Ideální chemikálie senzory jsou přenosná, levná a spolehlivá zařízení, která reagují s ideální a okamžitou selektivitou na konkrétní analyt v libovolném preferovaném médiu, aby generovaly měřitelný výstupní signál při jakékoli požadované koncentraci analytu. Obecně jsou tyto senzory zařízení (nebo) nástroje, které rozhodují o koncentraci, detekovatelné přítomnosti (nebo) množství analytu. Složitost použití chemického senzoru je spojena s technickými složitostmi spojenými s těmito stanoveními a specifickou povahou chemického materiálu, který má být analyzován. Aspekty selektivity a citlivosti chemického snímání mohou být ovlivněny rozměrovými, fázovými a časovými aspekty preferovaného stanovení. Analyt může být dostupný v kapalné nebo pevné fázi v různých rozměrových měřítcích, které se pohybují od objemových litrů po pikolitry. Tento článek poskytuje stručné informace o a chemický senzor , jeho fungování a jeho aplikace.
Co je chemický senzor?
Senzor, který se používá k měření a detekci chemických veličin v analytu (složení, existence určitého prvku (nebo) iontu, chemická aktivita, koncentrace) za účelem jeho přeměny na elektronická data, je známý jako chemický senzor. Tyto senzory se používají hlavně v nesčetných aplikacích, které zahrnují domácí detekční systémy, lékařství, nanotechnologie a automobilový průmysl.
Struktura chemického senzoru
Struktura chemického senzoru je uvedena níže. Tento snímač se skládá ze dvou důležitých komponent; receptor nebo snímací materiál & převodník. Snímací materiál interaguje s cílovým analytem různými způsoby v závislosti na typu senzoru. Výsledkem této interakce je transformace vlastnosti materiálu, jako je elektrická vodivost a hmotnost.
Další součástí tohoto snímače je převodník , který je zodpovědný za přijímání chemických dat o interakci mezi receptorem a analytem a jejich přeměnu na elektronický signál. Poté jsou tato data předána počítači (nebo) mechanické součásti.
Chemický senzor pracuje na principu elektrochemické reakce, která převádí složení a koncentraci organických a anorganických chemických sloučenin na elektrické signály.
Chemický senzorový obvod a jeho funkce
Tento obvod popisuje, jak funguje senzor oxidu uhelnatého. Tento senzor má tři elektrody, které jsou ponořeny do kapalného elektrolytu. Tyto tři elektrody jsou hlavně pracovní elektroda, protielektroda a referenční elektroda, ale nejdůležitější elektrodou je pracovní elektroda. Tato elektroda je vyrobena z platiny, která je katalytickým kovem pro oxid uhelnatý a je opatřena hydrofobní membránou propustnou pro plyny. Plynný oxid uhelnatý difunduje přes porézní membránu a je elektrochemicky oxidován.
Elektrony zapojené do toku elektrochemické reakce z elektrody vytvářejí výstupní signál senzoru. Referenční elektroda poskytuje stabilní elektrochemický potenciál v elektrolytu. Tato elektroda je chráněna jednoduše před vystavením plynnému oxidu uhelnatému, takže její termodynamický potenciál je vždy podobný a zůstává stabilní. Kromě toho není dovoleno, aby přes referenční elektrodu procházel žádný proud. Pro dokončení obvodu elektrochemického článku je k dispozici protielektroda.
Tato elektroda funguje pouze jako druhý půlčlánek a nechává elektrony jít do nebo pryč z elektrolytu. Níže uvedený obvod řídí potenciál pracovní elektrody a mění proud signálu na napětí známé jako potenciostat. Proud z WE (pracovní elektrody) se změní na napětí přes operační zesilovač U2. Tento obvod tedy udržuje napětí pracovní elektrody na potenciálu předpětí (Vbias). Potenciál RE (referenční elektrody) je porovnán s konstantním vstupním napětím (Vbias). Operační zesilovač U1 v obvodu generuje napětí na CE (protielektrodě), které je dostatečné pro generování proudu, který je přesně ekvivalentní a obrácený k proudu pracovní elektrody. Současně lze udržovat konstantní napětí mezi pracovní elektrodou a referenční elektrodou.
