Электрохимический датчик Советский патент 1984 года по МПК G01N27/46 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения и контроля содержания кислорода в газах, наприме при измерении и регулировании соста ва газовой среды в различных технол гических процессах. Известно устройство, предназначе ное для измерения концентрации кислорода, содержащее корпус из стабилизированного и обладающего ионной проводимостью для ионов кислорода твердого электролита, снабженного двумя слоями драгоценного металла, служащими электродами, находящимися соответственно в эталонной и контро лируемой среде, которые образуют с твердым электролитом электрохимиче кую систему flj. Недостаток известного устройства повьппенная погрешность измерения содержания кислорода при низких его концентрациях за счет потока кислорода, обусловленного электрохимической проницаемостью стенок корпуса вследствие наличия неионной проводимости в любом твердом электролите даже при низких температурах, что вызывает отличие измеренных значений ЭДС от теоретических. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является элек рохимический датчик на твердом элект ,ролите с проводимостью по отношению к ионам кислорода, содержащий электрохимически активную зону с измерительным и образцовым электродами, электрохимически пассивную зону с ме таллическими проводниками С2. Недостаток этого электрохимического датчика состсдат также в повьшен ной погрешности измерения содержания кислородД в анализируемой газовой среде, обусловленной наличием в элек рохимически активной зоне перепада температуры вдоль оси датчика, что приводит к неизотермическим условиям работы обоих электродов. При этом измеренная на электродах датчика ЭДС для некоторой концентрации кислорода в анализируемой среде не будет соответствовать теоретически рассчитанно по уравнению Нернста, так как в указанное уравнение необходимо вводить некоторую усредненную абсолютную температуру, учитывающую неизотермич нрсть электродов. Указанный вид погрешности определения содержания кислорода в аиалиуируемом 1азе особенно существенен в случае, например, выполнения электродов и проводникоп методом вжигания паст, содержащих металл, так как в этом случае получают более протяженные в осевом направлении .датчика электроды, т.е. электроды, работающие при больших перепадах температуры. Цель изобретения - повьшение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в электрохимическом-датчике на твердом электролите с проводимостью по отношению к ионам кислорода, содержащем электрохимически активную зону с измерительным и образцовым электродами, электрохимически пассивную зону с металлическими проводниками, на наружную и внутреннюю поверхности твердого электролита, на места, свободные от контакта измерительного и образцового электродов с твердым электролитом, нанесено защитное покрытие из высокотемпературного непроницаемого для кислорода электроизоляционного материала. На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого электрохимического датчика. Датчик состоит из твердого электролита t с проводимостью по отношению к ионам кислорода, снабженного измерительным 2 и образцовым 3 электродами, образующими электрохимически активную зону. На наружную и внутреннюю поверхности твердого электролита 1, за 1 сключением мест контакта с ним измеритапьного 2 и образцового 3 электродов, нанесено защитное покрытие из выСокотемпературостойкой электроизоляционной непроницаемой для кислорода эмали 4, на наружной поверхности которой расположены металлические проводники 5, образующие электрохимически пассивную зону. Электрохимический датчик работает следующим образом. Внутри датчика находится образцовый газ с известной концентрацией кислорода. При помещении датчика в анализируемую среду на его электродах 2 и 3 возникает ЭДС, пропорциональная логарифму отношения концентраций кислорода вне датчика и внутри его. Измеряя величину ЭДС и температуру в зоне электрохимической активности датчика, определяют содержание

кислорода в анапичируемой сроде. При этом погрешность измерения содержания кислорода снижается на 15-20% вследствие уменьшения в осевом направлении датчика электрохимически активной зоны, а также снижения электрохимической проницаемости стенок датчика благодаря исключению контакта твердого электролита 1 с образцовой и анализируемой средой.

Технико-экономический эффект датчика заключается в повышении точности измерения, обусловленной уменьшением влияния неизотермичности вдоль электродов и исключением контакта твердого электролита с образцовой и анализируемой газовой средой , что , в свою очередь, позволяет повысить качество технологического режима и повысить выход кондиционных изделий.

ЭЛЕКТРОЗШМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК на твердом электрохите с проводимостью по отношению li ионам кислорода, содержащий электрохимически активную зону с измерительньм и образцовьв4 электродами, электрохимически пассивную зону с металлическими проводниками, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения, на наружную и внутреннкяо поверхности твердого электролита, на места, свободные от контакта измерительного и образцового электродов с твердьм электролитом, нанесено защитное покрытие из высокотемперат5грного непроницаемого для кислорода электроизоляционного материала. g (Л с ;о