成电化学反应体系，利用反应产生的电流和电势变化来检测分析物浓度的变化。
1.氧化还原反应氧化还原（简称“氧化”和“还原”）反应是电化学传感器中最基本的反应类型。
氧化是指物质失去电子，还原是指物质获得电子。
在电化学传感器中，氧化还原反应通过氧化还原电位来进行检测。
氧化还原电位（E）是指在不同物种间通过电子转移反应达到平衡时产生的电位差。
它通常用标准还原电位来表示，在常温下标准氢电极(EH)电位为0，在标准条件下，各种氧化剂在一定浓度下由还原态转化为氧化态产生的电位差即该氧化还原对的标准电位。
具体来说，在电化学传感器中，通过引入含有需要检测的物质的电解质溶液，将电解质溶液放置在电极上，加上外部电势，使得氧化还原反应发生。
然后通过检测氧化还原反应引起的电势变化，来得出需要检测的物质的浓度。
2.电解反应电解反应是电化学传感器中另一个重要的反应类型。
电解反应是指原本不易发生的化学反应，在外加电场作用下变得容易发生。
在电解反应中，离子间的电荷转移和反应过程有关。
具体来说，在电化学传感器中，引入含有需要检测的离子的电解质溶液，从而在电极上形成电解质双层。
加上外部电势，让溶液中的离子受到电场作用，使得它们在电极表面发生反应。
通过检测反应产生的电流和电势变化，来得出需要检测的离子的浓度。
二、电化学传感器的设计方法电化学传感器的设计方法涉及到很多的参数，其中包括选择电极材料、电解质材料、电位应用等。
下面将分别介绍。
电化学传感器工作指南及电路图
电化学传感器工作指南及电路图本公司有毒气体检测传感器的开发始于1981年，以一氧化碳传感器的研制为开端。
之后对各式各样新传感器都进行了开发。
直至最进开发的臭氧和氧化乙烯传感器，形成了系列的传感器产品，并以其可靠、稳定和耐用等特点斐声海内外。
此类传感器系一微型燃料电池，设计成为免维护型并且能长时间稳定工作的产品。
所采用的技术立足于己于人本公司早期氧传感器的工作基础，系直接响应气体的体积浓度变化，而不是响应其压力的变化。
该类传感器设计的最大特点是采用了气体的扩散势垒，该势垒能限制气体流向敏感电极的流星。
敏感电极能与到达电极的电化学活性仍有余裕。
这一高的电化学活性保证了传感器的长寿命和很好的温度稳定性。
两电极系统基于电化学原理工作的传感器其最简单的一种型式就是两电极系统。
其工作电极和对电极由一薄层电解液隔开并经由一个很小的电阻联通外电路。
当气体扩散进入传感器后，在敏感电极表面进行氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。
该电流的大小比例于气体的浓度，可通过外电路的负荷电阻予以测量。
为了让反应能够发生，敏感电极的电位必须保持在一个特定的范围内。
但气体的浓度增加时，反应电流也增加，于是导致对电极电位改变（极化）。
由于两电极是通过一个简单的负荷电阻连接起来的，虽然敏感电极的电位也会随着对电极的电位一起变化。
如果气体的浓度不断地升高，敏感电极的电位最终有可能移出其允许范围。
至此传感器将不成线性，因此两电极气体传感器检测的上限浓度受到一定限制。
三电极系统对电极的极化所受的限制可以用引进第三电极，参考电极，和利用一外部的恒电位工作电路来予以避免。
在这样一种装置中，敏感电极曲线相对于参考电极保持一固定值。
在参考电极中无电流流过，因此这两个电极均维持在一恒定的电位。
对电极则仍然可以进行极化，但对传感器而言已不产生任何限制作用。
因此三电极传感器所能检测浓度范围要比两电极大得多。
大部分有毒气体传感器（3/4/7系列）均属三电极系统。
电化学传感器工作指南及电路图
电化学传感器工作指南及电路图引言本公司有毒气体检测传感器的开发始于1981年，以一氧化碳传感器的研制为开端。
之后对各式各样新传感器都进行了开发。
