气体监测中的电化学传感应用

据报道，目前使用的传感器主要是半导体技术、电化学技术和光学技术。电化学技术利用待测物体的电化学性质，将待测物体的化学量转化为电量进行传感检测。

根据检测到的不同物质，电化学传感器分为不同的类型。最著名的是电化学气体传感器，用于许多气体传感器监测。电化学生物传感器和离子传感器也用于水质检测和大气监测。

电化学传感在气体监测中的应用

气体传感器BSO4822作为一个主要的传感器系列，有许多不同的技术应用方向。除了我们今天关注的电化学技术路线、半导体技术路线、催化燃烧技术路线、红外技术路线等外，它们都有各自的优缺点。电化学传感器在实际应用中的良好敏感性和选择性在多气体监测中起着至关重要的作用。

电化学气体传感器通过催化被测量的气体，在电极表面发生氧化还原反应，然后产生电流。这意味着传感器本身不会耗电，整个模块的功耗来自其他部件。因此，电化学气体传感器的功耗相对较低。

这里产生的电流与电极处的化学反应有关。被测量的气体由传感器的扩散控制，产生与气体浓度成正比的线性输出（无论是电压源还是电流源）。与其他技术相比，在输出之前需要线性处理，这也是一个优势点。这一优势便于传感器的低浓度监测和后续校正，可以很好地实现定量检测。

这里以检测甲醛的有害气体为例。在下图中，伟生科技的甲醛电化学传感器、甲醛和氧气在工作电极和电极上发生相应的氧化还原反应，释放电荷形成电流。产生的电流与甲醛浓度成正比，并遵循法拉第定律。甲醛浓度可以通过测试电流的大小来确定。通过降低进气口，设备在一定的灵敏度和分辨率下扩大了测量范围，范围为0-5ppm。灵敏度为0.25-0.60A/ppm，分辨率≤0.02ppm，可以看出，为了实现这一量程范围分辨率实际上并没有损失太多。

甲醛电化学传感器

较小的量程如下图所示Sensirion的SFA30，使用最小的量程范围1000ppb检测甲醛等有害气体。采用安培电化学测量原理，重点是对其他其他原理VOC灵敏度很低(小于0.5%)，可以利用甲醛的特定化学特性进行高度针对性的检测。根据官网数据，传感器还配备了抗干扰电化学单元，提高了可靠性，延长了使用寿命。

SFA30，Sensirion

电化学传感AFEIC——传感元件背后的助力

在整个传感器系统的设计中，电化学气体传感器本身的结构会影响EMC性能方面，传感器的电极会收集附近电路的干扰，对整个系统产生负面影响。因此，除了传感器本身需要出色的性能外，其系统电路设计也非常重要。

任何电路都在追求降低功耗。即使电化学传感元件本身不耗电，整个系统设计也会追求尽可能低的功耗。这种电化学传感主要用于降低功耗AFE更具代表性的是TI的LMP91000，微功耗，可编程。LMP91000总流耗低于10μA，能够支持0.5nA/ppm至9500nA/ppm气体灵敏度范围内。通过关闭TIA将参比电极与工作电极短接整个系统可以进一步降低功耗。

高精度是另一种帮助，AFE为传感元件提供高精度为传感元件提供高精度测量支持。ADI的AD594X该系列有两个高精度激励回路，一个低带宽，另一个高带宽。低带宽回路可以产生200Hz信号，高带宽环路克生成200kHz激励信号。通过优化集成信号链，整个系统的噪声水平降低，信号处理器件(如TIA或ADC），进一步提高了测量精度。

小结

就电化学气体传感器本身而言，随着传感元件技术的不断发展，其使用寿命和对其他气体的交叉敏感问题得到了很好的解决。有针对性地检测目标气体，电化学气体传感是一个很好的选择。EMC集成信号链的性能给传感系统提供了更低的功耗和更高的功耗。

随着传感元件和电路的高度集成，以及新型传感材料的进一步扩展，电化学气体传感器的功能趋于多样化，可以在需要气体检测的各种场景中开发更多的应用，如消费电子、工业安全、医学分析等。

监测技术路线测量带宽传感器系统

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