Ideel kemikalie sensorer er bærbare, billige og idiotsikre enheder, der reagerer med ideel og øjeblikkelig selektivitet på en bestemt analyt i et hvilket som helst foretrukket medium for at generere et målbart udgangssignal ved enhver påkrævet analytkoncentration. Generelt er disse sensorer enheder (eller) instrumenter, der bestemmer koncentrationen, påviselig tilstedeværelse (eller) analytmængde. Den kemiske sensors anvendelseskompleksitet er forbundet med de tekniske kompleksiteter forbundet med disse bestemmelser og den specifikke karakter af det kemiske materiale, der skal analyseres. Selektivitets- og følsomhedsaspekterne af kemisk sensing kan påvirkes af dimensions-, fase- og tidsmæssige aspekter af den foretrukne bestemmelse. Analytten kan være tilgængelig i en flydende eller fast fase på forskellige dimensionelle skalaer, der spænder fra bulk-liter til picoliter. Denne artikel giver kort information om en kemisk sensor , dets virkemåde og dets applikationer.
Hvad er en kemisk sensor?
En sensor, der bruges til at måle og detektere kemiske mængder i en analyt (sammensætning, eksistens af et bestemt element (eller) ion, kemisk aktivitet, koncentration) for at konvertere det til elektroniske data er kendt som en kemisk sensor. Disse sensorer bruges hovedsageligt i utallige applikationer, som omfatter hjemmedetektionssystemer, medicinsk, nanoteknologi og bilindustrien.
Kemisk sensorstruktur
Den kemiske sensorstruktur er vist nedenfor. Denne sensor er lavet med to væsentlige komponenter; receptoren eller følematerialet og transduceren. Det følende materiale interagerer med målanalytten på forskellige måder baseret på typen af sensor. Resultatet af denne interaktion er transformationen af en materiel egenskab som elektrisk ledningsevne og masse.
Den næste komponent i denne sensor er transducer , som er ansvarlig for at tage de kemiske data om interaktionen mellem receptoren og analytten og ændre den til et elektronisk signal. Derefter gives disse data til en computer (eller) en mekanisk komponent.
Den kemiske sensor arbejder efter princippet om elektrokemisk reaktion for at omdanne sammensætningen og koncentrationen af organiske og uorganiske kemiske forbindelser til elektriske signaler.
Kemisk sensorkredsløb og dets funktion
Dette kredsløb beskriver, hvordan kuliltesensoren fungerer. Denne sensor har tre elektroder, som er nedsænket i en flydende elektrolyt. Disse tre elektroder er hovedsageligt arbejdselektroden, modelektroden og referenceelektroden, men den vigtigste elektrode er arbejdselektroden. Denne elektrode er lavet af platin, som er et katalytisk metal til carbonmonoxid bakket op af en gasgennemtrængelig, men hydrofob membran. Kulmonoxidgassen diffunderer gennem den porøse membran og oxideres elektrokemisk.
Elektronerne involveret i strømmen af elektrokemisk reaktion fra elektroden producerer udgangssignalet fra sensoren. Referenceelektroden giver et stabilt elektrokemisk potentiale i elektrolytten. Denne elektrode er simpelthen beskyttet mod udsættelse for kuliltegas, således at dens termodynamiske potentiale altid er ens og forbliver stabil. Derudover tillades ingen strøm at flyde gennem referenceelektroden. En modelektrode er tilvejebragt for at fuldende det elektrokemiske cellekredsløb.
Denne elektrode fungerer kun som den anden halvcelle og lader elektroner gå ind i eller væk fra elektrolytten. Nedenstående kredsløb styrer arbejdselektrodepotentialet og ændrer signalstrømmen til en spænding kendt som en potentiostat. Strømmen fra WE (arbejdselektroden) ændres til en spænding gennem U2 op-amp. Så dette kredsløb opretholder arbejdselektrodespændingen ved forspændingspotentialet (Vbias). RE (referenceelektrode) potentialet sammenlignes med den konstante indgangsspænding (Vbias). U1 op-amp i kredsløbet genererer en spænding ved CE (modelektroden), som er tilstrækkelig til at generere en strøm, der er nøjagtigt ækvivalent og omvendt til arbejdselektrodestrømmen. Samtidig kan en konstant spænding opretholdes mellem arbejdselektroden og referenceelektroden.