直至最进开发的臭氧和氧化乙烯传感器，形成了系列的传感器产品，并以其可靠、稳定和耐用等特点斐声海内外。
此类传感器系一微型燃料电池，设计成为免维护型并且能长时间稳定工作的产品。
所采用的技术立足于己于人本公司早期氧传感器的工作基础，系直接响应气体的体积浓度变化，而不是响应其压力的变化。
该类传感器设计的最大特点是采用了气体的扩散势垒，该势垒能限制气体流向敏感电极的流星。
敏感电极能与到达电极的电化学活性仍有余裕。
这一高的电化学活性保证了传感器的长寿命和很好的温度稳定性。
两电极系统基于电化学原理工作的传感器其最简单的一种型式就是两电极系统。
其工作电极和对电极由一薄层电解液隔开并经由一个很小的电阻联通外电路。
当气体扩散进入传感器后，在敏感电极表面进行氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。
该电流的大小比例于气体的浓度，可通过外电路的负荷电阻予以测量。
为了让反应能够发生，敏感电极的电位必须保持在一个特定的范围内。
但气体的浓度增加时，反应电流也增加，于是导致对电极电位改变（极化）。
由于两电极是通过一个简单的负荷电阻连接起来的，虽然敏感电极的电位也会随着对电极的电位一起变化。
如果气体的浓度不断地升高，敏感电极的电位最终有可能移出其允许范围。
至此传感器将不成线性，因此两电极气体传感器检测的上限浓度受到一定限制。
三电极系统对电极的极化所受的限制可以用引进第三电极，参考电极，和利用一外部的恒电位工作电路来予以避免。
在这样一种装置中，敏感电极曲线相对于参考电极保持一固定值。
在参考电极中无电流流过，因此这两个电极均维持在一恒定的电位。
对电极则仍然可以进行极化，但对传感器而言已不产生任何限制作用。
因此三电极传感器所能检测浓度范围要比两电极大得多。
大部分有毒气体传感器（3/4/7系列）均属三电极系统。
电化学传感器工作指南及电路图
电化学传感器工作指南及电路图本公司有毒气体检测传感器的开发始于1981年，以一氧化碳传感器的研制为开端。
之后对各式各样新传感器都进行了开发。
直至最进开发的臭氧和氧化乙烯传感器，形成了系列的传感器产品，并以其可靠、稳定和耐用等特点斐声海内外。
此类传感器系一微型燃料电池，设计成为免维护型并且能长时间稳定工作的产品。
所采用的技术立足于己于人本公司早期氧传感器的工作基础，系直接响应气体的体积浓度变化，而不是响应其压力的变化。
该类传感器设计的最大特点是采用了气体的扩散势垒，该势垒能限制气体流向敏感电极的流星。
敏感电极能与到达电极的电化学活性仍有余裕。
这一高的电化学活性保证了传感器的长寿命和很好的温度稳定性。
两电极系统基于电化学原理工作的传感器其最简单的一种型式就是两电极系统。
其工作电极和对电极由一薄层电解液隔开并经由一个很小的电阻联通外电路。
当气体扩散进入传感器后，在敏感电极表面进行氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。
该电流的大小比例于气体的浓度，可通过外电路的负荷电阻予以测量。
为了让反应能够发生，敏感电极的电位必须保持在一个特定的范围内。
但气体的浓度增加时，反应电流也增加，于是导致对电极电位改变（极化）。
由于两电极是通过一个简单的负荷电阻连接起来的，虽然敏感电极的电位也会随着对电极的电位一起变化。
如果气体的浓度不断地升高，敏感电极的电位最终有可能移出其允许范围。
至此传感器将不成线性，因此两电极气体传感器检测的上限浓度受到一定限制。
三电极系统对电极的极化所受的限制可以用引进第三电极，参考电极，和利用一外部的恒电位工作电路来予以避免。
在这样一种装置中，敏感电极曲线相对于参考电极保持一固定值。
在参考电极中无电流流过，因此这两个电极均维持在一恒定的电位。
