电化学气体传感器工作原理及电路图
电化学甲醛传感器原理
电化学甲醛传感器原理
电化学甲醛传感器基本原理是利用氧化还原反应与甲醛气体的相互作用来进行甲醛浓度的检测。
传感器中主要包含两个电极：工作电极和参比电极。
工作电极上通常涂有一种催化剂，用于促进甲醛与氧气的氧化反应。
参比电极则用作电池的参考点，保持电化学反应的稳定性。
在工作电极上施加一定的电势时，如果周围环境中存在甲醛气体，甲醛分子将被吸附到工作电极的表面上。
随着甲醛吸附数量的增加，甲醛分子进一步参与氧化还原反应，释放出电子。
这些电子通过电路流动，产生电流信号。
电流信号的大小与甲醛气体的浓度成正比。
所以，通过测量电流信号的大小，就可以得到周围环境中甲醛气体的浓度。
需要注意的是，传感器的灵敏度和选择性是关键。
灵敏度高表示传感器能够检测到低浓度的甲醛气体，而选择性高表示传感器对其他气体的响应较小，能够准确检测甲醛气体。
这些都需要通过适当的催化剂的选择和传感器设计来实现。
电化学传感器工作原理
电化学传感器工作原理
电化学传感器是一种基于电化学原理的传感器，用于检测和测量化学物质的浓度和特性。
其工作原理基于电化学反应，在传感器的工作电极上发生的化学反应可产生电流或电势变化，根据这些变化来推断目标化学物质的浓度或特性。
电化学传感器一般由一个工作电极和一个参比电极组成。
工作电极是与目标化学物质接触的部分，其中的化学反应与目标物质有关。
参比电极是一个稳定的电极，用于提供一个已知的电势作为参考。
在工作过程中，目标化学物质进入工作电极与传感器上的活性物质发生反应。
反应产生的电流或电势变化与目标物质的浓度成正比。
这些电化学反应可以是氧化还原反应、离子迁移反应等。
电化学传感器一般通过对电流或电势的测量来确定目标化学物质的浓度。
测量电流时，传感器的工作电极与参比电极之间会建立一个电势差，电流的大小与该电势差成正比。
测量电势时，传感器会测量工作电极与参比电极之间的电势差，该电势差与目标化学物质的浓度成正比。
为了提高电化学传感器的灵敏度和选择性，可以采用不同的传感器设计和材料。
常见的电化学传感器包括氧气传感器、 pH
传感器、离子传感器等。
这些传感器在不同的应用中起着重要的作用，如环境监测、医疗诊断、工业过程控制等。
总之，电化学传感器通过测量电流或电势的变化来检测和测量目标化学物质的浓度和特性。
其工作原理基于电化学反应，在工作电极上产生的电流或电势变化与目标物质的浓度成正比。
通过采取不同的传感器设计和材料，可以提高电化学传感器的性能和应用范围。
《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：
气体浓度传感器的工作原理
气体浓度传感器的工作原理气体浓度传感器是一种用于测量气体浓度的装置。
它可以广泛应用于工业、环保、医疗和航空等领域，用于检测各种气体浓度的变化，以实现自动控制和报警功能。
本文将介绍气体浓度传感器的工作原理。
一、传感技术目前常见的气体浓度传感器主要有光学传感器、电化学传感器和半导体传感器等。
不同类型的传感器原理稍有不同，但基本思想是通过感受气体与特定材料之间的相互作用来测量气体浓度。
1. 光学传感器光学传感器是利用光的吸收、散射和透射等特性来测量气体浓度的一种传感器。
它通常由光源、选择性吸收介质和光电探测器组成。
当气体通过选择性吸收介质时，气体分子将吸收可见光或红外光的特定波长，此时光电探测器将感知到光信号的变化，进而测量出气体浓度的变化。
2. 电化学传感器电化学传感器是利用气体分子与电极表面之间的电化学反应来测量气体浓度的一种传感器。
它主要由工作电极、参比电极和电解质等组成。
当气体通过传感器时，与工作电极发生化学反应，从而改变电极上的电荷状态，进而测量出气体浓度的变化。
电化学传感器具有高灵敏度和稳定性的优点，广泛应用于气体监测领域。
3. 半导体传感器半导体传感器是利用气体与半导体材料之间的相互作用来测量气体浓度的一种传感器。
它通常由敏感材料、热电致敏、电极和电路等组成。
当气体与敏感材料接触时，它会改变敏感材料的导电性质，从而引起电路中的电流或电压变化，进而测量出气体浓度的变化。
半导体传感器具有体积小、响应速度快和成本低等优点，被广泛应用于可穿戴设备和环境监测等领域。
二、工作原理气体浓度传感器的工作原理可以简述为：感受气体与传感器之间的相互作用，并将作用的变化转化为电信号输出。
对于光学传感器，当气体通过传感器时，气体分子与选择性吸收介质之间发生相互作用，吸收特定波长的光，从而改变光电探测器的信号输出。
对于电化学传感器，当气体通过传感器时，气体分子与工作电极之间发生化学反应，改变电极的电荷状态，从而引起电路中的电流或电压变化。
