電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器檢測(cè)技術(shù)原理分析

????? 電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器采用密閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)是由電極、過(guò)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?xì)怏w傳感器與報(bào)警器配套使用，是報(bào)警器中的核心檢測(cè)元件，它是以定電位電解為基本原理。當(dāng)一氧化碳擴(kuò)散到氣體傳感器時(shí)，其輸出端產(chǎn)生電流輸出，提 供給報(bào)警器中的采樣電路，起著將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的作用。當(dāng)氣體濃度發(fā)生變化時(shí)，氣體傳感器的輸出電流也隨之成正比變化，經(jīng)報(bào)警器的中間電路轉(zhuǎn)換放大輸 出，以驅(qū)動(dòng)不同的執(zhí)行裝置，完成聲、光和電等檢測(cè)與報(bào)警功能，與相應(yīng)的控制裝置一同構(gòu)成了環(huán)境檢測(cè)或監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。
如結(jié)構(gòu)示意圖所示，當(dāng)一氧化碳?xì)怏w通過(guò)外殼上的氣孔經(jīng)透氣膜擴(kuò)散到工作電極表面上時(shí)，在工作電極的催化作用下，一氧化碳?xì)怏w在工作電極上發(fā)生氧化。其化學(xué)反應(yīng)式為：
CO+H2O→CO2+2H++2e-
在工作電極上發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生的H+離子和電子，通過(guò)電解液轉(zhuǎn)移到與工作電極保持一定間隔的對(duì)電極上，與水中的氧發(fā)生還原反應(yīng)。其化學(xué)反應(yīng)式為：
1/2O2+2H++2e-→H2O
因此，傳感器內(nèi)部就發(fā)生了氧化-還原的可逆反應(yīng)。其化學(xué)反應(yīng)式為：
2CO+2O2→2CO2
這個(gè)氧化-還原的可逆反應(yīng)在工作電極與對(duì)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(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)都會(huì)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(duì)一氧化碳濃度可檢測(cè)的范圍。
????? 為了維持極間電位的恒定，我們加入了一個(gè)參比電極。在三電極電化學(xué)氣體傳感器中，其輸出端所反應(yīng)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(yīng)，因此它可以使極間的電位維持恒定（即恒電位），此時(shí)電位的變化就同一氧化碳濃度的變化直接有關(guān)。當(dāng)氣體傳感器產(chǎn)生輸出電流時(shí)，其大小 與氣體的濃度成正比。通過(guò)電極引出線用外部電路測(cè)量傳感器輸出電流的大小，便可檢測(cè)出一氧化碳的濃度，并且有很寬的線性測(cè)量范圍。這樣，在氣體傳感器上外 接信號(hào)采集電路和相應(yīng)的轉(zhuǎn)換和輸出電路，就能夠?qū)σ谎趸細(xì)怏w實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和監(jiān)控。