Hvad er en potentiometrisk sensor?
En potentiometrisk sensor er en type kemisk sensor, der bruges i en lang række industrielle processer til at bestemme den volumetriske tilstedeværelse af en forbindelse baseret på påvisning af ioniske atomer eller molekyler i forbindelsen, der bærer en elektrisk ladning. Sensoren kræver ikke en strøm af strøm, men blot at forbindelsen selv, hvad enten det er væske eller gas, passerer mellem sensorindretningens elektroder. En af de mest almindelige potentiometriske sensorenheder produceret i 2011 er iltføleren indbygget i biler, men der er mange andre anvendelser til teknologien.
Den grundlæggende funktion af et potentiometer, der er kernen i en potentiometrisk sensor, er, at en kendt spænding på en referenceelektrode bruges som sammenligning med en spænding, der ændrer sig på en arbejdselektrode. Spændingsforskellen opstår, når en fast elektrolytforbindelse mellem de to elektroder opnår en elektrisk ladning, når en væske eller gas i form af en ionisk leder passerer forbi den. Ladningsniveauet bruges til at bestemme mængden af tilstedeværende ioner, og denne værdi kan derefter sammenlignes med forventede masseværdier og aktivere kontroller for at opretholde en ønsket ligevægtstilstand.
Oxygenføler, også kendt som lambda-prober, er inkluderet i biler, der er produceret i USA siden 1980 som en rutinemæssigt anvendt potentiometrisk sensor, og er til stede for at sikre, at køretøjer opfylder forureningskontrolstandarder i visse stater som Californien, og for at optimere motorernes ydelse med hensyn til brændstofeffektivitet. De arbejder ved at måle den mængde ioniseret ilt, der er til stede i udstødningsstrømmen for en bil, mens motoren kører. Mikroprocessorer i køretøjet tager derefter denne værdi og sammenligner den med optimale værdier for udstødningsgasser. Hvor der er variation i output, kan computerstyringen justere køretøjets luft / brændstofblanding og tændings-timing for at sikre, at der er en mere fuldstændig forbrænding af brændstof og reduceret forurening. Alle typer køretøjer, uanset om de er drevet af dieselolie, benzin, ethanol eller kombinationer af sådanne brændstoffer, bruger disse sensorer, og mere moderne versioner af apparaterne måler en række forskellige udstødningsgasser bortset fra kun ilt.
Andre anvendelser til en potentiometrisk sensor inkluderer sporgasanalyse i analytisk kemi ned til dele pr. Billion og til bestemmelse af den polære mængde opløsningsmidler, såsom vand, alkohol og andre kemikalier, der bruges til at skabe præcise industrielle opløsningsformler. Forskning fra 2011 har også ført til brugen af den potentiometriske sensor i farmaceutisk analyse. De bruges til at detektere bly- og overfladeaktive stoffer i spildevandsstrømme fra rensningsanlæg og af mange andre grunde inden for landbrugs- og medicinsk område samt til miljøforureningskontrol i en række industrier. Ionmembranpotentiometriske sensorkonstruktioner, der bruges til at detektere tungmetaller, såsom bly eller til bestemmelse af pH-niveauet for jordprøver, kan give resultater på 15 sekunder eller mindre og gentagne gange bruges i op til fire måneder uden at nedbrydes.