对电极则仍然可以进行极化，但对传感器而言已不产生任何限制作用。
因此三电极传感器所能检测浓度范围要比两电极大得多。
大部分有毒气体传感器（3/4/7系列）均属三电极系统。
在线环境监测电化学CO传感器设计
在线环境监测电化学CO传感器设计本文介绍了按照电化学CO传感器的工作原理，根据电化学CO传感器设计了在线环境监测电化学CO传感器，。
本文，介绍了其硬件电路构成和软件工作流程，通过实验测试表明该传感器具有良好的线性和较高的测量精度。
标签：电化学；CO传感器；在线环境监测；硬件电路0 引言CO属于有剧毒型气体，若人所处的环境中CO的体积比的含量浓度达到为0.02%，（体积比）则在2～3小时内就能引起人轻微的头痛，若达到0.08%，则在40分钟内人就会头痛、恶心甚至昏迷。
因此在含有CO的高危作业环境中作业，对CO气体浓度的实时检测变得尤为重要[1]。
本文研究了一种基于电化学式CO气体测量原理的在线环境CO传感器，可实时检测环境中CO的气体含量。
1 电化学式CO传感器原理最早的电化学传感器最早可以追溯到20世纪50年代，当时主要用于氧气监测。
到了20世纪80年代中期，小型电化学传感器开始用于检测PEL范围内的CO等多种不同的有毒气体，并显示表现出了良好的敏感性与选择性。
电化学传感器的工作原理是通过与被测气体发生反应并产生电流信号，信号强度与被测气体浓度成正比的电信号来工作。
电流通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动，通过。
测量该电流即可确定被测气体浓度[2，3]。
电化学传感器对工作电源的要求很低。
实际上，在可用于气体监测可用的所有所有传感器类型中，电化学传感器对工作电源的要求很低，其功耗是最小低的[4]。
2 在线环境CO传感器设计2.1 CO传感器硬件构成CO传感器硬件组成如图1，其中MCU是整个仪器的核心，负责数据采集转换、测量数据处理、声光报警控制、显示处理及测量数据的上传等功能。
MCU 采用意法半导体生产的STM32F103系列的M3内核的ARM芯片（M3内核），其该芯片内部集成有的12位高精度的AD转换器可进行模拟信号采集可进行模拟信号采集的AD转换；。
SPI总线进行测量数据显示的通信，通讯异步串口1采用RS485通讯实现与上位机的数据实现交互。
最新电化学传感器原理及实例PPT课件
电化学传感器通常对其目标气体具有较高的选择性。选 择性的程度取决于传感器类型、目标气体以及传感器要 检测的气体浓度。最好的电化学传感器是检测氧气的传 感器，它具有良好的选择性、可靠性和较长的预期寿命。 其它电化学传感器容易受到其它气体的干扰。干扰数据 是利用相对较低的气体浓度计算得出。在实际应用中， 干扰浓度可能很高，会导致读数错误或误报警。
电化学传感器的预期寿命取决于几个因素，包括要检测 的气体和传感器的使用环境条件。一般而言，规定的预 期寿命为一至三年。在实际中，预期寿命主要取决于传 感器使用中所暴露的气体总量以及其它环境条件，如温 度、压力和湿度。
氧传感器
电流型氧传感器的结构
工作原理
恒电位电解式氧传感器（用外部电源进行恒电位电解） 阴极：Pt 阳极：Ag/AgCl 电解液：KCl溶液 电解方程式，阴极：O2+2H2O+4e →4OH阳极：4Ag+4Cl-→4AgCl+4e
电化学传感器 - 组成部分
B. 电极：选择电极材料很重要。电极材料应该是一 种催化材料，能够执行在长时间内执行半电解反应。通 常，电极采用贵金属制造，如铂或金，在催化后与气体 分子发生有效反应。视传感器的设计而定，为完成电解 反应，三种电极可以采用不同材料来制作。
C. 电解质：电解质必须有够促进电解反应，并有效 地将离子电荷传送到电极。它还必须与参考电极形成稳 定的参考电势并与传感器内使用的材料兼容。如果电解 质蒸发过于迅速，传感器信号会减弱。