甲醛电化学传感器原理
甲醛电化学传感器原理
甲醛电化学传感器是一种基于电化学原理的气体传感器，用于检测环境中的甲醛浓度。
其工作原理如下：
1. 工作电极：甲醛电化学传感器通常使用贵金属作为工作电极材料，如铂、钯等。
工作电极表面有较大的表面积，有利于提高传感器的灵敏度。
2. 敏感膜：工作电极表面覆盖有一层敏感膜，其主要成分是一种对甲醛具有高度选择性的材料，如Nafion、聚合物等。
敏
感膜的作用是将环境中的甲醛分子吸附在表面，使其与工作电极发生反应。
3. 氧化还原反应：当甲醛分子被吸附在敏感膜上时，与工作电极间会发生氧化还原反应。
具体来说，甲醛分子在电极表面被氧化为CO2，并释放出电子。
释放的电子会通过电极与电解
质溶液中的离子重新结合形成废水，完成氧化还原反应。
4. 电流变化：甲醛氧化还原反应会导致电极上的电流发生变化，这种变化与甲醛浓度呈正比。
通过测量电流的变化，可以间接计算出环境中的甲醛浓度。
需要注意的是，甲醛电化学传感器在使用过程中需要定期校准，以保证测量结果的准确性。
另外，该传感器对其他气体的干扰性较弱，但仍可能受到高湿度、高温和其他有害气体的影响，因此在应用时需要考虑环境条件等因素。
6.1气敏传感器基本原理及测量电路.pptx
其目的是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物（起清洁 作用）。
— 20 —
8. 气体检测使用注意事项
2）温度补偿 半导体气敏电阻在气体中的电阻值与温度和湿度有关。当温度和湿度较低时，电
测量转换电路
据分压比定律，Uo不受温度影响，减小了
测量误差。
汽车尾气分析
二氧化钛氧浓度传感器可 用于汽车或燃烧炉排放气 体中的氧浓度测量。
观察右图看说明非线性特性对 浓度超限报警是否有利？
气敏半导体的灵敏度特性曲线
— 18 —
— 19 —
8. 气体检测使用注意事项
1）气敏电阻使用时一定要加热 一般由变压器二次绕组交流输出或直流电压提供低电压加热。加热温度对气敏电
阻值较大；温度和湿度较高时，电阻值较小。因此，即使气体浓度相同，电阻值也会 不同，需要进行温度补偿。
如前所述，TiO2氧浓度传感器的测量转换电路中，与TiO2气敏电阻串联的热敏电 阻Rt 起温度补偿作用。
— 21 —
8. 气体检测使用注意事项
• 温度补偿中实用的热敏电阻工作原理 • 半导体热敏电阻简称热敏电阻，是一种新型的半导体测温元件。 • 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度的变化而显著变化的特性实现测
气敏传感器类型：
半导体气敏传感器 接触燃烧式气敏传感器 电化学气敏传感器
2.气敏传感器外形
— 5—
半导体气敏传感器应用最多。它的 应用主要有：一氧化碳气体的检测、 瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟 利昂的检测、呼气中乙醇的检测、 人体口腔口臭的检测等等。
— 6—
浅析电化学型气体传感器的工作原理和检测方法
参考文 献 『张朝晖＿ ｌ １ 电化学型气体传感器哪拴 测技术及应用， ２ｏ， ｏ５ ０ｍ
ｌ李勇代 瑶． ２ １ 气体传感器的性能分搠Ｊ 】 ． 科技与生活，
２ １， １． ００ １） （
Ｉｌ 柏张 黄 颖辉 ． 酒后 驾车控 制 器的研 究ｌ电子 冯 ３ 防 Ｊ ｌ ｌ
与 电脑２ ０ ， ） ０ ７ ３． （
科 技论 坛 ｝
科 黑江—气体传感器的工作原理和检测方法
崔 志 华
ｆ 尔滨 东方报 警设备开发有限公 司， 哈 黑龙 江 哈 尔滨 １０ ９ ） ５ ０ ０
摘 要： 要进行 一个具体的测量工作， 首先要考虑采用何 种原理 的传感 器， 这需要分析 多方面的 因素之后 才能确 定。因为， 是测量同一物理 即使 量， 也有 多种原理的传 感器可供 选用， 哪一种原理的传感器更为合 适， 国产还是进 口， 价格能否承受， 还是 自行研制 。 在考虑 上述问题之后就能确定选用
．
幢
一
．
．
是检测气体的灵敏度高、 选 定电位由 固 其 有的氧化还原电位决定， 但又随电解 气体传感器主要的优
