Классификация химических датчиков

Существует два класса химических датчиков, различающихся по типу явления, лежащего в основе их принципа действия, и по методу измерения: прямого измерения (простые) и косвенные (составные). Каждая группа датчиков делится еще на устройства химического и физического типа.

Датчики прямого действия основаны на свойствах некоторых химических реакций изменять параметры электрической цепи: сопротивления, напряжения, тока или емкости. Такие датчики используют дополнительные схемы для согласования выходных электрических сигналов с интерфейсной схемой, но в них нет никаких преобразователей, конвертирующих одну форму энергии в другую.

Датчики косвенного типа основаны на химических реакциях не вызывающих непосредственного изменения электрических параметров, поэтому в их состав всегда входят дополнительные преобразователи, конвертирующие побочные явления реакций (изменение физических параметров, сдвиг частоты, модуляцию света, изменение температуры и даже массы) в электрические сигналы.

Рис. 18.2 Химические датчики прямого действия.

Рис. 18.3 Химические датчики косвенного действия.

В некоторых самых простых детекторах химического типа исследуемый химический реагент вступает в прямую химическую реакцию с чувствительным элементом, что вызывает значительное изменение их выходных сигналов. При этом часто возникают необратимые изменения самих датчиков и ухудшение их стабильности. Недостатком детекторов химического типа является их неполная восстанавливаемость после проведения измерений, вызванная частичным использованием их компонентов (уменьшение электролита в электрохимических элементах или размеров электродов).

В детекторах физического типа химические реакции не протекают, но в присутствии определенных химических реагентов происходит изменение их физических свойств. Детекторы этой группы обладают меньшим дрейфом характеристик и лучшей стабильностью по сравнению с датчиками химического типа. Однако, как правило, они достаточно дороги из-за необходимости использования дополнительных преобразователей и обладают невысоким быстродействием.