压力与温度
影响因素
电化学传感器受压力变化的影响极小。然而，由于传感 器内的压差可能损坏传感器，因此整个传感器必须保持 相同的压力。电化学传感器对温度也非常敏感，因此通 常采取内部温度补偿。但最好尽量保持标准温度。
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电化学传感器工作指南及电路图引言本公司有毒气体检测传感器的开发始于1981年，以一氧化碳传感器的研制为开端。
之后对各式各样新传感器都进行了开发。
直至最进开发的臭氧和氧化乙烯传感器，形成了系列的传感器产品，并以其可靠、稳定和耐用等特点斐声海外。
此类传感器系一微型燃料电池，设计成为免维护型并且能长时间稳定工作的产品。
所采用的技术立足于己于人本公司早期氧传感器的工作基础，系直接响应气体的体积浓度变化，而不是响应其压力的变化。
该类传感器设计的最大特点是采用了气体的扩散势垒，该势垒能限制气体流向敏感电极的流星。
敏感电极能与到达电极的电化学活性仍有余裕。
这一高的电化学活性保证了传感器的长寿命和很好的温度稳定性。
两电极系统基于电化学原理工作的传感器其最简单的一种型式就是两电极系统。
其工作电极和对电极由一薄层电解液隔开并经由一个很小的电阻联通外电路。
当气体扩散进入传感器后，在敏感电极表面进行氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。
该电流的大小比例于气体的浓度，可通过外电路的负荷电阻予以测量。
为了让反应能够发生，敏感电极的电位必须保持在一个特定的围。
但气体的浓度增加时，反应电流也增加，于是导致对电极电位改变（极化）。
由于两电极是通过一个简单的负荷电阻连接起来的，虽然敏感电极的电位也会随着对电极的电位一起变化。
如果气体的浓度不断地升高，敏感电极的电位最终有可能移出其允许围。
至此传感器将不成线性，因此两电极气体传感器检测的上限浓度受到一定限制。
三电极系统对电极的极化所受的限制可以用引进第三电极，参考电极，和利用一外部的恒电位工作电路来予以避免。
在这样一种装置中，敏感电极曲线相对于参考电极保持一固定值。
在参考电极中无电流流过，因此这两个电极均维持在一恒定的电位。
对电极则仍然可以进行极化，但对传感器而言已不产生任何限制作用。
因此三电极传感器所能检测浓度围要比两电极大得多。
大部分有毒气体传感器（3/4/7系列）均属三电极系统。
由于控制了敏感电极的电位，恒电位电路还能提高传感器的选择性和改进其响应性能。
这一电路同时也用来测量流过敏感电极和对电极之间的电流。
电路可以作成体积很小的低功耗装置。
本章后部将提供一些与此有关的电路。
四电极系统图1三电极系统进一步发展导致了四电极系统传感器的产生（A3/A7系列）。
这一类型的传感器增加了另一个工作电极，称之为辅助电极。
辅助电极的讯号可以用来抵消温度变化的影响或者用来提高传感器的选择性。
用了第四电极可以使传感器的讯号更稳定，对被测量气体有着特性的响应。
温度影响即使不存在反应气体，传感器的敏感电极也会显示一个很小的讯号电流称之为“基线电流”。
虽然在校准时可以调零调去，但极限电流随温度的变化呈指数变化。
因此校准后大的温度改变将导致仪器的零点产生些许漂移。
在大多数情况下，尽管温度在较宽的围变化，仪器零点漂移仍是很小可以忽略不计。
然而如果需要仪器有很高的分辨率，特别是检测气体浓度非常低的情况下，零点的漂移与可能严重影响测量值。
在这种情况下采用四电极系统可以补偿任何基线的漂移。
四电极系统中，敏感电极和辅助电极的基线极为接近。
由于环境状况对于两个电极都是一样的，敏感电极由于温度变化产生的基线漂移在辅助电极上也产生同样大小的漂移。
