Cảm biến CO điện hóa biến phản ứng hóa học thành dòng điện như thế nào?
Khám phá mở rộng – Vật lý 11
Một cảm biến CO điện hóa có thể biến phản ứng của khí CO tại điện cực thành dòng điện đo được. Lượng khí tới vùng phản ứng và cách vận chuyển điện tích nối nồng độ khí với tín hiệu điện trong miền làm việc của cảm biến.
Hai loại đường đi của điện tích
Trong cấu trúc dẫn proton được Figaro mô tả, có điện cực làm việc, điện cực đối và màng dẫn proton. Phản ứng tại các điện cực làm điện tích được chuyển theo những đường khác nhau: proton đi qua màng, còn electron đi qua mạch ngoài phù hợp.
Mạch đọc nhận dòng điện ngoài này. Không phải từng phân tử CO chạy vào dây điện như một electron. Phản ứng hóa học và sự vận chuyển điện tích tạo cầu nối giữa khí và đại lượng mà hệ điện có thể đo.
Vì sao tín hiệu liên hệ với nồng độ?
Một bộ phận kiểm soát khuếch tán giới hạn lượng khí tới điện cực. Trong điều kiện thiết kế thích hợp, dòng phản ứng có quan hệ với lượng CO trong không khí tới cảm biến. Quan hệ đó phải được xác định và hiệu chuẩn.
Hình dung hệ đo cần biến một thông tin vô hình về thành phần khí thành tín hiệu có thể xử lý. Điện hóa thực hiện phép biến đổi ấy, còn bộ điều khiển sử dụng tín hiệu để hiển thị hoặc ra quyết định theo thiết kế.
Khác đầu báo khói
Khói chứa các hạt và có thể được nhận qua tán xạ ánh sáng hoặc cơ chế khác. CO là một chất khí; cảm biến CO không mặc nhiên là cảm biến mọi loại khói. Hai thiết bị không thay thế nhau chỉ vì cùng phục vụ theo dõi môi trường.
Tín hiệu còn phụ thuộc điều kiện môi trường, sự chọn lọc và tình trạng cảm biến. Không thể lấy mô tả nguyên lý để kết luận một thiết bị bất kỳ đã được chứng nhận hoặc một không gian chắc chắn an toàn.
Ghi nhớ: khí tới điện cực → phản ứng chuyển điện tích → dòng tín hiệu → xử lý sau hiệu chuẩn. Đây là một liên hệ cụ thể giữa Vật lý điện và Hóa học.
Đọc thêm
- Đầu báo khói nhận ra khói bằng những tín hiệu vật lý nào?
- Cường độ dòng điện bằng điện lượng mỗi giây