Idealna kemikalija senzori su prijenosni, jeftini i sigurni uređaji koji reagiraju s idealnom i trenutnom selektivnošću na određeni analit u bilo kojem željenom mediju kako bi generirali mjerljivi izlazni signal pri bilo kojoj potrebnoj koncentraciji analita. Općenito, ovi senzori su uređaji (ili) instrumenti koji odlučuju o koncentraciji, detektabilnoj prisutnosti (ili) količini analita. Složenost primjene kemijskog senzora povezana je s tehničkim složenostima povezanim s ovim određivanjima i specifičnom prirodom kemijskog materijala koji se analizira. Na aspekte selektivnosti i osjetljivosti kemijskog očitavanja mogu utjecati dimenzionalni, fazni i vremenski aspekti preferiranog određivanja. Analit može biti dostupan u tekućoj ili čvrstoj fazi na različitim dimenzionalnim ljestvicama koje se kreću od zapreminskih litara do pikolitara. Ovaj članak pruža kratke informacije o a kemijski senzor , njegov rad i njegove primjene.
Što je kemijski senzor?
Senzor koji se koristi za mjerenje i otkrivanje kemijskih količina unutar analita (sastav, postojanje određenog elementa (ili) iona, kemijska aktivnost, koncentracija) za pretvaranje u elektroničke podatke poznat je kao kemijski senzor. Ovi se senzori uglavnom koriste u bezbroj aplikacija koje uključuju kućne sustave detekcije, medicinu, nanotehnologiju i automobilsku industriju.
Struktura kemijskog senzora
Struktura kemijskog senzora prikazana je u nastavku. Ovaj senzor se sastoji od dvije značajne komponente; receptor ili senzorni materijal i pretvarač. Senzorski materijal stupa u interakciju s ciljnim analitom na različite načine ovisno o vrsti senzora. Ishod ove interakcije je transformacija svojstva materijala kao što su električna vodljivost i masa.
Sljedeća komponenta ovog senzora je pretvarač , koji je odgovoran za uzimanje kemijskih podataka o interakciji između receptora i analita i njihovu promjenu u elektronički signal. Nakon toga se ti podaci daju računalu (ili) mehaničkoj komponenti.
Kemijski senzor radi na principu elektrokemijske reakcije za pretvaranje sastava i koncentracije organskih i anorganskih kemijskih spojeva u električne signale.
Krug kemijskog senzora i njegov rad
Ovaj krug opisuje kako radi senzor ugljičnog monoksida. Ovaj senzor ima tri elektrode koje su uronjene u tekući elektrolit. Ove tri elektrode su uglavnom radna elektroda, protuelektroda i referentna elektroda, ali najvažnija elektroda je radna elektroda. Ova elektroda je izrađena od platine koja je katalitički metal za ugljični monoksid iza kojeg stoji plinopropusna iako hidrofobna membrana. Plin ugljikov monoksid difundira kroz poroznu membranu i elektrokemijski se oksidira.
Elektroni uključeni u tok elektrokemijske reakcije iz elektrode proizvode izlazni signal senzora. Referentna elektroda osigurava stabilan elektrokemijski potencijal unutar elektrolita. Ova elektroda je zaštićena jednostavno od izlaganja plinu ugljičnog monoksida, stoga je njezin termodinamički potencijal uvijek sličan i ostaje stabilan. Nadalje, struja ne smije teći kroz referentnu elektrodu. Protuelektroda je predviđena da dovrši krug elektrokemijske ćelije.
Ova elektroda radi samo kao druga polućelija i dopušta elektronima da odu u ili od elektrolita. Donji krug kontrolira potencijal radne elektrode i mijenja struju signala na napon poznat kao potenciostat. Struja iz WE (radna elektroda) mijenja se u napon kroz U2 op-amp. Dakle, ovaj krug održava napon radne elektrode na prednaponskom potencijalu (Vbias). Potencijal RE (referentne elektrode) uspoređuje se s konstantnim ulaznim naponom (Vbias). Op-amp U1 u krugu generira napon na CE (protuelektroda) koji je dovoljan za generiranje struje koja je točno ekvivalentna i obrnuta struji radne elektrode. Istovremeno se može održavati konstantan napon između radne elektrode i referentne elektrode.
Senzor ugljičnog monoksida također je opremljen kemijski selektivnim filtrom koji eliminira potencijalno ometajuće plinove prije nego što stignu do radne elektrode. Ako kemijski selektivni filtar radi ispravno, kemijski senzor će manje reagirati na ometajuće plinove. Gore objašnjena tehnologija može se modificirati kako bi osigurala senzore koji reagiraju na različite plinove. Dakle, to se može postići s različitim radnim elektrodama, kemijski selektivnim filtrima prednaponskih potencijala.
