恒電壓法余氯傳感器的工作原理

恒電壓法余氯傳感器的工作原理基于電化學(xué)中的安培法，主要通過在工作電極和對電極之間施加恒定的電壓，使被測溶液中的余氯在工作電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生與余氯濃度成正比的電流，具體過程如下：

1.電極系統(tǒng)與電解質(zhì)：恒電壓法余氯傳感器通常包含工作電極、對電極和參比電極，這些電極都浸泡在含有電解質(zhì)的溶液中。電解質(zhì)起到傳導(dǎo)離子的作用，使電極之間能夠形成導(dǎo)電通路。

2. 施加恒定電壓：在工作電極和對電極之間施加一個特定的恒定電壓。這個電壓的大小是根據(jù)余氯的氧化還原電位來確定的，一般在0.5 - 0.8V之間。在這個電壓下，余氯能夠在工作電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，而其他干擾物質(zhì)則不容易發(fā)生反應(yīng)，從而保證了傳感器對余氯的選擇性。

3. 氧化還原反應(yīng)與電流產(chǎn)生：當(dāng)被測水樣中的余氯擴散到工作電極表面時，在恒定電壓的作用下，余氯得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，例如：\(ClO^- + 2H^+ + 2e^- = Cl^- + H_2O\)。同時，在對電極上發(fā)生相應(yīng)的氧化反應(yīng)，使電路中形成電流。根據(jù)法拉第定律，產(chǎn)生的電流大小與參與反應(yīng)的余氯的物質(zhì)的量成正比，而余氯的物質(zhì)的量又與水樣中的余氯濃度相關(guān)，因此通過測量電流大小就可以間接測量出水樣中的余氯濃度。

 4.信號轉(zhuǎn)換與輸出：傳感器內(nèi)部的電路將測量到的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號或數(shù)字信號，然后通過電纜或無線傳輸?shù)确绞捷敵龅酵獠康娘@示設(shè)備或控制系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)對余氯濃度的實時監(jiān)測和顯示。 在實際應(yīng)用中，為了提高傳感器的性能和穩(wěn)定性，通常會對電極材料進行特殊的選擇和處理，并且采用一些先進的制造工藝來減小傳感器的尺寸、降低功耗，以及提高傳感器對余氯的靈敏度和選擇性。