1、電化學傳感器的原理及應用

基本原理

化學傳感器主要由兩部分組成：識別系統；傳導或轉換系統。

識別系統反待測物的某一化學參數（常常是濃度）與傳導系統連結起來。它主要具有兩種功能：選擇性地與待測物發生作用，反所測得的化學參數轉化成傳導系統可以產生響應的信號。分子識別系統是決定整個化學傳感器的關鍵因素。因此，化學傳感器研究的主要問題**是分子識別系統的選擇以及如何反分子識別系統與合適的傳導系統相連續。化學傳感器的傳導系統接受識別系統響應信號，并通過電極、光纖或質量敏感元件將響應信號以電壓、電流或光強度等的變化形式，傳送到電子系統進行放大或進行轉換輸出，終使識別系統的響應信號轉變為人們所能用作分析的信號，檢測出樣品中待測物的量。

化學傳感器在環境與衛生監測中的應用

（一）空氣檢驗

1、濕度傳感器   濕度是空氣環境的一個重要指標，空氣的濕度與人體蒸發熱之間有著密切關系，高溫高濕時，由于人體水分蒸發困難而感到悶熱，低溫高濕時，人體散熱過程劇烈，容易引起感冒和凍傷。人體**適宜的氣溫是18~22℃，相對濕度為35%～65%RH。 在環境與衛生監測中，常用于濕球溫濕度計、手搖濕溫度計和通風濕溫度計等儀器測定空氣濕度。近年來，大量文獻報道用傳感器測定空氣濕度。

2、氧化氮傳感器   氧化氮是氮的各種氧化物所組成的氣體混合物的總稱，常以NOX表示。在氧化氮中，不同形式的氧化氮化學穩定性不同，空氣中常風的是化學性質相對穩定的一氧化氮，它們在衛生學上的意義顯得較其它形式氧化氮更為重要。在環境分析中，氧化氮一般指一氧化氮

3、硫化氫氣體傳感器  硫化氫是一種無色、具有特殊腐蛋臭味的可燃氣體，具有刺激性和窒息性，對人體有較大危害。目前大多用比色法和氣相色譜法測定空氣中硫化

4、二氧化硫傳感器  二氧化硫是污染空氣的主要物質之一，檢測空氣中二氧化硫嘗試是空氣檢驗的一項經常性工作。應用傳感器監測二氧化硫。從縮短檢測時間到降低檢出限，都顯示出極大的優越性。

2、感應器的工作原理

1.傳感器工作原理分類物理傳感器應用物理效應，如壓電效應、磁致伸縮現象、電離、極化、熱電、光電、磁電等效應。測量信號中的微小變化將被轉換成電信號。

2.化學傳感器包括以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信號的微小變化也會轉化為電信號。

在特制的彈性軸上貼上特制的扭力計，形成可變電橋，就是基本的扭矩傳感器。軸上固定有:

(1)能量環形變壓器的次級線圈，

(2)信號環形變壓器的初級線圈，

(3)同軸印刷電路板，包括整流穩壓電源、儀表放大電路、V/F轉換電路和信號輸出電路。

傳感器的外殼上固定有:

(1)激勵電路，

(2)能量環形變壓器的初級線圈(輸入端),

(3)信號環形變壓器的次級線圈(輸出),

(4)信號處理電路

傳感器將一種形式的能量轉換成另一種形式。有主動和被動兩種。有源電感可以直接將一種能量形式轉化為另一種能量形式，無需外部能源或激勵源。

無源電感不能直接轉換能量形式，但可以控制從另一個輸入輸入的能量或激發能量。感應器承擔著將一個物體或過程的特定特性轉化為數量的工作。它的“對象”可以是固體、液體或氣體，它們的狀態可以是靜態的也可以是動態的(即過程)。物體經過變換和量化后，可以通過多種方式進行檢測。物體的屬性可以是物理的，也可以是化學的。它根據其工作原理，將物體特征或狀態參數轉換成可測量的電量，然后分離出電信號，送入傳感器系統進行評估或標記。

