电化学传感器结构

1：产品结构和基本原理

电化学一氧化碳气体传感器结构采用密闭式设计，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。详见下图。

透气孔

壳体过滤器

工作电极透气膜

电解液

对电极参比电极

管脚

电化学一氧化碳气体传感器结构示意图

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。

如上图所示，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：1/2 O2+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+2O 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，便可检测出一氧化碳的浓度，并且有很宽的线性测量范围。这样，在气体传感器上外接信号采集电路和相应的转换和输出电路，就能够对一氧化碳气体实现检测和监控。

2、主要特点

公司生产的传感器是以定电位电解为原理，拥有普通的接触式半导体传感器所不具有的许多特性。

（1 ）更宽的输出和气体浓度线性范围；

（2 ）测量精度高

（3 ）优良的输出重复性；

（4 ）优良的气体选择性；

（5 ）在空气中零点漂移小，并能稳定输出；

（6 ）功耗低、尤其适用于电池供电的气体检测仪器；

（7 ）对湿度要求极低；

（8 ）尺寸小，重量轻，可用于便携式探测器；

（9 ）拥有良好的防震性；

（10 ）受大气压力影响较小。

3 、传感器使用条件：

（1 ）温度范围-15 ℃— +45 ℃

（2 ）气压范围1 ± 0.1 atm

（3 ）相对湿度（RH ）15% — 90%

（4 ）储存时间6 个月

（5 ）储存温度0 ℃— 20 ℃

4、应用范围：

一氧化碳传感器是便携式气体检测报警仪、固定式气体变送器的核心敏感部件，可对空气中的CO浓度进行准确监测，广泛用于冶金、化工、煤碳、焦碳、管道煤气泄漏、煤气站、环保等领域以及需要监测一氧化碳的场所。

HS系列传感器可替代国外进口同类型产品，即可为国内生产气体测报仪表厂家提供配套服务，也可为使用气体检测报警仪的直接用户提供备件服务。

5、特性曲线：

5.1 响应时间和还原程度特征曲线

时间（秒）

HSE1型电化学传感器的输出电流与响应时间的曲线

时间（秒）

HSE2型电化学传感器的输出电流与响应时间的曲线

时间（秒）

HSD1型电化学传感器的输出电流与响应时间的曲线5.2 零点漂移曲线

5.3 气体选择性曲线(带过滤器)

6、使用及注意事项：

6.1 安装使用：

用户在更换传感器过程中，在进行安装、调整零点、标定、调整报警点等操作时，应严格按照测报仪使用说明书中规定的步骤进行。传感器在安装使用前，须将电极之间的短路线取下。

更换传感器时，产品上的插针与测报仪上的插座必须接触良好。

6.2 使用注意事项：

传感器应在满足使用环境的条件下使用。

传感器在使用中应配备专用插座，其电极插脚必须正确插接，不能使插针弯曲变形。

禁止用焊接的方法实现传感器插针与线路板对应的焊盘或插座的连接，以免造成传感器的损坏。

不能直接在电极插针上加载电压。

不要使用破裂、漏液或有其他损伤的传感器。

在室温、干燥通风及清洁的环境中保存；保持过滤器的清洁，否则会影响传感器的灵敏性。

需要精确测量值时必须进行灵敏度的校准。

评测传感器灵敏性时要在洁净的空气中进行。

传感器在检测高浓度气体后，需要较长的恢复时间。

严禁私自拆装传感器，避免损坏传感器及仪表。

在更换传感器时，不得造成传感器的插针脱落、过滤膜破损、壳体破裂等形式的损坏。一旦操作不当，造成电解液泄露到皮肤上，应及时用自来水冲洗。

勿将传感器与有机溶剂、试剂和高浓度的气体等及具有挥发性有机物混放，以免降低传感器的灵敏度，影响测量的准确性。

需要特殊环境下使用本传感器时，请和生产厂家联系商议使用方法及注意事项。

7、质量保证：

使用本系列产品之前，请仔细阅读本产品使用说明书，并按其规定的操作规程进行操作。

本产品自出售之日起一年内实行“三包”服务。