时作用电极的材质、 电解质的种类不同而变化。电 择 『 。 生 好 解电流和气体浓度之间的关系如下式表示： ２ 电量式气体传感器 － ３ 电量式气体传感器的原理是 ： 被测气体与电 Ｉ ｎＡ ｏ ／８ ＝（ｆＤ 将此电流作为传感器 式中： 电解电流； 每 ｌ ｏ 气体产生的电 解质溶液反应生成电解电流， Ｉ 一 ｎ 一 ｍｌ 其作用 电极、 对比电极都是 子数；一 Ｆ 法拉第常数 ；一 Ａ 气体扩散面积 ； ～ Ｄ 扩散 输出来检测气体浓度 ， ｔ 系数；一 ｃ 电解质溶液中电解的气体浓度； ～ ８ 扩散 Ｐ 电极 。 现 以检测 Ｃ ２为例来 说 明这种 传感 器 的工作 １ 层 的厚 度 。 ｔ Ｍ 水溶 在同一传感器中 ，，、 Ｄ、 ｎＦＡ、 Ｃ及 ８是 一定 原理 。将 溴化物 ＭＢ（ 是 一价金 属） 液介 于两
气体传感器的工作原理和应用
气体传感器的工作原理和应用气体传感器是一种能够检测、测量和监测环境中气体浓度的设备。
它们被广泛应用于工业生产、室内空气质量监测、生命安全保护等领域。
本文将介绍气体传感器的工作原理以及常见的应用。
一、气体传感器的工作原理气体传感器的工作原理主要基于感测材料与目标气体之间发生的物理或化学反应。
以下是几种常见的气体传感器工作原理：1. 电化学传感器：这种传感器基于电化学反应原理，通过材料与目标气体之间的氧化还原过程来测量气体浓度。
传感器中的感测材料通常是一种电导率较高的金属催化剂，例如铂或钨。
当目标气体与感测材料接触时，发生氧化还原反应，导致电流的变化，从而测量气体浓度。
2. 光学传感器：这种传感器利用光学原理来测量目标气体浓度。
传感器中包含一个光源和一个接收器，光源会发出特定波长的光，当目标气体存在时，光的强度会发生变化。
通过测量光的强度变化，可以得出目标气体的浓度。
3. 热导传感器：这种传感器利用材料的热导率来测量目标气体浓度。
传感器中包含一个热电偶和一个加热器，热电偶通过测量目标气体对加热器产生的影响来测量气体浓度。
当目标气体存在时，热导率会发生变化，从而导致热电偶输出的电压发生变化。
二、气体传感器的应用气体传感器在许多领域都有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 工业生产：气体传感器在工业生产过程中起到了至关重要的作用。
例如，在化工厂中，气体传感器可以检测有毒气体的泄漏，及时采取措施保障工人的安全。
在煤气行业，气体传感器可以监测燃气的浓度，避免燃气泄漏引发火灾或爆炸。
2. 室内空气质量监测：随着人们对室内空气质量的关注度增加，气体传感器在室内环境监测中得到了广泛应用。
它们可以检测一氧化碳、二氧化碳、甲醛等污染物的浓度，帮助人们提高室内空气质量，保障健康。
3. 环境监测：气体传感器用于监测大气中的气体浓度，例如二氧化碳、二氧化硫、氨气等。
这对于环境保护和预防空气污染非常重要。
气体传感器还可以用于监测厨房、垃圾处理场等地方产生的臭味，及时采取措施减少环境污染。
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。
气体传感器工作原理
气体传感器工作原理
气体传感器是一种用来检测和测量空气中特定气体浓度的装置。
它的工作原理基于气体分子的相互作用和电信号的测量。
气体传感器通常由两个主要部分组成：传感器元件和信号转换器。
传感器元件是用来感知气体的存在和浓度变化的，而信号转换器则将传感器元件感知到的信号转换为可以读取和分析的电信号。
不同类型的气体传感器使用不同的工作原理，但其中最常见的几种工作原理如下：
1. 电化学传感器：这种传感器基于气体分子与电极表面的相互作用。
当目标气体分子接触到电极表面时，会引起电化学反应，并产生电流或电压变化。
这种电流或电压的变化可以被测量和记录下来，从而确定气体的浓度。
2. 光学传感器：这种传感器使用光学原理来检测气体浓度的变化。
它通过射入特定波长的光束进入检测区域，并测量光束经过气体后的吸收或散射程度。
当目标气体存在时，它会对光束产生特定的影响，从而可以测量出气体的浓度。
3. 热导传感器：这种传感器通过测量气体对热量的传导进行测量。
当气体存在时，它会吸收掉传感器元件产生的热量，导致温度变化。
传感器会测量温度变化的程度，并将其转换为对应的电信号来表示气体浓度。
这些仅仅是几种常见的气体传感器工作原理，实际上还有许多其他类型的气体传感器，如红外传感器、表面声波传感器等。
根据不同的应用需求，选择适合的气体传感器工作原理才能更准确地测量目标气体的浓度和变化。
气敏传感器的工作原理
气敏传感器的工作原理
1定义
气敏传感器是一种特殊的传感器，它可以检测出环境中各种气体的浓度和比例。
2原理
气敏传感器的原理是利用电化学反应识别出空气中各种气体，通常是一种小型电阻传感器，它使用金属电阻，通过测量电阻来识别环境中各种气体的浓度和比例。
当环境中存在被检测的气体时，电阻会发生变化，从而测量出气体的浓度和比例。
3工作原理
气敏传感器的工作原理主要分为三个步骤：
