Hva er en potensiometrisk sensor?
En potensiometrisk sensor er en type kjemisk sensor som brukes i en lang rekke industrielle prosesser for å bestemme den volumetriske tilstedeværelsen av en forbindelse basert på påvisning av ioniske atomer eller molekyler i forbindelsen som har en elektrisk ladning. Sensoren krever ikke en strøm av strøm, men bare at selve forbindelsen, enten det er væske eller gass, passerer mellom sensorenehetens elektroder. En av de vanligste potensiometriske sensorenhetene produsert fra og med 2011 er oksygenføleren integrert i biler, men det er mange andre bruksområder for teknologien.
Den grunnleggende funksjonen til et potensiometer som er kjernen i en potensiometrisk sensor er at en kjent spenning på en referanseelektrode brukes som sammenligning med en spenning som endres på en arbeidselektrode. Spenningsforskjellen oppstår når en fast elektrolyttforbindelse mellom de to elektrodene oppnår en elektrisk ladning når en væske eller gass i form av en ionisk leder passerer forbi den. Ladningsnivået brukes for å bestemme mengden av tilstedeværende ioner, og denne verdien kan deretter sammenlignes med forventede masseverdier og aktivere kontroller for å opprettholde en ønsket likevekttilstand.
Oksygenføler, også kjent som lambda-sonder, er inkludert i biler produsert i USA siden 1980 som en rutinemessig brukt potensiometrisk sensor, og er til stede for å sikre at kjøretøyene oppfyller forurensningskontrollstandarder i visse stater som California, og for å optimalisere ytelsen til motorer for drivstoffeffektivitet. De arbeider ved å måle mengden ionisert oksygen som er til stede i eksosstrømmen for en bil mens motoren går. Mikroprosessorer i kjøretøyet tar deretter denne verdien og sammenligner den med optimale verdier for avgasser. Der det er en variasjon i utgangen, kan datamaskinkontrollen justere kjøretøyets luft / drivstoffblanding og tenningstidspunkt for å sikre at det blir mer fullstendig forbrenning av drivstoff og redusert forurensning. Alle typer kjøretøy, enten de er drevet av diesel, bensin, etanol eller kombinasjoner av slikt drivstoff, bruker disse sensorene, og mer moderne versjoner av enhetene måler en rekke forskjellige avgasser utover bare oksygen.
Andre bruksområder for en potensiometrisk sensor inkluderer sporingsanalyse i analytisk kjemi helt ned til deler per billion og for å bestemme den polare mengden løsemidler som vann, alkohol og andre kjemikalier som brukes til å lage presise industriløsningsformler. Forskning fra 2011 har også ført til bruk av den potentiometriske sensoren i farmasøytisk analyse. De brukes til å oppdage bly- og overflateaktive stoffer i avløpsvannstrømmer fra renseanlegg, og av mange andre grunner i landbruks- og medisinsk felt, samt for miljøforurensningskontroll i en rekke bransjer. Ionmembranpotensiometriske sensorkonstruksjoner som brukes til å oppdage tungmetaller, for eksempel bly eller for å bestemme pH-nivået i jordprøver, kan gi resultater på 15 sekunder eller mindre og brukes gjentatte ganger i opptil fire måneder uten å forringe.