Kuliltesensoren er også udstyret gennem et kemisk selektivt filter, som eliminerer potentielt forstyrrende gasser, før de ankommer til arbejdselektroden. Hvis det kemisk selektive filter fungerer korrekt, vil kemikaliesensoren reagere mindre på forstyrrende gasser. Teknologien forklaret ovenfor kan modificeres til at give sensorer, der reagerer på de forskellige gasser. Så dette kan opnås med forskellige arbejdselektroder, kemisk selektive filtre forspændingspotentialer.
Kemiske sensortyper
Der er forskellige typer kemiske sensorer, som diskuteres nedenfor.
Alkometer
En alkometer er en kemisk sensor, der bruges til at estimere BAC (alkoholindhold i blodet) fra en udåndingsprøve. Når folk drikker alkohol, udånder de en vis mængde alkoholmolekyler, som er direkte proportional med den mængde, de drikker. Så denne sensor er designet specielt til at måle en persons BAC ofte for at afgøre, om de kører et køretøj sikkert eller ej. Når molekylerne af alkohol interagerer gennem receptoren, støder de på endnu et kemisk stof indesluttet i receptoren som svovlsyre, sølvnitrat, vand og kaliumdichromat. Når den kemiske ulighed mellem de to kamre genkendes, kan et elektrisk signal genereres og indikeres gennem dens nål eller skærm.
Kuldioxid sensor
En kuldioxidsensor er også kendt som en CO2 sensor som bruges til måling af CO2-gas. De fælles principper for denne sensor er infrarøde gassensorer og kemiske gassensorer. Så måling af CO2-gas er vigtig for at observere indendørs luftkvalitet, lungens funktion i kapnografenhedens form og forskellige industriområder.
Kulilte detektor
En carbonmonoxiddetektor er en enhed, der bruges til at registrere tilstedeværelsen af CO-gas for at undgå forgiftning af carbonmonoxid. Kuliltegas er en farveløs, lugtfri og smagløs gas, der produceres ved delvis antændelse af kulstofholdige materialer. Høje niveauer af denne gas kan være meget farlige for mennesker baseret på den tilstedeværende mængde og eksponeringslængden. Disse detektorer er hovedsageligt designet til at måle niveauerne af CO til sidst og give en alarm, før farlige CO-niveauer opbygges i omgivelserne, hvilket giver folk tilstrækkelig advarsel til at opfriske området sikkert eller forlade det.
Elektronisk næse
An elektronisk næse eller e-næse er en enhed, der bruges til at detektere smag eller lugt. Dette er i stand til at gengive menneskelige sanser med sensor-arrays og mønstergenkendelsessystemer. Så stadierne i genkendelsesprocessen er relateret til menneskelig lugte og udføres til, sammenligning, identifikation, kvantificering og andre applikationer som; datalagring og hentning. Stadierne i genkendelsesprocessen ligner menneskelig lugte og udføres til identifikation, sammenligning, kvantificering og andre applikationer, herunder datalagring og -hentning.
Zinkoxid nanorodsensor
En zinkoxid nanorodsensor (ZnO nanorodsensor) er en optisk eller elektronisk enhed, der bruges til at detektere tilstedeværelsen af flydende molekyler eller visse gasser i den omgivende atmosfære. Denne kemiske sensor udnytter forbedret overfladeareal til alle materialer i nanostørrelse som ZnO nanorods. Molekyleabsorption på nanoroderne kan detekteres gennem forskelle i nanorods' egenskaber, såsom fotoluminescens, vibrationsfrekvens, elektrisk ledningsevne, masse osv. Den enkleste og mest populære metode er at lede elektrisk strøm gennem nanoroderne og overvåge dens ændringer ved eksponering for gas.
Potentiometrisk sensor
En potentiometrisk sensor er en slags kemisk sensor, der bruges til at finde ud af den analytiske koncentration af nogle komponenter i analytgassen (eller) opløsningen. Denne sensor måler det elektriske potentiale af en elektrode, når der ikke er nogen spænding til stede. Denne sensor har mange fordele som enkelhed og omkostningseffektivitet sammenlignet med konventionelle analyseinstrumenter. Så disse sensorer kan bruges på forskellige områder som fødevarer, sundhedspleje, landbrug, fødevarekvalitetsovervågning, vandkvalitetsovervågning, sundhedsovervågning, miljøovervågning osv.