Senzor oxidu uhelnatého je také vybaven chemicky selektivním filtrem, který eliminuje potenciálně rušivé plyny předtím, než se dostanou k pracovní elektrodě. Pokud chemicky selektivní filtr funguje správně, chemický senzor bude mít menší odezvu na rušivé plyny. Výše vysvětlenou technologii lze upravit tak, aby poskytovala senzory, které reagují na různé plyny. Toho lze tedy dosáhnout různými pracovními elektrodami, chemicky selektivními filtry potenciálů zkreslení.
Typy chemických senzorů
Existují různé typy chemických senzorů, které jsou popsány níže.
Alkohol tester
Alkohol tester je chemický senzor používaný k odhadu BAC (obsah alkoholu v krvi) ze vzorku dechu. Kdykoli lidé pijí alkohol, vydechují určité množství molekul alkoholu, které je přímo úměrné množství, které vypijí. Tento senzor je tedy navržen zejména k častému měření BAC osoby, aby se rozhodl, zda řídí vozidlo bezpečně nebo ne. Jakmile molekuly alkoholu interagují přes receptor, pak se setkají s jednou další chemickou látkou uzavřenou v receptoru, jako je kyselina sírová, dusičnan stříbrný, voda a dichroman draselný. Když je rozpoznána chemická odlišnost mezi dvěma komorami, může být generován elektrický signál, který je indikován prostřednictvím jehly nebo stínítka.
Senzor oxidu uhličitého
Senzor oxidu uhličitého je také známý jako a senzor CO2 který se používá pro měření plynu CO2. Společnými principy pro tento senzor jsou infračervené plynové senzory a chemické senzory plynů. Měření plynu CO2 je tedy významné při sledování kvality vnitřního vzduchu, funkce plic ve formě kapnografu a různých průmyslových oblastech.
Detektor oxidu uhelnatého
Detektor oxidu uhelnatého je zařízení používané ke snímání přítomnosti plynu CO, aby se zabránilo otravě oxidem uhelnatým. Oxid uhelnatý je bezbarvý plyn bez zápachu a chuti, který vzniká částečným zapálením materiálů obsahujících uhlík. Vysoké hladiny tohoto plynu mohou být pro člověka velmi nebezpečné v závislosti na jeho množství a délce expozice. Tyto detektory jsou určeny hlavně k měření úrovní CO, případně k vyhlášení poplachu před tím, než se v okolí nahromadí nebezpečné úrovně CO, poskytující lidem dostatečné varování, aby bezpečně osvěžili oblast nebo opustili.
Elektronický nos
An elektronický nos nebo e-nos je zařízení používané pro detekci chutí nebo pachů. To je schopno reprodukovat lidské smysly pomocí senzorových polí a systémů rozpoznávání vzorů. Takže fáze rozpoznávacího procesu souvisejí s lidským čichem a jsou prováděny pro, srovnávání, identifikaci, kvantifikaci a další aplikace jako; ukládání a vyhledávání dat. Fáze procesu rozpoznávání jsou podobné lidskému čichu a jsou prováděny pro identifikaci, srovnání, kvantifikaci a další aplikace, včetně ukládání a vyhledávání dat.
Nanorodový senzor oxidu zinečnatého
Senzor nanorodek oxidu zinečnatého (ZnO nanorod senzor) je optické nebo elektronické zařízení používané k detekci přítomnosti molekul kapaliny nebo určitých plynů v okolní atmosféře. Tento chemický senzor využívá vylepšenou povrchovou plochu pro všechny nano-materiály, jako jsou nanorody ZnO. Absorpci molekul na nanotyčinkách lze detekovat prostřednictvím rozdílů ve vlastnostech nanotyček, jako je fotoluminiscence, frekvence vibrací, elektrická vodivost, hmotnost atd. Nejjednodušší a nejoblíbenější metodou je procházet elektrickým proudem skrz nanorody a sledovat jeho změny při vystavení plyn.
Potenciometrické čidlo
Potenciometrický senzor je druh chemického senzoru, který se používá ke zjištění analytické koncentrace některých složek v roztoku analytu (nebo plynu). Tento senzor měří elektrický potenciál elektrody, když není přítomno žádné napětí. Tento senzor má mnoho výhod, jako je jednoduchost a nákladová efektivita ve srovnání s konvenčními analytickými přístroji. Tyto senzory lze tedy použít v různých oblastech, jako je potravinářství, zdravotnictví, zemědělství, monitorování kvality potravin, monitorování kvality vody, monitorování zdraví, monitorování životního prostředí atd.
