电化学气体传感器的优缺点

电化学气体传感器是一种验证技术，可以追溯到20世纪50年代，它是为氧气监测而开发的。该技术的第一个应用是葡萄糖生物传感器，用于测量葡萄糖中的氧气消耗。在接下来的几十年里，该技术取得了进展，使传感器能够小型化和检测各种目标气体。

随着无处不在的传感器的出现，许多行业都有无数感器应用程序，如汽车空气质量监测或电子鼻。法律、法规和安全标准对新应用程序和现有应用程序的要求比过去更具挑战性。换句话说，未来的气体传感系统必须准确测量低浓度，选择目标气体，提供一致的性能，始终保持安全可靠的运行。

电化学气体传感器的优缺点

电化学气体传感器BZW50-15的普及可归因于其线性输出、低功率要求和良好的分辨率。此外，目标气体的已知浓度一旦校准，测量的可重复性和准确性也很好。这些传感器可以为特定的气体类型提供良好的选择。

工业应用，如工人安全有毒气体检测，由于电化学传感器的诸多优点，率先使用电化学传感器。这些传感器的经济运行支持区域有毒气体监测系统的部署，以确保采矿、化工、沼气厂、食品生产、医药等行业员工的安全和环境条件。

虽然传感器技术本身在不断进步，但自电化学气体传感器早期以来，其基本工作原理和缺点没有改变。一般来说，电化学传感器的保质期有限，通常为6个月至1年。传感器老化对其长期性能也有很大影响。传感器制造商通常指定传感器的灵敏度每年可漂移20%。此外，即使目标气体的选择性显著提高，传感器仍会受到其他气体交叉敏感性的影响，从而增加干扰测量和错误读数的机会。它们也与温度有关，必须补偿内部温度。

技术挑战

在设计先进的气体传感系统时，需要克服的技术挑战可分为三组，对应系统的不同生命阶段。

首先，传感器制造存在制造可重复性、传感器特性和校准等挑战。虽然制造过程本身是高度自动化的，但它不可避免地会给每个传感器带来可变性。由于这些差异，传感器必须在生产中进行特性和校准。

其次，技术挑战贯穿于系统的整个生命周期。包括系统架构优化；例如，考虑信号链设计或功耗。主要用于工业应用和电磁兼容性（EMC）高度重视功能安全性和合规性将对设计成本和上市时间产生负面影响。操作条件在挑战所需的性能和使用寿命方面也起着重要作用。该技术的本质是电化学传感器在使用寿命内的老化和漂移，导致传感器的频繁校准或更换。如本文所述，如果在恶劣环境中运行，性能变化将进一步加快。

第三，即使所有电化学传感器在使用技术延长工作时间后最终达到使用寿命的终点，其性能也不再满足要求，需要更换传感器。有效检测报废是一个挑战。如果我们克服了这一挑战，我们可以通过减少不必要的传感器更换来显著降低成本。进一步预测传感器故障可以进一步降低气体传感系统的运行成本。

电化学气体传感器在所有气体传感应用中的应用越来越多，挑战了这些系统的物流、调试和维护，增加了总成本。因此，采用具有诊断功能的特殊模拟前端来证明气体传感器系统的长期可持续性和可靠性，从而降低传感器寿命有限的影响。