Ideálna chemikália senzory sú prenosné, lacné a spoľahlivé zariadenia, ktoré reagujú s ideálnou a okamžitou selektivitou na konkrétny analyt v akomkoľvek preferovanom médiu, aby vytvorili merateľný výstupný signál pri akejkoľvek požadovanej koncentrácii analytu. Vo všeobecnosti sú tieto senzory zariadeniami (alebo) nástrojmi, ktoré rozhodujú o koncentrácii, detekovateľnej prítomnosti (alebo) množstve analytu. Zložitosť aplikácie chemického senzora je spojená s technickými zložitosťami spojenými s týmito stanoveniami a špecifickou povahou chemického materiálu, ktorý sa má analyzovať. Aspekty selektivity a citlivosti chemického snímania môžu byť ovplyvnené rozmerovými, fázovými a časovými aspektmi preferovaného stanovenia. Analyt môže byť dostupný v kvapalnej alebo tuhej fáze v rôznych rozmerových mierkach, ktoré sa pohybujú od objemových litrov po pikolitre. Tento článok poskytuje stručné informácie o a chemický senzor , jeho fungovanie a jeho aplikácie.
Čo je chemický senzor?
Senzor, ktorý sa používa na meranie a detekciu chemických veličín v analyte (zloženie, existencia určitého prvku (alebo) iónu, chemická aktivita, koncentrácia) na jeho premenu na elektronické údaje, je známy ako chemický senzor. Tieto senzory sa využívajú hlavne v nespočetných aplikáciách, ktoré zahŕňajú domáce detekčné systémy, zdravotníctvo, nanotechnológie a automobilový priemysel.
Štruktúra chemického senzora
Štruktúra chemického senzora je uvedená nižšie. Tento snímač je vyrobený z dvoch dôležitých komponentov; receptor alebo snímací materiál a prevodník. Snímací materiál interaguje s cieľovým analytom rôznymi spôsobmi v závislosti od typu senzora. Výsledkom tejto interakcie je transformácia vlastnosti materiálu, ako je elektrická vodivosť a hmotnosť.
Ďalším komponentom tohto snímača je prevodník , ktorý je zodpovedný za prevzatie chemických údajov o interakcii medzi receptorom a analytom a ich premenu na elektronický signál. Potom sa tieto údaje odovzdajú počítaču (alebo) mechanickému komponentu.
Chemický senzor pracuje na princípe elektrochemickej reakcie na premenu zloženia a koncentrácie organických a anorganických chemických zlúčenín na elektrické signály.
Obvod chemického senzora a jeho fungovanie
Tento obvod popisuje, ako funguje snímač oxidu uhoľnatého. Tento senzor má tri elektródy, ktoré sú ponorené do tekutého elektrolytu. Tieto tri elektródy sú hlavne pracovná elektróda, protielektróda a referenčná elektróda, ale najdôležitejšou elektródou je pracovná elektróda. Táto elektróda je vyrobená z platiny, ktorá je katalytickým kovom na oxid uhoľnatý, ktorý je podporovaný hydrofóbnou membránou prepúšťajúcou plyn. Plynný oxid uhoľnatý difunduje cez poréznu membránu a elektrochemicky sa oxiduje.
Elektróny zapojené do toku elektrochemickej reakcie z elektródy vytvárajú výstupný signál senzora. Referenčná elektróda poskytuje stabilný elektrochemický potenciál v elektrolyte. Táto elektróda je jednoducho chránená pred vystavením plynnému oxidu uhoľnatému, takže jej termodynamický potenciál je vždy podobný a zostáva stabilný. Okrem toho cez referenčnú elektródu nesmie prechádzať žiadny prúd. Na dokončenie obvodu elektrochemického článku je poskytnutá protielektróda.
Táto elektróda funguje iba ako druhý polčlánok a umožňuje elektrónom ísť do alebo preč z elektrolytu. Nižšie uvedený obvod riadi potenciál pracovnej elektródy a mení prúd signálu na napätie známe ako potenciostat. Prúd z WE (pracovná elektróda) sa mení na napätie cez operačný zosilňovač U2. Takže tento obvod udržuje napätie pracovnej elektródy na potenciáli predpätia (Vbias). Potenciál RE (referenčnej elektródy) sa porovnáva s konštantným vstupným napätím (Vbias). Operačný zosilňovač U1 v obvode generuje napätie na CE (protielektróde), ktoré je dostatočné na generovanie prúdu, ktorý je presne ekvivalentný a je opačný ako prúd pracovnej elektródy. Súčasne je možné udržiavať konštantné napätie medzi pracovnou elektródou a referenčnou elektródou.