3、一般的傳感器有哪些？起什么作用

傳感器有哪些類型？

1、按用途分

力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器。

2、按原理分

振動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。

3、按其制造工藝分

集成傳感器：是用標準的生產硅基半導體集成電路的工藝技術制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。

薄膜傳感器：則是通過沉積在介質襯底（基板）上的，相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時，同樣可將部分電路制造在此基板上。

厚膜傳感器：是利用相應材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進行熱處理，使厚膜成形。

陶瓷傳感器：采用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝（溶膠、凝膠等）生產。

4、按測量目分

物理型傳感器：是利用被測量物質的某些物理性質發生明顯變化的特性制成的。

化學型傳感器：是利用能把化學物質的成分、濃度等化學量轉化成電學量的敏感元件制成的。

生物型傳感器：是利用各種生物或生物物質的特性做成的，用以檢測與識別生物體內化學成分的傳感器。

5、按其構成分

基本型傳感器：是一種最基本的單個變換裝置。

組合型傳感器：是由不同單個變換裝置組合而構成的傳感器。

應用型傳感器：是基本型傳感器或組合型傳感器與其他機構組合而構成的傳感器。

6、按作用形式分

按作用形式可分為主動型和被動型傳感器。

主動型傳感器：又有作用型和反作用型，此種傳感器對被測對象能發出一定探測信號，能檢測探測信號在被測對象中所產生的變化，或者由探測信號在被測對象中產生某種效應而形成信號。檢測探測信號變化方式的稱為作用型，檢測產生響應而形成信號方式的稱為反作用型。雷達與無線電頻率范圍探測器是作用型實例，而光聲效應分析裝置與激光分析器是反作用型實例。

被動型傳感器：只是接收被測對象本身產生的信號，如紅外輻射溫度計、紅外攝像裝置等。

傳感器作用

是把非電學量（如力、溫度、光、聲、化學成分等）轉化為電學量（如電壓、電流等）或電路的通斷，從而實現很方便地測量、傳輸、處理或自動控制。傳感器的種類很多、功能各異。

4、傳感器在化學領域的應用

傳感器(英文名稱:transducer/sensor)是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，在各個領域中具有很大的應用價值，在化學領域的主要應用如下：

1、在化學工業生產過程中的應用

在化學工業生產過程中必須對溫度、壓力和流量等參數進行檢測，從而實現對工作狀態的監控，保證產品質量，提高效益。目前傳感器與微機、通訊技術等的結合應用，使工業監測自動化更具有準確、效率高等優點

2、在環境監測方面的應用

近年來,溫室效應、臭氧空洞等一系列的環境污染問題日益嚴重,傳感器滿足了人們對污染物進行連續、快速、在監測的要求。日前，已有相當一部分生物傳感器應用于環境監測中。生物傳感器在測定環境污染指標BOD (即水質受有機物污染的程度)方面得到應用為保證飲用水質量，有效治理被污染水源等做出了貢獻；微生物傳感器用于測定空氣和水中的NH3含量和濃度，在發酵工業、整治大氣污染等方面發揮功效；生物傳感器還可探測除草劑含量，應用于植物學研究和整治農藥污染。而有機磷農藥的大量使用造成了嚴重的環境污染甚至危及到人類的健康，電化學生物傳感器技術在有機磷農藥(OPSD 檢測[14]領域的研究技術取得了很大的進步, 測定靈敏度愈來愈高。

3、在氣體檢測方面的應用

電化學傳感器用來測定目標分子或物質的電學和電化學性質，從而進行定性和定量的分析和測量。目前成功地研制出一種微型新型S02電化學傳感器，穩定性好、靈敏度高、價格低廉、制作簡便有很大利用價值; 還有采用分布反饋式半導體激光器作為光源，應用二次諧波檢測技術，實現對甲烷氣體的濃度檢測，檢測的靈敏度為很高的一種新型傳感器； CO既是容易讓人容易中毒的不安全氣體又是汽車尾氣中的污染物， CO濃度實施監測技術主要依賴MOS和SE傳感器技術。