Vad är en potentiometrisk sensor?
En potentiometrisk sensor är en typ av kemisk sensor som används i en mängd olika industriella processer för att bestämma den volymetriska närvaron av en förening baserad på detektion av joniska atomer eller molekyler i föreningen som har en elektrisk laddning. Sensorn kräver inte ett flöde av ström, utan bara att föreningen själv, vare sig det är vätska eller gas, passerar mellan sensorns elektroder. En av de vanligaste potentiometriska sensorenheterna som tillverkats från och med 2011 är syresensorn integrerad i bilar, men det finns många andra användningsområden för tekniken.
Den grundläggande funktionen hos en potentiometer som är hjärtat i en potentiometrisk sensor är att en känd spänning på en referenselektrod används som en jämförelse med en spänning som ändras på en arbetselektrod. Spänningsskillnaden inträffar när en fast elektrolytförening mellan de två elektroderna erhåller en elektrisk laddning när en vätska eller gas i form av en jonledare passerar förbi den. Laddningsnivån används för att bestämma mängden närvarande joner, och detta värde kan sedan jämföras mot förväntade massvärden och aktivera kontroller för att bibehålla ett önskat jämviktstillstånd.
Syregivare, även kända som lambdasonder, har inkluderats i bilar som tillverkats i USA sedan 1980 som en rutinmässigt använd potentiometrisk sensor, och finns närvarande för att säkerställa att fordonen uppfyller föroreningsregler i vissa stater som Kalifornien, och för att optimera motorernas prestanda för bränsleeffektivitet. De arbetar genom att mäta mängden joniserat syre som finns i avgasströmmen för en bil medan motorn är igång. Mikroprocessorer i fordonet tar sedan detta värde och jämför det med optimala värden för avgaser. Där det finns variationer i utgången, kan datorkontrollen justera fordonets luft / bränsleblandning och tändningstidpunkt för att säkerställa en mer fullständig förbränning av bränsle och minskad förorening. Alla typer av fordon, oavsett om de drivs med dieselbränsle, bensin, etanol eller kombinationer av sådana bränslen, använder sig av dessa sensorer, och mer moderna versioner av enheterna mäter en rad olika avgaser bortsett från bara syre.
Andra användningar för en potentiometrisk sensor inkluderar spårgasanalys i analytisk kemi ner till delar per biljon och för att bestämma den polära mängden lösningsmedel såsom vatten, alkohol och andra kemikalier som används för att skapa exakta formler för industriell lösning. Forskning från och med 2011 har också lett till användningen av den potentiometriska sensorn i farmaceutisk analys. De används för att upptäcka bly- och ytaktiva ämnen i avloppsvattenströmmar från rensningsanläggningar och av många andra skäl inom jordbruks- och medicinska områden, samt för miljöföroreningar i en rad industrier. Jonmembranpotentiometriska sensorkonstruktioner som används för att upptäcka tungmetaller, såsom bly eller för att bestämma pH-nivån för jordprover, kan ge resultat på 15 sekunder eller mindre och kan upprepade gånger användas i upp till fyra månader utan att försämras.