Senzor oxidu uhoľnatého je tiež vybavený chemicky selektívnym filtrom, ktorý eliminuje potenciálne rušivé plyny predtým, ako sa dostanú k pracovnej elektróde. Ak chemicky selektívny filter funguje správne, chemický senzor bude mať menšiu odozvu na rušivé plyny. Vyššie vysvetlená technológia môže byť upravená tak, aby poskytovala senzory, ktoré reagujú na rôzne plyny. Takže to možno dosiahnuť rôznymi pracovnými elektródami, chemicky selektívnymi filtrami potenciálov predpätia.
Typy chemických senzorov
Existujú rôzne typy chemických senzorov, ktoré sú popísané nižšie.
Alkohol tester
Alkohol tester je chemický senzor používaný na odhad BAC (obsah alkoholu v krvi) zo vzorky dychu. Kedykoľvek ľudia pijú alkohol, potom vydýchnu určité množstvo molekúl alkoholu, ktoré je priamo úmerné množstvu, ktoré vypijú. Tento snímač je teda navrhnutý najmä na časté meranie BAC osoby, aby sa rozhodol, či riadi vozidlo bezpečne alebo nie. Akonáhle molekuly alkoholu interagujú cez receptor, potom sa stretnú s ďalšou chemickou látkou uzavretou v receptore, ako je kyselina sírová, dusičnan strieborný, voda a dvojchróman draselný. Keď sa rozpozná chemická nepodobnosť medzi dvoma komorami, môže sa generovať elektrický signál, ktorý je indikovaný cez ihlu alebo sito.
Senzor oxidu uhličitého
Senzor oxidu uhličitého je tiež známy ako a senzor CO2 ktorý sa používa na meranie plynu CO2. Spoločnými princípmi pre tento senzor sú infračervené plynové senzory a chemické plynové senzory. Meranie plynu CO2 je teda dôležité pri sledovaní kvality vzduchu v interiéri, funkcie pľúc vo forme kapnografového zariadenia a rôznych priemyselných oblastiach.
Detektor oxidu uhoľnatého
Detektor oxidu uhoľnatého je zariadenie používané na snímanie prítomnosti plynu CO, aby sa zabránilo otrave oxidom uhoľnatým. Plynný oxid uhoľnatý je bezfarebný plyn bez zápachu a chuti, ktorý vzniká čiastočným zapálením materiálov obsahujúcich uhlík. Vysoké hladiny tohto plynu môžu byť pre ľudí veľmi nebezpečné v závislosti od prítomného množstva a dĺžky expozície. Tieto detektory sú určené hlavne na meranie hladín CO prípadne a vydávajú poplach predtým, ako sa v okolí nahromadia nebezpečné úrovne CO, poskytujúc ľuďom dostatočné varovanie na bezpečné osvieženie priestoru alebo odchod.
Elektronický nos
An elektronický nos alebo e-nos je zariadenie používané na detekciu chutí alebo pachov. To je schopné reprodukovať ľudské zmysly pomocou senzorových polí a systémov rozpoznávania vzorov. Takže fázy procesu rozpoznávania súvisia s ľudským čuchom a vykonávajú sa na účely porovnávania, identifikácie, kvantifikácie a iných aplikácií, ako sú; ukladanie a získavanie údajov. Fázy procesu rozpoznávania sú podobné ľudskému čuchu a vykonávajú sa na identifikáciu, porovnanie, kvantifikáciu a ďalšie aplikácie vrátane ukladania a získavania údajov.
Nanorodičkový senzor oxidu zinočnatého
Senzor nanorodičiek oxidu zinočnatého (ZnO nanorodičkový senzor) je optické alebo elektronické zariadenie používané na detekciu prítomnosti tekutých molekúl alebo určitých plynov v okolitej atmosfére. Tento chemický senzor využíva vylepšenú povrchovú plochu pre všetky nano-veľkosti materiálov, ako sú ZnO nanorody. Absorpciu molekúl na nanorúdkach možno zistiť prostredníctvom rozdielov vo vlastnostiach nanorútok, ako je fotoluminiscencia, frekvencia vibrácií, elektrická vodivosť, hmotnosť atď. plynu.
Potenciometrický snímač
Potenciometrický senzor je druh chemického senzora, ktorý sa používa na zistenie analytickej koncentrácie niektorých zložiek v roztoku analyzovaného plynu (alebo). Tento senzor meria elektrický potenciál elektródy, keď nie je prítomné žiadne napätie. Tento senzor má v porovnaní s konvenčnými analytickými prístrojmi mnoho výhod, ako je jednoduchosť a nákladová efektívnosť. Takže tieto senzory môžu byť použité v rôznych oblastiach, ako sú potraviny, zdravotníctvo, poľnohospodárstvo, monitorovanie kvality potravín, monitorovanie kvality vody, monitorovanie zdravia, monitorovanie životného prostredia atď.
