礦用二氧化氮傳感器的工作原理

一氧化碳值一旦超標(biāo)對我們的人體危害極大,所以我們需要一氧化碳來為我們進(jìn)行實時監(jiān)測，今天，小編給大家介紹一下礦用二氧化氮傳感器的工作原理。

一氧化碳?xì)怏w傳感器讓物體有了知覺,它和報警器相連,給家里或是辦公場所等地方加了一道安全屏障。你知道礦用二氧化氮傳感器的工作原理嗎?

當(dāng)一氧化碳?xì)怏w通過外殼上的氣孔經(jīng)透氣膜擴(kuò)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?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,通過電解液轉(zhuǎn)移到與工作電極保持定間隔的對電極上,與水中的氧發(fā)生還原反應(yīng)。其化學(xué)反應(yīng)式為：

1/202 2H 2e-→H20

因此，氣體傳感器內(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 202→2C02

這個氧化還原的可逆反應(yīng)在工作電極與對電極之間始終發(fā)生著,并在電極間產(chǎn)生電位差。但是由于在兩個電極上發(fā)生的反應(yīng)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。

首先是民用電化學(xué)一氧化碳傳感器——ME2-CO-Ф14×50-C，可電池驅(qū)動的燃料電池型傳感器；量程為0～1000ppm，操作使用溫度范圍廣(-20?C ~ 50?C)；對干擾氣體靈敏度很低。這種傳感器具有使用壽命長，長期穩(wěn)定性好，精度高的特點(diǎn)，是數(shù)字顯示方面為數(shù)不多的可供選擇的理想氣體傳感器。

礦用二氧化氮傳感器應(yīng)用于煙檢測有助于戒煙

香1煙測定儀設(shè)備，只需要幾秒鐘，便能檢測出受檢者是幾級煙民。據(jù)悉，該測定儀是引進(jìn)的戒煙輔助設(shè)備，它通過采用礦用二氧化氮傳感器氣體檢測的原理，能夠幫助檢測及確認(rèn)煙民吸入體內(nèi)的濃度。

據(jù)醫(yī)生介紹，受檢者只需深呼吸，然后插上一次性吹氣嘴，對著香1煙測定儀吹幾口氣。只需要花費(fèi)幾秒鐘，測定儀便能檢測出受檢者是幾級煙民。

作為一種微量一氧化碳?xì)怏w檢測儀，這臺測定儀內(nèi)置有礦用二氧化氮傳感器檢測元件，能夠檢測三檔人體肺部呼吸道中一氧化碳?xì)怏w濃度：一檔顯示為7-11分，是輕度吸煙者；二檔11-20分，是重度吸煙者；三檔是超過20分的，就該考慮一氧化碳中1毒的可能性了。一般來說，這類設(shè)備中的一氧化碳?xì)怏w傳感器，多為電化學(xué)一氧化碳傳感器。具體原理為：在電化學(xué)一氧化碳傳感器內(nèi)，有一對感應(yīng)電極和負(fù)電極，擴(kuò)散進(jìn)入的一氧化碳在感應(yīng)電極和負(fù)電極處分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生內(nèi)部電流，此電流的大小便對應(yīng)于一氧化碳的濃度。

當(dāng)然，醫(yī)生也特別提醒，該測定儀和酒精檢測儀同理，離上一支煙的時間越久，結(jié)果準(zhǔn)確率越低。一般來說，吸煙后半小時至1小時的檢測結(jié)果準(zhǔn)確。

目前，這種含有一氧化碳傳感器的氣體檢測設(shè)備，可用于醫(yī)院戒煙臨床，能夠采集人體肺部呼吸道中一氧化碳?xì)怏w濃度,進(jìn)行瞬時測量顯示，可對戒煙人群提供良好的指導(dǎo)和幫助。通過讓吸煙者“理性”知道自己血液中的一氧化碳水平，吸煙者就更愿意戒煙或更有可能不開始吸煙。

電化學(xué)式氣體礦用二氧化氮傳感器

電化學(xué)式氣體礦用二氧化氮傳感器通常是電流方式輸出，信號的靈敏度從幾十 nA/ppm 到幾百 nA/ppm，其數(shù)值根據(jù)氣體的種類不同而不同。另外，不同廠家的傳感器也略有差異。此類礦用二氧化氮傳感器一般 3 個引腳，分別是工作電極（WE）/ 參考電極（RE）/ 對電極（CE）。 工作電極與對電極之間流動的電流與氣體濃度成比例。參考電極沒有電極流動，只是提供一個參考電壓。對于不同氣體傳感器，參考電壓會有所不同，設(shè)計后端電路時要仔細(xì)閱讀產(chǎn)品手冊。

該類氣體礦用二氧化氮傳感器需要使用 TIA（Trans Impedance Amplifier）將電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。由于信號的輸出電流較小，需要選用 Ib（偏置電流《10pA）較小的精密運(yùn)算放大器。

ADA4505-1/2/4 是超低功耗，軌到軌，零交越失真輸入輸出放大器。Ib 為 0.5pA，供電范圍 1.8～5V，每個放大器的功耗為 10μA，非常適合此應(yīng)用。

AD7988-1 是 16bit 分辨率，100Kbps 采樣率的 SAR 型超低功耗 ADC。功耗在 100Kbps 采樣率時僅 0.7mW。

AD7792/3 是 16/24bit 分辨率，低功耗的 S/D 型 ADC。內(nèi)部集成儀表放大器及其參考源，適于低頻的采樣系統(tǒng)。