Ideell kjemikalie sensorer er bærbare, rimelige og idiotsikre enheter som reagerer med ideell og øyeblikkelig selektivitet til en bestemt analytt i et hvilket som helst foretrukket medium for å generere et målbart utgangssignal ved enhver nødvendig analyttkonsentrasjon. Generelt er disse sensorene enheter (eller) instrumenter som bestemmer konsentrasjonen, detekterbar tilstedeværelse (eller) analyttmengde. Kjemikaliesensorens applikasjonskompleksitet er knyttet til den tekniske kompleksiteten knyttet til disse bestemmelsene og den spesifikke naturen til det kjemiske materialet som skal analyseres. Selektivitets- og sensitivitetsaspektene ved kjemisk sensing kan påvirkes av de dimensjonale, fase- og tidsmessige aspektene ved den foretrukne bestemmelsen. Analytten kan være tilgjengelig i flytende eller fast fase på forskjellige dimensjonsskalaer som spenner fra bulk-liter til pikoliter. Denne artikkelen gir kort informasjon om en kjemisk sensor , dens virkemåte og applikasjonene.
Hva er en kjemisk sensor?
En sensor som brukes til å måle og oppdage kjemiske mengder i en analytt (sammensetning, eksistens av et bestemt element (eller) ion, kjemisk aktivitet, konsentrasjon) for å konvertere det til elektroniske data er kjent som en kjemisk sensor. Disse sensorene brukes hovedsakelig i utallige applikasjoner som inkluderer hjemmedeteksjonssystemer, medisinsk, nanoteknologi og bilindustri.
Kjemisk sensorstruktur
Den kjemiske sensorstrukturen er vist nedenfor. Denne sensoren er laget med to vesentlige komponenter; reseptoren eller sansematerialet og transduseren. Sensormaterialet samhandler med målanalytten på forskjellige måter basert på type sensor. Resultatet av denne interaksjonen er transformasjonen av en materiell egenskap som elektrisk ledningsevne og masse.
Den neste komponenten i denne sensoren er transduser , som er ansvarlig for å ta de kjemiske dataene fra interaksjonen mellom reseptoren og analytten og endre den til et elektronisk signal. Etter det blir disse dataene gitt til en datamaskin (eller) en mekanisk komponent.
Den kjemiske sensoren fungerer etter prinsippet om elektrokjemisk reaksjon for å konvertere sammensetningen og konsentrasjonen av organiske og uorganiske kjemiske forbindelser til elektriske signaler.
Kjemisk sensorkrets og dens funksjon
Denne kretsen beskriver hvordan karbonmonoksidsensoren fungerer. Denne sensoren har tre elektroder som er nedsenket i en flytende elektrolytt. Disse tre elektrodene er hovedsakelig arbeidselektroden, motelektroden og referanseelektroden, men den viktigste elektroden er arbeidselektroden. Denne elektroden er laget av platina som er et katalytisk metall til karbonmonoksid støttet av en gass-permeabel, men hydrofob membran. Karbonmonoksidgassen diffunderer gjennom den porøse membranen og oksideres elektrokjemisk.
Elektronene som er involvert i strømmen av elektrokjemisk reaksjon fra elektroden produserer utgangssignalet til sensoren. Referanseelektroden gir et stabilt elektrokjemisk potensial inne i elektrolytten. Denne elektroden er ganske enkelt beskyttet mot eksponering for karbonmonoksidgass, og dermed er dens termodynamiske potensial alltid lik og forblir stabil. I tillegg tillates ingen strøm å flyte gjennom referanseelektroden. En motelektrode er anordnet for å fullføre den elektrokjemiske cellekretsen.
Denne elektroden fungerer bare som den andre halvcellen og lar elektroner gå inn i eller bort fra elektrolytten. Kretsen nedenfor kontrollerer arbeidselektrodepotensialet og endrer signalstrømmen til en spenning kjent som en potensiostat. Strømmen fra WE (arbeidselektroden) endres til en spenning gjennom U2 op-amp. Så denne kretsen opprettholder arbeidselektrodespenningen ved forspenningspotensialet (Vbias). RE (referanseelektrode)-potensialet sammenlignes med den konstante inngangsspenningen (Vbias). U1 op-amp i kretsen genererer en spenning ved CE (motelektroden) som er tilstrekkelig til å generere en strøm som er nøyaktig ekvivalent og reversert til arbeidselektrodestrømmen. Samtidig kan en konstant spenning opprettholdes mellom arbeidselektroden og referanseelektroden.
