Електрохімічні осередки (сенсори)
Принцип дії електрохімічних газоаналітичних приладів (газоаналізаторів) ґрунтується на електрохімічному методі визначення масових концентрацій шкідливих токсичних речовин, а також кисню у газоповітряному середовищі. Як чутливого елемента тут виступає електрохімічний сенсор (комірка), призначений виявлення витоків і контролю токсичних, інертних та інших газів, кисню, органічних речовин, і пар кислот.
Загальний зовнішній вигляд та склад електрохімічного осередку (ЕХЯ)
Контрольований газ через протипиловий фільтр (також виконує функцію селективного (виборчого) фільтра) і гідрофобну мембрану дифундує на вимірювальний (робочий) електрод, виконаний з одного з благородних металів (платина, золото, паладій або іншого дорогоцінного металу). Електрони, що вивільняються при цьому, проходять через електроліт і еталонний електрод, і формують у зовнішньому ланцюгу сигнал постійного струму. Величина цього сигналу прямо пропорційна концентрації газу, що детектується. Завдяки контрелектроду потенціал електродів залишається на незмінному рівні, значно підвищуючи стабільність ЕХЯ і покращуючи її вимірювальні властивості. Датчики нового покоління мають у своєму складі внутрішню пам'ять (EEPROM), із збереженими на ній настроювальними константами сенсора. При застосуванні такого електрохімічного сенсора з FLASH-пам'яттю та підключенні його до вимірювальної голівки газоаналізатора необхідна інформація з нього автоматично сканується, і пристрій готовий до роботи. Вбудований датчик температури на основі резистора NTC компенсує вплив температури на датчик. В результаті ЕХЯ може стабільно і стійко працювати з необхідною точністю за певної температуридовкілля.
Виборчий фільтр призначений виключення ефекту перехресної чутливості газів, що у атмосфері повітря.
Наприклад, присутність 40 ppm (млн -1 ) діоксиду азоту (NO2) в атмосфері викликала б негативні показання до - 30 ppm (млн -1 ) в електрохімічному сенсорі кисню (O2), призначеного для вимірювання низьких концентрацій.
Селективні фільтри просочені спеціальною речовиною, що з'єднує за допомогою хімічної реакції встановлені гази, до яких є перехресна чутливість у електрохімічного датчика. Тому ці фільтри мають обмежений робочий ресурс і є індивідуальними для різних датчиків. Крім того, за наявності вибіркового фільтра зростає час вимірювання цільового газу та знижується чутливість сенсора.
Схема увімкнення електрохімічного сенсора
Електрохімічні (ЕХ) сенсори можна порівняти зі звичайною акумуляторною батареєю. Середній термін служби чи зберігання становить 9 - 36 місяців, але варто враховувати, що ресурс сенсора витрачається незалежно від цього, використовується він чи ні. Чим більші розміри газочутливого сенсора і більше в ньому електроліту, тим вища його стабільність роботи, робочий ресурс та чутливість до газу.
Як правило, найменший термін служби має електрохімічний сенсор на кисень (O2). Деякі ЕХ сенсори формують вихідний електричний сигнал, що відповідає поточному змісту газу, що детектується, тільки при подачі на них напруги живлення. Інші електрохімічні датчики здатні створювати його самостійно, без додаткових джерел живлення.
При встановленні в приміщеннях газоаналізаторів з ЕХЯ також, як і у випадку з термохімічними газоаналізаторами, слід враховуватихарактеристики вимірюваного газу - важче за нього повітря або легше. Не рекомендується розміщувати газоаналізатори з електрохімічними датчиками в місцях циркуляції потужних теплових потоків або біля теплових агрегатів, оскільки нагрівання ЕХ сенсора часто призводить до збільшення показань вимірюваної концентрації та помилкових аварійних включень звукової сигналізації та світлового оповіщення. При неможливості монтажу газоаналізатора в іншому місці можна убезпечити його від впливу високих температур розміщенням перед ним з боку теплового агрегату невеликого захисного екрану.