一氧化碳傳感器基本原理

一氧化碳傳感器基本原理
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。