（1）电解质溶液：电解质电压将作为激励电压，将气体电解变成气体离子。
（2）膜分离：通过沉积电解质对气体离子的吸收，将气体离子和电解质离子分离。
（3）电阻测量：根据气体离子的分布，测量出气体离子所产生的电阻变化，从而检测到环境中各种气体的浓度和比例。
4优点
气敏传感器具有准确度高、灵敏性强、响应速度快、尺寸小、传输距离长、结构简单、稳定性好、运行容易、价格低等优点，大大的提升了传感器的检测精度和可靠性。
5应用
气敏传感器广泛应用于航空航天、无线通讯、生物化学、汽车制造、环境监测等行业，有着重要的现实意义。
例如，气敏传感器可以用来监测空气中的有毒气体浓度，以帮助预防空气污染；也可以帮助航空航天技术更好地检测天气状况；另外，气敏传感器还可以用于呼吸治疗，帮助更好地调节呼吸模式。
电化学一氧化碳气体传感器检测技术原理分析
电化学一氧化碳气体传感器检测技术原理分析电化学一氧化碳气体传感器采用密闭结构设计，其结构是由电极、过滤器、透气膜、电解液、电极引出线（管脚）、壳体等部分组成。
一氧化碳气体传感器与报警器配套使用，是报警器中的核心检测元件，它是以定电位电解为基本原理。
当一氧化碳扩散到气体传感器时，其输出端产生电流输出，提供给报警器中的采样电路，起着将化学能转化为电能的作用。
当气体浓度发生变化时，气体传感器的输出电流也随之成正比变化，经报警器的中间电路转换放大输出，以驱动不同的执行装置，完成声、光和电等检测与报警功能，与相应的控制装置一同构成了环境检测或监测报警系统。
如结构示意图所示，当一氧化碳气体通过外壳上的气孔经透气膜扩散到工作电极表面上时，在工作电极的催化作用下，一氧化碳气体在工作电极上发生氧化。
其化学反应式为：CO+H2O→CO2+2H++2e-在工作电极上发生氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。
其化学反应式为：1/2O2+2H++2e-→H2O因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。
其化学反应式为：2CO+2O2→2CO2这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着，并在电极间产生电位差。
但是由于在两个电极上发生的反应都会使电极极化，这使得极间电位难以维持恒定，因而也限制了对一氧化碳浓度可检测的范围。
为了维持极间电位的恒定，我们加入了一个参比电极。
在三电极电化学气体传感器中，其输出端所反应出的是参比电极和工作电极之间的电位变化,由于参比电极不参与氧化或还原反应，因此它可以使极间的电位维持恒定（即恒电位），此时电位的变化就同一氧化碳浓度的变化直接有关。
当气体传感器产生输出电流时，其大小与气体的浓度成正比。
通过电极引出线用外部电路测量传感器输出电流的大小，便可检测。
一种气体电化学传感器补偿电路的研究与应用
一种气体电化学传感器补偿电路的研究与应用Research and Application of a Compensation Circuit with Gas Electrochemical Sensor陈正达 付 聪 陈少华 宫 睿 陈登举（杭州泽天春来科技股份有限公司，浙江杭州 310053）Chen Zhengda, Fu Cong, Chen Shaohua, Gong Rui, Chen Dengju(Hangzhou Chunlai Technology Co., Ltd., Hangzhou Zhejiang 310053)摘 要：为了改善电化学传感器在测量高精度场合存在的误差，本文提出了一种基于差分检测的补偿测量方式，利用电流偏置电路、流压转换电路，调零电路，消除运放本身所产生的失调误差。
利用增加补偿零点电流电化学传感器与传统地电极电化学传感器进行对比实验，实验表明通过补偿电路也可以有效地解决了电路本身所产生的偏差，保证电化学传感器能正常且迅速地工作，保证信号检测的稳定性。
