Электрохимический датчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОИЦЭЮВЕСНи СПУБЛИК(1% (И С 01 Б 27/4 ЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСНОВ 6 щМВТВЛЬСтВУ ОХИИИЧЕСКИЙ ДАТЧИК на лите с проводимостью ионам кислорода, соГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР(54)(57) ЭЛЕКГРтвердом электропо отношению к держащий электрохимическй активнуюзону с измерительньв и образцовымэлектродамн, электрохимически пассивную зону с металлическими проводниками, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повьипения точности измерения, на наружную и внутреннююповерхности твердого электролита,на места, свободные от контакта измерительного н образцового электродовс твердым электролитом, нанесено защитное покрытие иэ высокотемпературного непроницаемого для кислородаэлектроиэоляционного материала.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля содержания кислорода в газах, например, при измерении и регулировании состава газовой среды в различных технологических процессах.Известно устройство, предназначенное для измерения концентрации кислорода, содержащее корпус из стаби-.1 О лизированного и обладающего ионной проводимостью для .ионов кислорода твердого электролита, снабженного двумя слоями драгоценного металла, служащими электродами, находящимися соответственно в эталонной и контролируемой среде, которые образуют с твердым . электролитом электрохимическую систему 11.Недостаток известного устройства - 20 повышенная 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 ЭЛС от теоретических.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является элект. рохимический датчик на твердом элект,ролите с проводимостью по отношению к ионам кислорода, содержащий элект рохимически активную зону с измерительным и образцовым электродами, электрохимически пассивную зону с металлическими проводниками С 23 .40Недостаток этого электрохимического датчика состоит также в повышенной погрешности измерения содержания кислорода в анализируемой газовой среде, обусловленной наличием в электрохимически активной зоне перепада температуры вдоль оси датчика, что приводит к неизотермическим условиям работы обоих электродов. При этом измеренная на электродах датчика ЭДС50 для некоторой концентрации кислорода в анализируемой среде не будет соответствовать теоретически рассчитанной по уравнению Нернста, так как в указанное уравнение необходимо вводить некоторую усредненную абсолютную температуру, учитывающую неизотермичность электродов. Указанный вид погрешности определения содержания кислорода в анализируемом газе особенно существенен в случае, например,выполнения электродов и проводниковметодом вжигания паст, содержащихметалл, так как в этом случае получают более протяженные в осевом направлении датчика электроды, т.е.электроды, работающие при большихперепадах температуры.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что в электрохимическом датчикена твердом электролите с проводимостыспо отношению к ионам кислорода, содержащем электрохимически активнуюзону с измерительным и образцовымэлектродами, электрохимически пассивную зону с металлическими проводниками, на наружную и внутреннюю поверхности твердого электролита, на места,свободные от контакта измерительногои образцового электродов с твердымэлектролитом, нанесено защитное покрытие из высокотемпературного непроницаемого для кислорода электроизоляционного материала.На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого электрохимического датчика.Датчик состоит из твердого электролита 1 с проводимостью по отношению к ионам кислорода, снабженногоизмерительным 2 и образцовым 3 электродами, образующими злектрохимическиактивную зону. На наружную и внутреннюю поверхности твердого электролита 1, за исключением мест контактас ним измерительного 2 и образцового3 электродов, нанесено защитное покрытие из высокотемпературостойкойэлектроизоляционной непроницаемойдля кислорода эмали 4, на наружнойповерхности которой расположены металлические проводники 5, образующиеэлектрохимически пассивную зону.Электрохимический датчик работаетследующим образом,Внутри датчика находится образцо-.вый 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 содержаниеЗаказ 6303/36 Тираж 822 Подписное ВНИИГИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "11 атент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 кислорода в анализируемой средеПриэтом погрешность измерения содержания кислорода снижается на 5-207.вследствие уменьшения в осевом направлении датчика электрохимическиактивной зоны, а также сниженияэлектрохимической проницаемости стенок датчйка благодаря исключениюконтакта твердого электролита 1 собразцовой и анализируемой средой. Технико-экономический эффект датчика заключается в повышенйи точности измерения, обусловленной уменьшением влияния неизотермичностивдоль электродов и исключением контакта твердого электролита с образцовой и анализируемой газовой средой, что, в свою очередь, позволяет повысить качество технологического режима 1 Ои повысить выход кондиционных изделий.