Vodíkový senzor
Vodíkový senzor je typ senzora; používa sa na detekciu prítomnosti plynného vodíka v rôznych oblastiach. Tieto senzory sú lacné, odolné, kompaktné a veľmi jednoduché na údržbu v porovnaní s inými plynovými senzormi. Vodík je bezfarebný plyn bez chuti a zápachu. Tento senzor sa musí použiť na detekciu obsahu vodíka v prostredí a monitorovanie úniku plynu. Tento senzor sa používa v detektoroch vodíkových plynov na detekciu úniku plynu.
Fluorescenčný chloridový senzor
Fluorescenčný chloridový senzor je typ chemického senzora používaného na chemickú analýzu, na meranie transportu chloridov cez bunkové membrány s cieľom upraviť objem bunky, rovnováhu náboja, excitabilitu membrány a pokojový potenciál. Používajú sa hlavne na diagnostiku cystickej fibrózy. Objavy účasti chloridu (Cl-) vo fyziologických procesoch stimulujú intracelulárne merania Cl- v živých bunkách a vývoj fluorescenčných nástrojov.
Rozdiel B/W chemický senzor a biosenzor
Rozdiel medzi chemickými senzormi a biosenzormi zahŕňa nasledovné.
| Chemický senzor | Biosenzor |
| Chemický senzor je analyzátor. | A biosenzor je analytické zariadenie, |
| Používa sa na premenu chemického signálu na elektrický. | Používa sa na detekciu chemickej látky, ktorá spája biologickú zložku prostredníctvom fyzikálno-chemického detektora. |
| Tento senzor používa receptor a prevodník. | Tento senzor využíva biologické a fyzikálne komponenty. |
| Chemické senzory merajú a charakterizujú chemické zlúčeniny. | Biosenzory merajú a charakterizujú organické materiály. |
| Príklady chemických senzorov sú; dychové analyzátory, elektrochemické plynové senzory a senzory oxidu uhoľnatého. | Príklady biosenzorov sú; Tehotenské testy a senzory na monitorovanie glukózy. |
| Tieto senzory sa používajú pri monitorovaní životného prostredia, potravinárskom priemysle, ťažobnom priemysle, lekárskej detekcii, obrannej bezpečnosti, bioinžinierstve atď. | Biosenzory sa používajú na monitorovanie chorôb, detekciu znečisťujúcich látok, objavovanie liekov, mikroorganizmov spôsobujúcich choroby atď. |
Výhody nevýhody
Medzi výhody chemických senzorov patria nasledujúce.
- Chemický senzor poskytuje rýchlu odozvu na rôzne plyny a výpary.
- Tieto sú cenovo dostupné.
- Chemické senzory sú veľmi jednoduché na používanie a prenosné
- Tieto nie sú drahé.
Nevýhody chemického senzora zahŕňajú nasledujúce.
- Tieto snímače sú úzke (alebo) ich teplotný rozsah je obmedzený.
- Tento snímač nemôže spĺňať všetky požiadavky ekologického monitorovania.
- Má obmedzenú trvanlivosť.
Aplikácie chemických senzorov
The aplikácie chemických senzorov zahŕňajú nasledujúce.
- Chemické senzory majú významné uplatnenie v lekárskej detekcii, monitorovaní životného prostredia v potravinárskom priemysle, bioinžinierstve, obrannej bezpečnosti a ťažobnom priemysle.
- Aplikácie chemických senzorov zahŕňajú hlavne bezpečnosť, kritickú starostlivosť, priemyselnú hygienu, kontroly kvality produktov, kontroly procesov atď.
- Tento senzor pomáha merať a detegovať chemické vlastnosti v rámci analytu.
- Používajú sa v medicíne, domácej bezpečnosti, znečistení životného prostredia atď.
- Chemické snímanie sa používa v širokej škále disciplín ako; elektrochemická analýza, biomedicínske meranie, monitorovanie znečistenia a priemyselná kontrola.
- Tieto senzory majú rôzne aplikácie na monitorovanie znečistenia a detekcie kontaminantov.
Viac chemických senzorov a ich prepojení nájdete v tomto;
- Senzor metánových plynov MQ4.
- Senzor vodíkových plynov MQ8.
Toto je teda prehľad chemikálií senzor, štruktúra, práca g, obvod, typy, rozdiely, výhody, nevýhody a aplikácie. Tieto senzory sú zariadenia, ktoré sa používajú na konverziu chemického signálu na analytický. Tu môže byť chemický signál vytvorený prostredníctvom selektívnej interakcie medzi snímacím materiálom umiestneným v senzore a cieľovým analytom. Príklady chemických senzorov sú; Detektory oxidu uhoľnatého, glukózové detektory, komáre, tehotenské testy atď. Tu je pre vás otázka, čo je to biosenzor?