关键词：电化学传感器高精度补偿电路Abstract：In order to improve the error of electrochemical sensor in high-precision measurement, this paper proposes a compensation measurement method based on differential detection, which uses current bias circuit, current-voltage conversion circuit and zero-setting circuit to eliminate the offset error caused by operational amplifier itself. The experimental results show that the compensation circuit can also effectively solve the deviation caused by the circuit itself, ensure the normal and rapid work of the electrochemical sensor and ensure the stability of signal detection.Key words：Electrochemical sensor High-precision Compensation circuit收稿日期：2023-09-14作者简介：陈正达（1992-），男，浙江温州，汉族，大学本科，工程师，部门经理，主要研究方向为仪器仪表自动化。
气体探测仪的原理
气体探测仪的原理
气体探测仪通常使用传感器来检测空气中的特定气体种类。
不同的气体探测仪原理可能会有所不同，以下是其中一个常见的原理：
电化学传感器原理：
电化学传感器是一种常用于气体探测仪中的传感器。
它基于氧化还原反应的原理来检测气体浓度。
电化学传感器通常由三个主要组件组成：工作电极、参比电极和计数电极。
当待测气体进入气体探测仪时，它会与工作电极上的催化剂发生反应。
此反应产生的电流会被传感器测量，并与已知气体浓度下的标准电流进行比较。
通过将待测气体的浓度与标准电流之间的关系进行校准，可以确定待测气体的浓度。
参比电极用于提供一个恒定的基准电反应，以便测量和校准工作电极上的电流变化。
计数电极则用于记录来自工作电极和参比电极之间产生的电流。
通过测量和分析传感器输出的电流信号，气体探测仪可以确定待测气体的浓度，并发出相应的警报或显示。
需要注意的是，不同的气体可能需要使用不同类型的传感器，以适应其特定的氧化还原反应。
因此，在选择和使用气体探测仪时，需要根据具体的气体种类来选择合适的传感器。
电化学气体传感器工作原理及电路图
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。
1
0.5
1(5)
0de
0.3
0.1
0.2(5)
0.1
0.3
0.1
Hydrogen (5)
---
---
---
---
---
---
Hydrogen cyanide
10
---
20(30) 10
4.7
---
Hydrogen chlored
5
---
10(5)
5
5
---
Ammonea
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。
电化学气体传感器的工作原理
电化学气体传感器的工作原理引言气体传感器是一种用于检测环境气体浓度的装置，广泛应用于环境监测、工业生产等领域。
其中，电化学气体传感器是一种基于化学反应原理的传感器，通过电化学反应将待检测的气体与电极之间的电荷转移产生信号。
本文将讲解电化学气体传感器的工作原理、结构和优缺点。
工作原理电化学气体传感器紧要由工作电极、参比电极、电解液和传感膜（包括半导体薄膜、纳米材料薄膜等）等构成。
传感器的工作部分如下图所示。
电化学气体传感器结构图电化学气体传感器结构图其中，工作电极和参比电极是由不同的材料构成的。
电解液则是由稳定的盐酸等电解质和适当的添加剂构成的溶液。
当待检测的气体通过传感膜进入传感器时，对于某些气体，例如CO、NH3和NO2等，它们会与电解液中的离子发生反应，使得电极表面的电荷发生变化，从而产生电信号。
而在参比电极中，由于它不直接接触待检测气体，因此其电位保持稳定。
电化学气体传感器的工作原理可以通过两个基本反应来解释。
1.氧化还原反应（Redox reaction）这是当CO等气体浓度更改时，电化学气体传感器会产生的反应之一、例如在CO传感器中，弱氧化剂，如NO2和H2O等，将CO气体氧化为CO2和H+离子，这会引起电极之间的电势差的变化。
通常，参比电极使用银/银离子或铂电极，而工作电极是金电极或玻碳电极。
2.物理吸附和化学吸附这是当氨气等气体浓度更改时，电化学气体传感器会产生的反应之一、当NH3等气体进入到电化学气体传感器的传感膜中时，物理吸附和化学吸附现象很快发生。
氨气分子在金属或半导体电极表面与其结合，从而导致电子传输和电荷积累。
然后，这些吸附分子的物理状态会发生变化，最后会导致电势变化。