Karbonmonoksidsensoren er også utstyrt gjennom et kjemisk selektivt filter som eliminerer potensielt forstyrrende gasser før de ankommer arbeidselektroden. Hvis det kjemisk selektive filteret fungerer riktig, vil kjemikaliesensoren ha mindre respons på forstyrrende gasser. Teknologien forklart ovenfor kan modifiseres for å gi sensorer som reagerer på de forskjellige gassene. Så dette kan oppnås med forskjellige arbeidselektroder, kjemisk selektive filtre forspenningspotensialer.
Kjemiske sensortyper
Det er forskjellige typer kjemiske sensorer som er omtalt nedenfor.
Alkometer
En alkometer er en kjemisk sensor som brukes til å beregne BAC (alkoholinnhold i blodet) fra en pusteprøve. Når folk drikker alkohol, puster de ut en viss mengde alkoholmolekyler som er direkte proporsjonal med mengden de drikker. Så denne sensoren er spesielt designet for å måle BAC til en person ofte for å avgjøre om de kjører et kjøretøy sikkert eller ikke. Når alkoholmolekylene samhandler gjennom reseptoren, møter de enda et kjemisk stoff innesluttet i reseptoren som svovelsyre, sølvnitrat, vann og kaliumdikromat. Når den kjemiske ulikheten mellom de to kamrene gjenkjennes, kan et elektrisk signal genereres og indikeres gjennom nålen eller skjermen.
Karbondioksidsensor
En karbondioksidsensor er også kjent som en CO2 sensor som brukes til å måle CO2-gass. De vanlige prinsippene for denne sensoren er infrarøde gasssensorer og kjemiske gasssensorer. Så, måling av CO2-gass er viktig for å observere innendørs luftkvalitet, lungens funksjon i kapnografenhetens form og ulike industriområder.
Karbonmonoksiddetektor
En karbonmonoksiddetektor er en enhet som brukes til å registrere tilstedeværelsen av CO-gass for å unngå forgiftning av karbonmonoksid. Karbonmonoksidgass er en fargeløs, luktfri og smakløs gass produsert ved delvis antennelse av karbonholdige materialer. Høye nivåer av denne gassen kan være svært farlige for mennesker basert på mengden tilstede og eksponeringslengden. Disse detektorene er hovedsakelig utformet for å måle nivåene av CO til slutt og gi en alarm før farlige CO-nivåer bygger seg opp i omgivelsene, og gir folk tilstrekkelig advarsel til å friske opp området eller forlate.
Elektronisk nese
An elektronisk nese eller e-nese er en enhet som brukes for å oppdage smaker eller lukter. Dette er i stand til å reprodusere menneskelige sanser med sensormatriser og mønstergjenkjenningssystemer. Så stadiene i gjenkjenningsprosessen er relatert til menneskelig lukt og utføres for, sammenligning, identifikasjon, kvantifisering og andre applikasjoner som; datalagring og gjenfinning. Stadiene i gjenkjenningsprosessen ligner på menneskelig lukt og utføres for identifikasjon, sammenligning, kvantifisering og andre applikasjoner, inkludert datalagring og gjenfinning.
Sinkoksid nanorodsensor
En sinkoksid nanorodsensor (ZnO nanorodsensor) er en optisk eller elektronisk enhet som brukes til å oppdage tilstedeværelsen av flytende molekyler eller visse gasser i den omgivende atmosfæren. Denne kjemiske sensoren bruker forbedret overflateareal for alle materialer i nanostørrelse som ZnO nanorods. Molekylabsorpsjon på nanorodene kan detekteres gjennom forskjeller i nanorodenes egenskaper, som fotoluminescens, vibrasjonsfrekvens, elektrisk ledningsevne, masse osv. Den enkleste og mest populære metoden er å føre elektrisk strøm gjennom nanorodene og overvåke endringene ved eksponering for gass.
Potensiometrisk sensor
En potensiometrisk sensor er en slags kjemisk sensor som brukes til å finne ut den analytiske konsentrasjonen av noen komponenter i analyttgassen (eller) løsningen. Denne sensoren måler det elektriske potensialet til en elektrode når det ikke er spenning. Denne sensoren har mange fordeler som enkelhet og kostnadseffektivitet sammenlignet med konvensjonelle analytiske instrumenter. Så disse sensorene kan brukes på forskjellige felt som mat, helsevesen, landbruk, matkvalitetsovervåking, vannkvalitetsovervåking, helseovervåking, miljøovervåking, etc.
