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技術文章
為什麼建議用以空氣作底氣的标準氣标定電化學毒氣傳感器?

全世界的電化學毒氣傳感器都是相同的原理,即待測氣體擴散到傳感器前端的工作電極

上發生電化學氧化或還原反應,對電極上則發生對應的氧氣被還原或水被氧化的反應,從而

形成可檢測的電流。

還原性氣體如 COH2SSO2HCNPH3 等(通常在傳感器說明書中電流标示為正),在

工作電極上發生氧化反應,氧氣則在對電極上發生還原反應,因此建議用以空氣作底氣

的标氣。

氧化性氣體如二氧化氮、臭氧等(通常在傳感器說明書中電流标示為負),不需

要氧氣參與對電極反應,所以用以氮氣作為底氣的标氣即可。

因此,對還原性氣體如 COH2SSO2NH3HCNPH3 等而言:

1)用于标定和測量電化學傳感器的标準氣建議用空氣作底氣(或稱餘氣、背景氣)。如

果用以氮氣作底氣的标準氣則會産生誤差和影響傳感器正常工作。其原因是,電化學傳感器

内部的對電極上發生耗氧的還原反應,需要電解液中有氧氣參與反應(見圖 1,主流電化學毒

氣傳感器反應方程式)。 空氣的主要成份是 21%氧氣和 79%氮氣。如果用以氮氣作背景氣的

标準氣,因為标準氣中的氧氣偏壓為零,當此标準氣通過傳感器時會将傳感器内部電解液中的氧逐漸吸走,使傳感器不能正常工作。

2)國際上通行的要求是電化學傳感器須使用以空氣作底氣的标準氣(二氧化氮、

臭氧三個氧化性氣體除外)。早前傳統的毒氣探測報警器使用半導體傳感器,不要求标準氣以空氣作底氣,故普遍使用以氮氣作底氣的标準氣,這種習慣在有些國家沿用至今,是不正确的。參見國外标準機構對使用電化學毒氣傳感器要求使用以空氣作底氣

3)有毒氣體報警器真正工作時是用于檢測環境中的毒氣(即空氣氣氛中的毒氣),而不

是純氮氣中的毒氣。所以,用以空氣作底氣的标準氣進行标定和測量也更接近實際應用情況。

4)即使用以氮氣作底氣的标準氣進行标定、測量時沒發現誤差,也不能保證在真正應用

場合下(是在空氣氣氛中測量)的測量是準确無誤的。

5)包括所有其它品牌的電化學氣體傳感器理論上都要以空氣為底氣。

6)如用氮氣為底氣通氣的時間不宜過長,如時間太長把氧氣耗盡了傳感器信号會不穩定。

強調一下,氧化性氣體如二氧化氮、臭氧等不作上述要求,使用氮氣做底氣的标

準氣即可。        

以上内容僅供參考

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