Vrste kemijskih senzora
Postoje različite vrste kemijskih senzora o kojima se govori u nastavku.
Alkotest
Alkometar je kemijski senzor koji se koristi za procjenu BAC (sadržaj alkohola u krvi) iz uzorka daha. Kad god ljudi piju alkohol, tada izdahnu određenu količinu molekula alkohola koja je izravno proporcionalna količini koju popiju. Stoga je ovaj senzor dizajniran posebno za često mjerenje BAC-a osobe kako bi se odlučilo vozi li vozilo sigurno ili ne. Nakon što molekule alkohola stupe u interakciju kroz receptor, tada se susreću s još jednom kemijskom supstancom zatvorenom u receptoru poput sumporne kiseline, srebrnog nitrata, vode i kalijevog dikromata. Kada se prepozna kemijska razlika između dviju komora, može se generirati električni signal i prikazati kroz njegovu iglu ili ekran.
Senzor ugljičnog dioksida
Senzor ugljičnog dioksida također je poznat kao a CO2 senzor koji služi za mjerenje plina CO2. Zajednički principi za ovaj senzor su infracrveni plinski senzori i kemijski plinski senzori. Dakle, mjerenje plina CO2 značajno je u promatranju kvalitete zraka u zatvorenom prostoru, funkcije pluća u obliku kapnografskog uređaja i raznih industrijskih područja.
Detektor ugljičnog monoksida
Detektor ugljičnog monoksida je uređaj koji se koristi za otkrivanje prisutnosti CO plina kako bi se izbjeglo trovanje ugljičnim monoksidom. Plin ugljični monoksid je plin bez boje, mirisa i okusa koji nastaje djelomičnim paljenjem materijala koji sadrže ugljik. Visoke razine ovog plina mogu biti vrlo opasne za ljude na temelju prisutne količine i duljine izloženosti. Ovi detektori uglavnom su dizajnirani za eventualno mjerenje razina CO i daju alarm prije nego što se opasne razine CO nakupe u okolini, dajući ljudima dovoljno upozorenja da sigurno osvježe područje ili odu.
Elektronski nos
An elektronski nos ili e-nos je uređaj koji se koristi za otkrivanje okusa ili mirisa. Ovo je sposobno reproducirati ljudska osjetila pomoću senzorskih nizova i sustava za prepoznavanje uzoraka. Dakle, faze procesa prepoznavanja povezane su s ljudskim mirisom i izvode se za usporedbu, identifikaciju, kvantifikaciju i druge primjene kao što su; pohranjivanje i dohvaćanje podataka. Faze procesa prepoznavanja slične su ljudskom njuhu i izvode se za identifikaciju, usporedbu, kvantifikaciju i druge primjene, uključujući pohranjivanje i dohvaćanje podataka.
Nanorodni senzor cinkovog oksida
Nanoštapni senzor cinkovog oksida (ZnO nanoštapni senzor) je optički ili elektronički uređaj koji se koristi za otkrivanje prisutnosti tekućih molekula ili određenih plinova u ambijentalnoj atmosferi. Ovaj kemijski senzor koristi povećanu površinu za sve materijale nano veličine kao što su ZnO nanoštapići. Apsorpcija molekula na nanoštapićima može se otkriti kroz razlike u svojstvima nanoštapića, poput fotoluminiscencije, frekvencije vibracija, električne vodljivosti, mase itd. Najjednostavnija i najpopularnija metoda je propuštanje električne struje kroz nanoštapiće i praćenje njezinih promjena pri izlaganju plin.
Potenciometrijski senzor
Potenciometrijski senzor je vrsta kemijskog senzora koji se koristi za određivanje analitičke koncentracije nekih komponenti u plinu (ili) otopini analita. Ovaj senzor mjeri električni potencijal elektrode kada nema napona. Ovaj senzor ima mnoge prednosti poput jednostavnosti i isplativosti u usporedbi s konvencionalnim analitičkim instrumentima. Dakle, ovi se senzori mogu koristiti u različitim područjima kao što su hrana, zdravstvena zaštita, poljoprivreda, praćenje kvalitete hrane, praćenje kvalitete vode, praćenje zdravlja, praćenje okoliša itd.
