一氧化碳傳感器

一氧化碳傳感器

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一氧化碳傳感器屬于化學傳感器。化學傳感器主要由兩部分組成：傳導或轉換系統。
化學一氧化碳氣體傳感器采用密閉結構設計，其結構是由電極、過濾器、透氣膜、電解液、電極引出線（管腳）、殼體等部分組成。
識別系統把待測物的某一化學參數（常常是濃度）與傳導系統連結起來。它主要具有兩種功能：選擇性地與待測物發生作用，把所測得的化學參數轉化成傳導系統可以產生響應的信號。
分子識別系統是決定整個化學傳感器的關鍵因素。因此，化學傳感器研究的主要問題就是分子識別系統的選擇以及如何把分子識別系統與合適的傳導系統相連續。
化學傳感器的傳導系統接受識別系統響應信號，并通過電極、光纖或質量敏感元件將響應信號以電壓、電流或光強度等的變化形式，傳送到電子系統進行放大或進行轉換輸出，最終使識別系統的響應信號轉變為人們所能用作分析的信號，檢測出樣品中待測物的量。

相關應用
一氧化碳傳感器廣泛使用在礦山，汽車，家庭等空氣質量安全檢測的地方。

基本原理
一氧化碳氣體傳感器與報警器配套使用，是報警器中的核心檢測元件，它是以定電位電解為基本原理。當一氧化碳擴散到氣體傳感器時，其輸出端產生電流輸出，提供給報警器中的采樣電路，起著將化學能轉化為電能的作用。當氣體濃度發生變化時，氣體傳感器的輸出電流也隨之成正比變化，經報警器的中間電路轉換放大輸出，以驅動不同的執行裝置，完成聲、光和電等檢測與報警功能，與相應的控制裝置一同構成了環境檢測或監測報警系統。

工作原理
當一氧化碳氣體通過外殼上的氣孔經透氣膜擴散到工作電極表面上時，在工作電極的催化作用下，一氧化碳氣體在工作電極上發生氧化。其化學反應式為： CO+H2O→CO2+2H++2e-
在工作電極上發生氧化反應產生的H+離子和電子，通過電解液轉移到與工作電極保持一定間隔的對電極上，與水中的氧發生還原反應。其化學反應式為：
1/2O2+2H++2e-→H2O
因此，傳感器內部就發生了氧化-還原的可逆反應。其化學反應式為：
2CO+O2 →2CO2
這個氧化-還原的可逆反應在工作電極與對電極之間始終發生著，并在電極間產生電位差。
但是由于在兩個電極上發生的反應都會使電極極化，這使得極間電位難以維持恒定，因而也限制了對一氧化碳濃度可檢測的范圍。
為了維持極間電位的恒定，我們加入了一個參比電極。在三電極電化學氣體傳感器中，其輸出端所反應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，因此它可以使極間的電位維持恒定（即恒電位），此時電位的變化就同一氧化碳濃度的變化直接有關。當氣體傳感器產生輸出電流時，其大小與氣體的濃度成正比。通過電極引出線用外部電路測量傳感器輸出電流的大小，便可檢測出一氧化碳的濃度，并且有很寬的線性測量范圍。這樣，在氣體傳感器上外接信號采集電路和相應的轉換和輸出電路，就能夠對一氧化碳氣體實現檢測和監控。

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