Water Sensor Concept 水質感測器原理

水質感測器原理

2019-8-18

目前市售的水質感測器,大致區分為: 離子選擇型電極(ISE, Ion Selected Electrode)、氣敏型電極(Gas Sensing electrode)、光學型電極等三大類。以上三大類電極的訊號輸出皆為電壓訊號,訊號的等效阻抗約為20K~400M歐姆,故需要特殊電路方可取得訊號。


離子選擇電極

離子選擇電極是應用能斯特方程式(Nernst Equation) 做為設計基礎,利用特殊的薄膜涂佈於球泡表面,吸引待測離子產生氧化還原電位的平衡電壓,再利用這個電壓與離子濃度關係做為判定水體中特定離子濃度,例如pH值就是測定氫離子為主。(照片圖示為ORP電極)190242.jpg


氣敏型電極

氣敏型電極基本上就是偵測溶於水中的特定氣體,利用透氣膜(例如: 杜邦公司的Gore-Tex膜)來透析出水體中的氣體,透析出來的氣體進入電極內,與電極內的化學藥品產生化學反應之後產生電壓,利用溶解氣體濃度與化學反應電壓的關係進行判讀。這類氣敏式電極以構造來分,又分為極譜式(Polargraphic)與原電池式(Galvanic),極譜式最明顯特徵是使用前須對電極施加0.6~0.8V電壓,加電壓時間參照環境溫度大約90秒至數分鐘不等,讓電極內的陰陽極參與化學反應產生電壓。這兩型電極各有優缺點,端視使用者情境決定選用。一般來說,以連續型監控使用(每五分鐘量測一次計數)該兩類電極使用壽命至少4~6個月。


光學型電極

光學型電極是利用分(離)子溶於水後,以特定波長光源照射水體產生偏光折射為量測參數。此型電極構造類似光譜分析(Spectrum Analyser)的概念,對目標分(離)子的量測精準、靈敏可用於連續性偵測應用但構造複雜,且對水體濁度有較高的要求,量測區範圍內若有近似分子量(分子結構式)的分(離)子,不明雜質、有機物都會造成一定程度干擾。該類電極因構造複雜、製作與維護保養成本極高,故較少使用於戶外連續性偵測環境。


本公司水質感測器,基本採用離子選擇型電極、溶解氣體感測器採用原電池式為主,連接器部分一律採用業界常用BNC接頭規格,可與各大廠牌產品相容,舉凡合乎電壓訊號規格之感測器皆可適用,完全不綁規格,客戶可自由選用他牌感測器。同時在雲端建立完整校正流程,可對各種電極之Offset、偏移值做修正,方便使用者讀取。

水質偵測器分類.jpg


 

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