电化学传感器在Testo气体测量仪器中的使用

       很多烟气测量仪器的生产厂家都是用电化学技术的传感器。

　　德图进入全球烟气测量仪器和便携式测量技术市场已20余年。凭借其遍布全球的销售和客户服务网络，德图深入了解各种客户的需求和愿望，从而持续改进其所使用的传感器。
 

　　电化学传感器技术结合了许多的优点。举例来说：

　　-设计小巧，常见的圆柱形的电化学传感器的尺寸仅为：直径29mm,高度25mm

　　-功耗很低

　　-零点稳定，通常为1-2ppm

　　-线性很好，允许进行单点校准和调整

　　-良好的测量精度
 

　　电化学气体传感器的工作原理Testo气体测量仪器的大部分参数也都电化学传感器，如、NO、或CO。德图仪器的气体传感器性能表现良好，主要得益于几个重要的特性，我们将在后续详细进行讲解。

　　图1：testo340的电化学传感器

　　我们将使用测量参数为一氧化碳的三电极传感器作为典型示例来说明电化学气体传感器的功能原理。图6显示了传感器组件和过程。

　　一氧化碳(CO)分子通过透气隔膜到达传感器的工作电极。在那里发生化学反应，形成的H正离子在含水电解质中迁移到反向电极。在反向电极上，第二次化学反应在新鲜空气带来的氧气的协助下发生。第二次反应引发电流，流入外部电路中。此电流可以作为一氧化碳浓度的度量而被估算。第三个电极为参考电极，用于稳定传感器信号。

  

　　图2：电化学三电极传感器的功能图

　　Testo测量技术的设计特性

　　德图的设计是基于已验证的电化学传感器技术，为了满足客户更高的使用要求上，该设计得到了进一步开发和改进。

　　与市面上所有其他的电化学气体传感器相比，Testo的设计特点在于：具有连接端口，可以轻松集成到仪器的气路中。Testo仪器中的气路由插入传感器端口的软管组件形成。客户因而可以非常轻松地更换传感器，即使在测量现场也是如此。这样做大大缩短了停机时间，无需将测量仪器送到制造商或服务中心进行更换。

　　由于气路直接通过而不是绕过传感器，因此它们的高度（包括气路)都会低于其他规格相似的市售传感器，这对测量仪器的尺寸有积极影响。
 

　　每个Testo传感器的电路板都固定在传感器上。该电路板具有标准化的插入式连接，形成与仪器的机电接口。独立于传感器设置的其他细节，例如测量线的数量和位置，该接口在整个系列中始终保持相同，简化了传感器的操作。传感器电路板包含一个存储组件，即所谓的EEPROM。所有传感器专用的信息都被存储在EEPROM中，例如，传感器标识符、补偿、调整和校准数据，还有用于计算测量值显示的辅助参数。除此之外，可允许的最大气体浓度值也被存储在EEPROM中，在其帮助下，可保护传感器以防过载。操作期间可能发生的任何错误通知也会保存在EEPROM中。直接将传感器安装到德图测量仪器中时，所有信息都立即可用，启动平稳。对传感器的参数化，如输入补偿系数等，都是不需要的。用户可以直接安装备用和升级传感器，没有任何问题，无需任何工具。不需要将德图烟气测量仪器送至客户服务中心去更换传感器，客户可以独立完成，即插即用。
 

　　Testo专用传感器具有标准化的数字信号输出

　　由于集成到传感器的开关电路板中，而传感器和传感器各不相一部分传感器类型的可以通过集成过滤器来过滤交叉气体。并且得益于从传感器传递到测量仪器的数字化输出信号的标无法实现这一点，则执行计算的交叉气体补偿，即交叉气体产生准化，任何传感器类型都可以在仪器的任何插槽中使用。
 

　　这意味着，在具有新鲜空气稀释槽的仪器中，如testo350,根据测量应用和气体浓度的不同，可在此特殊插槽上使用不同的传感器类型，防止受到高浓度气体的损害。改装升级很容易进行，仪器在接通和启动时会识别传感器的顺序改变。

　　根据运行时间和累计负载，仪器会自动计算客户或德图客户服务部门进行重新校准和检查过滤器的时间间隔，并以清晰的交通信号灯的形式进行指示。
 

　　另一个重要的特性是电路板上的温度传感器，它用于测量每个传感器的准确温度，并补偿温度对传感器的影响。

　　与商用气体传感器相比，德图专用系列产品的另一个优点是可以解决交叉敏感。交叉敏感性是一个专业术语，用于描述传感器或测量仪器对除待测量的参数之外的其他参数的灵敏度。与大多数气体传感器技术一样，电化学气体传感器也具有交叉敏感性。的信号的补偿。关于内置过滤器，德图的专用传感器具有良好的使用寿命，且部分产品可以只更换过滤器，而不是整个传感器。完整的传感器价格较高，而单个过滤器则成本较低，节约费用。

　　图3：电化学气体传感器，带交叉气体过滤器

　　为了确保Testo专用传感器获得尽可能准确的测量结果，需要付出很大的努力进行大量的计算，从而降低交叉干扰。一方面，这和原厂补偿设置相关，需要通过测试气体逐一调节，从而准确地设置补偿系数。另一方面，Testo使用自己开发的算法，考虑并补偿气体浓度和温度依赖性。
 

　　针对特殊应用的特殊解决方案

　　Testo烟气测量仪器的应用范围非常广泛。诀窍在于开发出适于所有应用的气体传感器。

　　这些通常涉及燃烧设备的调整和监测。需要测量的气体主要是氧气、一氧化碳和一氧化氮，对于预期的浓度都有明确的定义。但是，根据应用的不同，它们也可能有很大的不同。为了让整个气体浓度量程都拥有高精度，德图开发了特殊的NOlow和COlow传感器，这些传感器的量程段特别适用于低浓度的各种应用。由于使用了可控稀释的量程扩展，在排放峰值中，低浓度传感器也可以表现良好。
 

　　德图的专用传感器因而能够适用于不同的应用和测量参数

　　烟气分析仪testo350也经常用于监测各种各样的工艺，和测量燃烧系统相比，相关的测量参数更多，其中浓度值的预期也大不相同。德图专用的传感器系列为此类应用提供特殊的解决方案。还有一些需求较少的传感器，如和HC,后者基于催化原理，检测碳氢化合物总量，即不进行电化学测量。

　　德图的排放系列传感器设计统一，成员丰富。其中，采用NDIR(非分散红外)技术的二氧化碳传感器更是完善了这一系列。其测量范围高达50vol%,除了燃烧过程，还适用于作为过程气体存在的过程，如水泥生产。　　

       不同传感器的颜色不同，一眼即可识别。