Hydrogen sensor
En hydrogensensor er en type sensor; brukes til å oppdage tilstedeværelsen av hydrogengass i ulike felt. Disse sensorene er rimelige, holdbare, kompakte og veldig enkle å vedlikeholde sammenlignet med andre gasssensorer. Hydrogen er fargeløst, smakløst og en luktfri gass. Denne sensoren må brukes til å detektere hydrogeninnholdet i miljøet og overvåke gasslekkasje. Denne sensoren brukes i hydrogengassdetektorer for å oppdage gasslekkasjer.
Fluorescerende kloridsensor
Den fluorescerende kloridsensoren er en type kjemisk sensor som brukes til kjemisk analyse, for å måle kloridtransport over cellemembraner for å justere cellevolum, ladningsbalanse, membraneksitabilitet og hvilepotensial. Disse brukes også hovedsakelig for diagnosen cystisk fibrose. Oppdagelsene av kloriddeltakelse (Cl−) innen fysiologiske prosesser stimulerer de intracellulære Cl−-målingene i levende celler og utviklingen av fluorescerende verktøy.
Forskjell S/H Kjemisk Sensor og Biosensor
Forskjellen mellom kjemiske sensorer og biosensorer inkluderer følgende.
| Kjemisk sensor | Biosensor |
| En kjemisk sensor er en analysator. | EN biosensor er en analytisk enhet, |
| Den brukes til å konvertere et kjemisk signal til et elektrisk. | Den brukes til å oppdage et kjemisk stoff som smelter sammen en biologisk komponent gjennom en fysisk-kjemisk detektor. |
| Denne sensoren bruker en mottaker og en transduser. | Denne sensoren bruker biologiske og fysiske komponenter. |
| Kjemiske sensorer måler og karakteriserer kjemiske forbindelser. | Biosensorer måler og karakteriserer organiske materialer. |
| Eksempler på kjemiske sensorer er; alkometere, elektrokjemiske gasssensorer og karbonmonoksidsensorer. | Eksempler på biosensorer er; Graviditetstester og glukoseovervåkingssensorer. |
| Disse sensorene brukes i miljøovervåking, næringsmiddelindustrien, gruveindustrien, medisinsk deteksjon, forsvarssikkerhet, bioteknikk, etc. | Biosensorer brukes til sykdomsovervåking, påvisning av forurensninger, medikamentoppdagelse, sykdomsfremkallende mikroorganismer, etc. |
Fordeler ulemper
Fordelene med kjemiske sensorer inkluderer følgende.
- Kjemikaliesensoren gir rask respons på ulike gasser og damper.
- Disse er rimelige.
- Kjemiske sensorer er veldig enkle å bruke og bærbare
- Disse er ikke dyre.
Ulempene med en kjemisk sensor inkluderer følgende.
- Disse sensorene er smale (eller) deres temperaturområde er begrenset.
- Denne sensoren kan ikke oppfylle alle økologiske overvåkingsbehov.
- Den har begrenset holdbarhet.
Kjemiske sensorer-applikasjoner
De anvendelser av kjemiske sensorer Inkluder følgende.
- Kjemiske sensorer har betydelige anvendelser innen medisinsk deteksjon, miljøovervåking i næringsmiddelindustrien, bioingeniør, forsvarssikkerhet og gruveindustrien.
- De kjemiske sensorapplikasjonene inkluderer hovedsakelig sikkerhet, kritisk omsorg, industriell hygiene, produktkvalitetskontroller, prosesskontroller, etc.
- Denne sensoren hjelper til med å måle og oppdage kjemiske kvaliteter i en analytt.
- Disse brukes innen medisin, hjemmesikkerhet, miljøforurensning, etc.
- Kjemisk sansing brukes i et bredt spekter av disipliner som; elektrokjemisk analyse, biomedisinsk måling, forurensningsovervåking og industriell kontroll.
- Disse sensorene har ulike applikasjoner for å overvåke forurensning og forurensningsdeteksjon.
Se dette for flere kjemiske sensorer og deres grensesnitt;
- MQ4 metangasssensor.
- MQ8 hydrogengasssensor.
Dermed er dette en oversikt over et kjemikalie sensor, struktur, arbeid g, krets, typer, forskjeller, fordeler, ulemper og bruksområder. Disse sensorene er enheter som brukes til å konvertere et kjemisk signal til et analytisk signal. Her kan det kjemiske signalet dannes gjennom en selektiv interaksjon mellom et sansemateriale plassert i sensoren og en målanalyt. Eksempler på kjemiske sensorer er; Karbonmonoksiddetektorer, Glukosedetektorer, Mygg, Graviditetstester osv. Her er et spørsmål til deg, hva er en biosensor?