Brint sensor
En brintsensor er en type sensor; bruges til at detektere tilstedeværelsen af brintgas i forskellige områder. Disse sensorer er billige, holdbare, kompakte og meget enkle at vedligeholde sammenlignet med andre gassensorer. Brint er farveløs, smagløs og en lugtfri gas. Denne sensor skal bruges til at detektere brintindholdet i miljøet og overvåge gaslækage. Denne sensor bruges i brintgasdetektorer til at detektere gaslækager.
Fluorescerende kloridsensor
Den fluorescerende chloridsensor er en type kemisk sensor, der bruges til kemisk analyse, til at måle chloridtransport over cellemembraner for at justere cellevolumen, ladningsbalance, membranexcitabilitet og hvilepotentiale. Disse bruges også hovedsageligt til diagnosen cystisk fibrose. Opdagelserne af klorid (Cl−)-deltagelse inden for fysiologiske processer stimulerer de intracellulære Cl−-målinger i levende celler og udviklingen af fluorescerende værktøjer.
Forskel S/H Kemisk Sensor og Biosensor
Forskellen mellem kemiske sensorer og biosensorer omfatter følgende.
| Kemisk sensor | Biosensor |
| En kemisk sensor er en analysator. | EN biosensor er en analytisk enhed, |
| Det bruges til at konvertere et kemisk signal til et elektrisk. | Det bruges til at detektere et kemisk stof, der sammensmelter en biologisk komponent gennem en fysisk-kemisk detektor. |
| Denne sensor bruger en receptor og en transducer. | Denne sensor bruger biologiske og fysiske komponenter. |
| Kemiske sensorer måler og karakteriserer kemiske forbindelser. | Biosensorer måler og karakteriserer organiske materialer. |
| Eksempler på kemiske sensorer er; alkometer, elektrokemiske gassensorer og kuliltesensorer. | Eksempler på biosensorer er; Graviditetstest og glukoseovervågningssensorer. |
| Disse sensorer bruges i miljøovervågning, fødevareindustrien, mineindustrien, medicinsk detektion, forsvarssikkerhed, bioteknik mv. | Biosensorer bruges til sygdomsovervågning, påvisning af forurenende stoffer, opdagelse af lægemidler, sygdomsfremkaldende mikroorganismer osv. |
Fordele ulemper
Fordelene ved kemiske sensorer omfatter følgende.
- Den kemiske sensor giver hurtige reaktioner på forskellige gasser og dampe.
- Disse er overkommelige.
- Kemiske sensorer er meget enkle at bruge og bærbare
- Disse er ikke dyre.
Ulemperne ved en kemisk sensor omfatter følgende.
- Disse sensorer er smalle (eller) deres temperaturområde er begrænset.
- Denne sensor kan ikke opfylde alle økologiske overvågningsbehov.
- Den har en begrænset holdbarhed.
Anvendelse af kemiske sensorer
Det anvendelser af kemiske sensorer omfatte følgende.
- Kemiske sensorer har betydelige anvendelser inden for medicinsk detektion, miljøovervågning i fødevareindustrien, bioteknik, forsvarssikkerhed og mineindustrien.
- De kemiske sensorapplikationer omfatter hovedsageligt sikkerhed, kritisk pleje, industriel hygiejne, produktkvalitetskontrol, proceskontrol osv.
- Denne sensor hjælper med at måle og detektere kemiske kvaliteter i en analyt.
- Disse bruges i medicin, hjemmesikkerhed, miljøforurening osv.
- Kemisk sensing bruges i en lang række discipliner som; elektrokemisk analyse, biomedicinsk måling, forureningsovervågning & industriel kontrol.
- Disse sensorer har forskellige applikationer til at overvåge forurening og påvisning af forurenende stoffer.
Se venligst dette for flere kemiske sensorer og deres grænseflader;
- MQ4 metangassensor.
- MQ8 brintgassensor.
Dette er således en oversigt over et kemikalie sensor, struktur, arbejde g, kredsløb, typer, forskelle, fordele, ulemper og anvendelser. Disse sensorer er enheder, der bruges til at konvertere et kemisk signal til et analytisk. Her kan det kemiske signal dannes gennem en selektiv interaktion mellem et følemateriale placeret i sensoren og en målanalyt. Eksempler på kemiske sensorer er; Kulilte detektorer, Glukosedetektorer, Mygge, Graviditetstests osv. Her er et spørgsmål til dig, hvad er en biosensor?