当敏感电极暴露在目标气体中时，将会产生一个增加的讯号，其大小与气体浓度成正比。
所有目标气体都在敏感电极上反应，因而辅助电极上信号保持不变（即处于其基线水平）。
这样尽管基线与校准时的水平相比有所漂移，只要从讯号中减去这一基线信号值就可以得到补偿了基线的输出值，它完全是由暴露的气体产生的。
选择性当一A3E/F一氧化碳传感器置于一氧化碳和氢的混合气体中时，二者均在敏感电极上发生反应。
一氧化碳全部反应，而氢则只有部分反应，未反应的氢扩散到达辅助电极。
这样一来敏感电极的讯号为这两种气体浓度的函数，而辅助电极的输出则主要是由氢产生的。
和上述补偿基线漂移的道理一样，辅助电极的讯号可以用来补偿氢在敏感电极上的反应。
反应机理气体扩散进入传感器就在敏感电极上发生反应，或则为氧化反应（大多数气体），或则为还原反应（二氧化氮、氯和臭氧）。
每一反应均可用标准化学方程式的形式表示。
例如，一氧化碳在敏感电极上的氧化可用方程式表示如下：CO+H2O→CO2+2H++2e-根据目标气体在敏感电极上反应的不同，对于其它气体也可以导出类似的方程式：硫化（H2S）：H2S+4H2O→H2SO4+8H++8e-二氧化硫（SO2）：SO2+2H2O→H2SO4+2H++2e一氧化氮（NO）：NO+2H2O→HNO3+3H++3e二氧化氮（NO2）：NO2+2H++2e-→NO+H2O氢（H2）：H2→2H++2e-氯（CL2）：CL2+2H++2e-→2HCL氰化氢（HCN）：2HCN+Au→HAu(CN)2+H++e-氯化氢（HCL）：HCL→1/2CL2+H++e-氧化乙烯（C2HO）：C2H4O+2H2O→C2H4O3+4H++4e-臭氧（O3）：O3+2H++2e-→O2+H2O氨（NH3）：12NH3+L2+6H2O→2LO3+12NH4++10e-磷化氢（PH3）：PH3+4H2O→H3PO4+8H++4e-在对电极上发生的反应则正好与敏感电极上的反应平衡。
例如敏感电极上发生氧化反应，对电极上就会与氧被还原并生成水。
反之，如果敏感电极上发生还原反应，对电极上的反应则与之相反（即水被氧化）。
这样这一反应的标准方程式可以写成：1/2O2+2H++2e-⇔H2O两个电极的反应方程式可以结合起来并简化成总的电池反应。
例如在一氧化碳的情况下，总个电池反应可写成：2CO+O2 2CO2这一总方程式说明供应给传感器的气体是反应的燃料，逸出的气体则是反应的产品。
换言之，传感器仅仅是反应的催化剂，它的任何一部分都没有消耗（氨和氰化氢除外，见后）。
注：氨和氰化氢使用了一种新型电解液。
其反应机理不象通常的那些传感器那样直接的氧化或者还原。
这对传感器的性能有重要的影响，特别是对其输出漂移和使用寿命。
这类传感器适宜于检漏，而不适宜于高浓度和连续检测在第一部分所列该类传感器的特中援引了每月总的目标气接受量不宜超过的特定水平值。
选择性本公司传感器的设计保证了对被测气体有很高的特效性，交叉干扰的影响降低到了最小。
这是由下列技术的结合达到的1）选择特性电极催化剂电极材料的选择对于传感器中的反应有很强的影响。
每一电极反应大多是可以双向进行的，可以利用特殊选定的电极材料催化反应的某一方向。
2）控制敏感电极的工作电位三电极系统的最大好处在于能给传感器施加一“偏置”电压使得电化学反映活性较低的气体也能被氧化或者被还原。
这样一种施加有偏压的器件能促进那些在通常条件下在参考电极电位下不能发生的反应。
3）利用化学过滤器选择性地除去干扰气体有些传感器装有置过滤器可以除去那些也能字敏感电极处发生反应的气体。
这类置过滤器组成各不相同，尺寸也各不一样，依传感器的使用条件而异。
本章后面将详细论述。
（1）（2）（3）注：STEL为短期暴露限值，TWA为长期暴露（8hr）限值。
