[实用新型]用于微型空气站的电化学传感器装配结构

说明书

本实用新型公开了一种用于微型空气站的电化学传感器装配结构，包括电化学传感器和温度控制底座，温度控制底座包括帕尔贴模块和导热模块，导热模块上表面开设有一凹腔，帕尔贴模块设于凹腔内部，帕尔贴模块的背部与导热模块紧密接触；保温外壳，保温外壳连接于温度控制底座上，且电化学传感器设于保温外壳内；滤波气仓设于保温外壳内部且位于电化学传感器的下方，滤波气仓为内部中空形成空腔的结构，且左侧或右侧设有入口，滤波气仓的上表面均匀地布设有凸起，每个凸起的末端设有毛细孔，毛细孔正对电化学传感器的电极，气体样品从入口进入空腔，并从毛细孔喷出，而与电化学传感器的电极接触。本实用新型结构简单、使用寿命长、测量准确。

技术领域

本实用新型涉及空气质量监测技术领域，尤其涉及一种用于微型空气站的电化学传感器装配结构。

背景技术

大多数电化学气体传感器应用于扩散模式，在这种模式下，周围环境中的气体样本通过传感器正面的小孔进入传感器(通过气体分子自然流动)。而有些设备通过一个抽气泵将空气/气体样本抽进传感器内。在气孔部位安装有聚四氟乙烯薄膜来阻挡水或油进入传感器内。传感器的测量范围和灵敏度可以通过在设计时调整进气孔尺寸随之变化。大一些的进气孔可以提高设备的灵敏度和分辨率，而小一些的进气孔虽然降低了灵敏度和分辨率，但是可增大测量范围。

例如氧气传感器的工作原理与之前所描述的电化学氧气传感器工作原理类似，但是，氧气传感器的使用年限是可预测的，所以，更换周期也可以进行预设——一般为2～3年。与有毒气体传感器不同，氧气传感器长期持续暴露在目标气体中。在通常的耗氧监测应用中，传感器工作环境的氧气浓度为20.9％，这就会在铅阳极上引起化学反应，从而造成阳极的逐渐消耗。所以，传感器通过与氧气反应持续产生电流的能力取决于电解质中铅的含量。

检测一氧化碳或硫化氢等普通气体的电化学传感器的使用年限通常为2～3年。而一些特殊气体，如氟化氢气体的传感器的使用年限仅仅只有12～18个月。具体使用视环境会有相应的延长和缩短。

通过增加“温度补偿”这一关键机制，气体探测设备制造商确保了传感器的性能。气体灵敏度(以及零基线信号)常常随着温度有所变化，所以当温度升降时，气体灵敏度呈非线性变化。

在研发气体探测设备的过程中，人们用了大量时间将相同的气体传感器放置于不同温度和不同浓度气体中(温度在-30℃～+50℃之间)。所采集的数据经过处理后生成了一个为气体探测器所用的温度补偿算法，以确保传感器读数在整个操作量程内保持一致。

在理想情况下，即温度和湿度分别保持在20℃和60％RH左右，同时没有污染物的侵入时，已知有的电化学传感器工作超过11年，周期性地暴露在目标气体环境中并不会限制传感器的使用年限，优质的传感器通常都装备充足的催化剂和结实耐用的导体，这些材料并不会因为化学反应而轻易消耗殆尽。

影响传感器寿命的因素：

1、极端温度可以影响传感器寿命。温度过低时，传感器的灵敏度会降低。也许传感器可以在-40℃的低温工作，但是对气体的灵敏度会大幅度下降(灵敏度甚至可能降低高达80％)，而且反应时间也会延长许多，另外，当温度降到-35℃以下时，电解质还有结冰的危险。

2、当气体浓度过高时，也有可能造成传感器性能下降。通常，电化传感器在测试时，极限气体浓度是其设计浓度的十倍。使用高质量催化剂的传感器应该可以承受这样的情况，并不会对其化学特性或长期性能造成损坏。而使用低质量催化剂的传感器则有可能造成损坏。

3、潮湿是对传感器影响最大的因素。电化传感器的理想工作环境应当是20℃，60％RH(相对湿度)。当环境湿度超过60％RH时，电解质会因为吸收水分而稀释。在极端情况下，电解质体积会增加2～3倍，很有可能造成电解质从传感器设备体通过接口渗漏。而当湿度低于60％RH时，电解质则有可能脱水。随着电解质脱水，设备反应时间也会显著延长。