“一氧化碳”的电化学式气体传感器的应用和探讨

李广义

doi:10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.08

“一氧化碳”的电化学式气体传感器的应用和探讨

doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.08

李广义

通辽市产品质量计量检测所，通辽 028000

详细信息

作者简介:
李广义（1987-），通辽市产品质量计量检测所工程师，研究方向：光机电装备测试与研究，邮箱：794956101@qq.com

计量
- 文章访问数: 760
- HTML全文浏览量: 432
- PDF下载量: 53
- 被引次数: 0
出版历程
- 网络出版日期: 2021-04-13
- 刊出日期: 2021-03-12

Analysis of an Electrochemical Gas Sensor for Measuring Carbon Monoxide

LI Guangyi

Tongliao Institute of Product Quality and Metrology, Tongliao 028000, China

摘要

摘要: 有毒及易燃易爆气体报警器的周期性检定作为石油、化工等生产性企业安全防护的重要方面，报警器核心部件传感器的线性度、可靠性、检测结果的准确性就显得尤为重要。以一氧化碳有毒电化学式气体传感器为例，对传感器的工作原理及整体工作过程进行了详细分析；对每部分结构的作用进行了简要描述；性能参数指标分情况进行探论。最终对一氧化碳有毒电化学式传感器的线性度、相关性、响应时间、温湿度依赖性进行了有效评估。
- 电化学式气体传感器 /
- 一氧化碳 /
- 温湿度依赖性
Abstract: As toxic and flammable gas alarms are used in safety protection in petroleum, chemical and other product manufacturers, the linearity, reliability and accuracy of their core sensors are important. Taking an electrochemical gas sensor for detecting carbon monoxide as an example, this paper presents its principles and overall working process, describes the function of its each component, and discusses its performance characteristics in various situations. Finally, the evaluation of the linearity, correlation, response time, and temperature and humidity dependence of the sensor is presented.
- electrochemical gas sensor /
- carbon monoxide /
- temperature and humidity dependence

HTML全文

图 1 工作原理图及传感器模型图

Figure 1. Schematic diagram and photo of a sensor model

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 电化学式气体传感器结构

Figure 2. Structure of an electrochemical gas sensor

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 气体浓度输入与电流信号输出线性度关系

Figure 3. Linear relationship between the gas concentration input and the current signal output

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 CO气体传感器输出响应曲线

Figure 4. Output response curve of the CO gas sensor

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 CO传感器与温度变化关系

Figure 5. Temperature dependence of the CO sensor

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 数据采集表

Table 1. Measurement data

CO标气(μmol/mol)	100	300	400	500	600	700
测量值X_i （μmol/mol）	99.8	300.6	399.2	499.8	600.9	700.4
	99.8	300.4	399.6	500.3	601.5	700.4
	100	300.6	400.2	500.1	600.7	700.6
测量平均值$ \bar{X} $ (μmol/mol）	99.867	300.533	399.667	500.067	601.033	700.467
输出电流信号值Y_i (μA)	3.998	12.026	16.032	20.264	23.592	28.112
	3.997	12.016	16.031	20.659	23.784	28.097
	4.021	12.024	16.051	20.354	23.164	28.131
输出电流信号平均值$ \bar{Y} $ (μA)	4.005	12.022	16.038	20.426	23.513	28.113
相关系数γ	0.9993	0.9820	0.8991	0.9133	0.8788	0.8979

下载: 导出CSV

参考文献(13)

[1]	王樉. 一氧化碳检测仪的测量原理与应用[J]. 中国计量, 2010(1): 67. doi: 10.3969/j.issn.1006-9364.2010.01.032
[2]	尚合明. 一氧化碳分析仪的研究与设计[D]. 武汉: 华中科技大学, 2016: 5-34.
[3]	单成祥. 传感器的理论与设计基础及其应用[M]. 北京: 国防工业出版社, 1998: 20-34.
[4]	李广义. 基于LabVIEW的可燃/有毒气体报警器信号采集系统设计[J]. 工业计量, 2017, 27(5): 31-33.
[5]	梁元元. Pt/WC(0001)表面的CO氧化及N掺杂WC团簇的密度泛函理论研究[D]. 杭州: 浙江工业大学, 2017: 2-10.
[6]	刘文龙,张崟,陈垅,等. 电化学法制备PANI/Pt/Al₂ O₃梳状电极及其在气体传感器上的应用研究[J]. 成都大学学报, 2015, 34(4): 391-394.
[7]	杜晋峰,白洋,褚武扬,等. 温度和湿度对Nafion膜氢传感器性能的影响[J]. 北京科技大学学报, 2010, 32(6): 787-791.
[8]	张瑜. 有毒有害气体报警器的工作原理和使用维护[J]. 工艺与设备, 2016, 42(4): 128.
[9]	刘秀琴,张少鹏. 两种有毒气体检测报警标准的对比[J]. 自动化仪表, 2014(11): 23-25. doi: 10.3969/j.issn.1000-0380.2014.11.008
[10]	张敏. 工作场所有毒气体检测报警装置设置规范解读[J]. 劳动保护, 2011(8): 38-39.
[11]	查伟,王丽红,赵建民. 可燃性气体及有毒气体报警器可靠性应用探索[J]. 现代职业安全, 2012(2): 96-98.
[12]	贾保峰,毛志民,翟红明. 可燃及有毒气体报警系统在煤化工企业中的应用研究[J]. 化学工程与装备, 2016(8): 331-334.
[13]	贺欣. 可燃和有毒气体检测报警系统的设计及应用[J]. 化工设计通讯, 2020(3): 120, 141.