Vodíkový senzor
Vodíkový senzor je druh senzoru; používá se k detekci přítomnosti plynného vodíku v různých oblastech. Tyto senzory jsou levné, odolné, kompaktní a velmi jednoduché na údržbu ve srovnání s jinými senzory plynu. Vodík je bezbarvý plyn bez chuti a zápachu. Tento senzor musí být použit pro detekci obsahu vodíku v prostředí a monitorování úniku plynu. Tento senzor se používá v detektorech vodíkových plynů k detekci úniku plynu.
Fluorescenční chloridový senzor
Fluorescenční chloridový senzor je typ chemického senzoru používaného pro chemickou analýzu, k měření transportu chloridů přes buněčné membrány za účelem úpravy objemu buňky, rovnováhy náboje, dráždivosti membrány a klidového potenciálu. Ty se také používají hlavně pro diagnostiku cystické fibrózy. Objevy podílu chloridů (Cl−) ve fyziologických procesech stimulují intracelulární měření Cl− v živých buňkách a vývoj fluorescenčních nástrojů.
Rozdíl B/W chemický senzor a biosenzor
Rozdíl mezi chemickými senzory a biosenzory zahrnuje následující.
| Chemický senzor | Biosenzor |
| Chemický senzor je analyzátor. | A biosenzor je analytické zařízení, |
| Slouží k převodu chemického signálu na elektrický. | Používá se k detekci chemické látky, která spojuje biologickou složku prostřednictvím fyzikálně-chemického detektoru. |
| Tento senzor používá receptor a převodník. | Tento senzor využívá biologické a fyzikální komponenty. |
| Chemické senzory měří a charakterizují chemické sloučeniny. | Biosenzory měří a charakterizují organické materiály. |
| Příklady chemických senzorů jsou; dechové analyzátory, elektrochemické senzory plynů a senzory oxidu uhelnatého. | Příklady biosenzorů jsou; Těhotenské testy a senzory pro monitorování glukózy. |
| Tyto senzory se používají v monitorování životního prostředí, potravinářském průmyslu, těžebním průmyslu, lékařské detekci, bezpečnosti obrany, bioinženýrství atd. | Biosenzory se používají pro monitorování onemocnění, detekci znečišťujících látek, objevování léků, mikroorganismů způsobujících onemocnění atd. |
Výhody nevýhody
Mezi výhody chemických senzorů patří následující.
- Chemický senzor poskytuje rychlou odezvu na různé plyny a páry.
- Tyto jsou cenově dostupné.
- Chemické senzory jsou velmi snadno použitelné a přenosné
- Ty nejsou drahé.
Mezi nevýhody chemického senzoru patří následující.
- Tyto snímače jsou úzké (nebo) jejich teplotní rozsah je omezený.
- Tento senzor nemůže splnit všechny požadavky ekologického monitorování.
- Má omezenou trvanlivost.
Aplikace chemických senzorů
The aplikace chemických senzorů zahrnout následující.
- Chemické senzory mají významné aplikace v lékařské detekci, monitorování životního prostředí v potravinářském průmyslu, bioinženýrství, obranné bezpečnosti a těžebním průmyslu.
- Aplikace chemických senzorů zahrnují především bezpečnost, kritickou péči, průmyslovou hygienu, kontroly kvality produktů, řízení procesů atd.
- Tento senzor pomáhá měřit a detekovat chemické vlastnosti v analytu.
- Používají se v lékařství, zabezpečení domova, znečištění životního prostředí atd.
- Chemické snímání se používá v celé řadě oborů, jako je; elektrochemická analýza, biomedicínská měření, monitorování znečištění a průmyslová kontrola.
- Tyto senzory mají různé aplikace pro monitorování znečištění a detekce kontaminantů.
Více chemických senzorů a jejich rozhraní naleznete v tomto článku;
- Senzor metanu MQ4.
- Vodíkový senzor MQ8.
Toto je tedy přehled chemické látky senzor, struktura, prac g, obvod, typy, rozdíly, výhody, nevýhody a aplikace. Tyto senzory jsou zařízení sloužící k převodu chemického signálu na analytický. Zde může být chemický signál vytvořen prostřednictvím selektivní interakce mezi snímacím materiálem umístěným v senzoru a cílovým analytem. Příklady chemických senzorů jsou; Detektory oxidu uhelnatého, Detektory glukózy, Mosquito, Těhotenské testy atd. Zde je pro vás otázka, co je to biosenzor?