Senzor vodika
Senzor vodika je vrsta senzora; koristi se za otkrivanje prisutnosti plinovitog vodika u raznim poljima. Ovi senzori su jeftini, izdržljivi, kompaktni i vrlo jednostavni za održavanje u usporedbi s drugim plinskim senzorima. Vodik je plin bez boje, okusa i mirisa. Ovaj se senzor mora koristiti za otkrivanje sadržaja vodika u okolišu i praćenje istjecanja plina. Ovaj se senzor koristi u detektorima plinovitog vodika za otkrivanje curenja plina.
Fluorescentni kloridni senzor
Fluorescentni kloridni senzor vrsta je kemijskog senzora koji se koristi za kemijsku analizu, za mjerenje transporta klorida kroz stanične membrane radi podešavanja volumena stanice, ravnoteže naboja, ekscitabilnosti membrane i potencijala mirovanja. Također se uglavnom koriste za dijagnozu cistične fibroze. Otkrića sudjelovanja klorida (Cl−) u fiziološkim procesima stimuliraju intracelularna mjerenja Cl− unutar živih stanica i razvoj fluorescentnih alata.
Razlika C/W kemijski senzor i biosenzor
Razlika između kemijskih senzora i biosenzora uključuje sljedeće.
| Kemijski senzor | Biosenzor |
| Kemijski senzor je analizator. | A biosenzor je analitički uređaj, |
| Koristi se za pretvaranje kemijskog signala u električni. | Koristi se za otkrivanje kemijske tvari koja spaja biološku komponentu putem fizikalno-kemijskog detektora. |
| Ovaj senzor koristi receptor i pretvornik. | Ovaj senzor koristi biološke i fizičke komponente. |
| Kemijski senzori mjere i karakteriziraju kemijske spojeve. | Biosenzori mjere i karakteriziraju organske materijale. |
| Primjeri kemijskih senzora su; alkometri, elektrokemijski plinski senzori i senzori ugljičnog monoksida. | Primjeri biosenzora su; Testovi za trudnoću i senzori za praćenje glukoze. |
| Ovi se senzori koriste u nadzoru okoliša, prehrambenoj industriji, rudarskoj industriji, medicinskoj detekciji, obrambenoj sigurnosti, bioinženjeringu itd. | Biosenzori se koriste za praćenje bolesti, otkrivanje zagađivača, otkrivanje lijekova, mikroorganizama koji uzrokuju bolesti itd. |
Prednosti mane
Prednosti kemijskih senzora uključuju sljedeće.
- Kemijski senzor daje brze odgovore na razne plinove i pare.
- Ovi su pristupačni.
- Kemijski senzori su vrlo jednostavni za korištenje i prijenosni
- Ovo nije skupo.
Nedostaci kemijskog senzora uključuju sljedeće.
- Ovi senzori su uski (ili) njihov temperaturni raspon je ograničen.
- Ovaj senzor ne može zadovoljiti sve potrebe ekološkog praćenja.
- Ima ograničen rok trajanja.
Primjena kemijskih senzora
The primjene kemijskih senzora uključuju sljedeće.
- Kemijski senzori imaju značajnu primjenu u medicinskoj detekciji, nadzoru okoliša, prehrambenoj industriji, bioinženjeringu, obrambenoj sigurnosti i rudarskoj industriji.
- Primjene kemijskih senzora uglavnom uključuju sigurnost, kritičnu njegu, industrijsku higijenu, kontrolu kvalitete proizvoda, kontrolu procesa itd.
- Ovaj senzor pomaže u mjerenju i otkrivanju kemijskih kvaliteta unutar analita.
- Koriste se u medicini, sigurnosti doma, onečišćenju okoliša itd.
- Kemijska detekcija koristi se u širokom rasponu disciplina kao što su; elektrokemijska analiza, biomedicinska mjerenja, praćenje zagađenja i industrijska kontrola.
- Ovi senzori imaju različite primjene za praćenje onečišćenja i otkrivanje kontaminanata.
Molimo pogledajte ovo za više kemijskih senzora i njihovih sučelja;
- MQ4 senzor plina metana.
- MQ8 senzor plina vodika.
Dakle, ovo je pregled kemikalije senzor, struktura, rad g, sklop, vrste, razlike, prednosti, nedostaci i primjene. Ovi senzori su uređaji koji se koriste za pretvaranje kemijskog signala u analitički. Ovdje se kemijski signal može formirati selektivnom interakcijom između senzorskog materijala koji se nalazi u senzoru i ciljnog analita. Primjeri kemijskih senzora su; Detektori ugljičnog monoksida, detektori glukoze, komarci, testovi za trudnoću, itd. Evo pitanja za vas, što je biosenzor?