优缺点电化学气体传感器具有多种优点和缺点，下面是最常见的几种：优点1.高灵敏度电化学气体传感器对待检测气体具有较高的灵敏度，可以检测到特别低浓度的气体，这在某些应用场景中特别紧要。
2.实时检测电化学气体传感器可以在短时间内快速响应并供应精准的数据，这对于实时监测气体浓度特别紧要。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Carbon monoxide
300
50
60(30)
30
200
35
Hydrogen sulphide
15
10
20(10)
10
15
10
Sulphur dioxide
5
2
4(5)
2
5
2
Nitric oxide
35
25
---
---
---
25
Nitrogen dioxide
5
3
10(5)
5
1
3
Chiorine
1
0.5
1(5)
0.5
1
0.5
Chiorine dioxide
0.3
0.1
0.2(5)
0.1
0.3
ห้องสมุดไป่ตู้0.1
Hydrogen (5)
---
---
---
---
---
---
Hydrogen cyanide
10
---
20(30) 10
4.7
---
Hydrogen chlored
5
---
10(5)
5
5
---
Ammonea
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。
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。
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。
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
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
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。
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，尽管温度在较宽的范围内变化，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。
P/F
0-2ppm
P/F
0-3ppm
分辨率
1ppm 1ppm 0.5ppm 0.5ppm 0.1ppm 0.1ppm 0.25ppm 0.1ppm 0.1ppm 0.5ppm 0.1ppm 0.5ppm 0.5ppm 0.1ppm 0.1ppm 0.1ppm 0.1ppm 2ppm 0.5ppm 0.5ppm 0.5ppm 0.5ppm
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。
3）利用化学过滤器选择性地除去干扰气体
有些传感器装有内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。这类内置过滤器组成各 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。
英
国（1） 德
国（2）
美
国（3）
气体
STEL(10 min) TWA(8hr) STEL(4) TWA(8hr) STEL(15min) TWA(8hr)
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-
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
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。
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。
Hydrogen
7HYT
Hydrogen cyanide 7HCN
Hydrogen chloride 7HL
Ammonia
A7AM
7AM
Ozone
7OZ
Ethylefe oxide
7ETO
便携式或 最小范围 定点式
P
0-20ppm
P
0-20ppm
P/F
0-20ppm
P/F
0-20ppm
P
0-20ppm
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：
P
0-20ppm
P/F
0-20ppm
P/F
0-5ppm