（1）资料来源：Health and Safety Executive(HSE)-EH40/95（2）资料来源：Deutsche Forschungsgemeinschaft(DFG)-1993（3）资料来源：Occupational Safety and Health Adminisration(OSHA)-Code lf Federal Regulations 29 CFR1910.1200,July 1993（4）括号中的分钟数值表示在该浓度水平下最长允许暴露时间。
（5）氢为可燃性窒息气体，其最低爆炸限的数值为4% 。
4）采用四电极系统在A7E/F一氧化碳传感器中采用了四电极系统，用以消除氢对传感器输出的影响，前面已经论及过了。
安全监测为了个人人身安全，需要与一种仪器，当有毒气体的浓度达到短时间暴露允许限值（STEL）和长时间暴露允许限值（TWA）时能予以报警。
下表所列为经常监测的几种主要气体的允许暴露限值。
该表仅仅作为一种指导。
其具体数值在使用前必须予以核对。
在安全监测方面为了监测仪的小型化需要有较小的元件，传统的3型系列传感器由于其体积小结构紧凑最为合用。
它结合了3、4型系列的小体积和7型系列结构紧凑两方面的特点。
这些传感器的代码中用数字字头来区分，例如7E 4CO 就是用7和4来区分的。
安全检测用传感器至少每六个月应该效一次。
对于那些安全极为重要的场合，工作的传感器实施效准应更勤一些（例如两周），关于效准细节见后。
安全检测仪通常可以分为两种类型-----便携式监测仪和定点监测仪。
下表所列为安全检测中推存使用的传感器类型。
对于适合于便携式监测仪器的传感器以P，而适宜于己于人定点检测仪器的传感器则标以F。
P6P7操作线路a）两电极有毒气体传感器2E/F传感器是一个两电极低浓度一氧化碳气体传感器。
与三电极系统相比其性能受到一定限制，然而其工作电路却是简单得多。
传感器实际上是一只电流发生器。
传感器两电极的输出可以简单地用一只低值负荷电阻（例如33Ω）串接于传感器两端然后测量电阻两端的压降，不需要任何外电源，另外传感器也可以采用电流跟随器型式工作，即用一运标放大器将电流输出转换成电压输出。
在这一情况下采用低值负荷电阻（例如10Ω）可以缩短响应时间。
图2是该原理的简图。
图中负荷电阻用R Load表示。
运标放大器断路时传感器两端用一结型场效应管（J-FET）短接。
图2 两电极传感器工作电路ICI--该放大器用作电流电压转换器，对其失调性能要求不严格。
OP-77或其类似放大器均可用。
b）三电极系统1）标准操作（无偏压）图3为推存用于任一个三电极传感器的电路图，可用于检测下列气体：一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、氯（CL2）、氢（H2）、氰化氢（HCN）和臭氧（O3）。
对于那些在敏感电极上氧化的气体线路的输出为正------CO、H2S、SO2、H2和HCN，而对那些在敏感电极上还原的气体则输出为负------NO2、CL2和O3 。
对于需要偏压操作的其它所有传感器这一标准电路要予适当修改（见后）。
对电极的作用只是完成一个电化学电路，其电位值相对于工作电极和参考电极而言是不固定的。
在静态条件下，电解液只有微小电流流过，因此对电极电位接近其静止电位。
而在气体检测时，电流升高，这时对电极相对于参考电极而言便极化了对CO、H2S、SO2、H2和HCN为负，NO2、CL2和O3为正。
图3三电极系统标准工作电路ICI----这一放大器失调电压必须该很低，或者将其凋零。
PMI-OP77和OP-90，Intesil或Teledyne 7650和Linear Technology LT1078均可用。