이상적인 화학물질 센서 선호하는 매질에서 특정 분석물질에 이상적이고 즉각적으로 선택적으로 반응하여 필요한 분석물질 농도에서 측정 가능한 출력 신호를 생성하는 휴대 가능하고 저렴하며 절대 안전한 장치입니다. 일반적으로 이러한 센서는 농도, 검출 가능한 존재(또는) 분석물의 양을 결정하는 장치(또는 기구)입니다. 화학 센서의 적용 복잡성은 이러한 결정 및 분석할 화학 물질의 특정 특성과 관련된 기술적 복잡성과 연결됩니다. 화학 감지의 선택성 및 감도 측면은 선호하는 결정의 차원, 위상 및 시간적 측면에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 분석물은 벌크 리터에서 피코리터까지 다양한 차원 규모의 액체 또는 고체상으로 제공될 수 있습니다. 이 문서에서는 다음 사항에 대한 간략한 정보를 제공합니다. 화학 센서 , 작업 및 응용 프로그램.
화학 센서란 무엇입니까?
분석물 내의 화학적 양(조성, 특정 원소(또는) 이온의 존재, 화학적 활성, 농도)을 측정 및 검출하여 전자 데이터로 변환하는 데 사용되는 센서를 화학 센서라고 합니다. 이 센서는 주로 홈 감지 시스템, 의료, 나노기술 및 자동차를 포함한 수많은 응용 분야에 활용됩니다.
화학 센서 구조
화학센서의 구조는 아래와 같습니다. 이 센서는 두 가지 중요한 구성 요소로 만들어졌습니다. 수용체 또는 감지 물질 및 변환기. 감지 물질은 센서 유형에 따라 다양한 방식으로 표적 분석물질과 상호 작용합니다. 이 상호 작용의 결과는 전기 전도성 및 질량과 같은 재료 특성의 변환입니다.
이 센서의 다음 구성 요소는 변환기 , 수용체와 분석물 사이의 상호 작용에 대한 화학적 데이터를 가져와 이를 전자 신호로 변경하는 역할을 담당합니다. 그 후, 이 데이터는 컴퓨터(또는) 기계 부품에 제공됩니다.
화학센서는 전기화학반응의 원리를 이용하여 유기, 무기 화합물의 조성과 농도를 전기신호로 변환하는 센서입니다.
화학 센서 회로 및 작동
이 회로는 일산화탄소 센서의 작동 방식을 설명합니다. 이 센서에는 액체 전해질 내에 담긴 세 개의 전극이 있습니다. 이 세 전극은 주로 작업 전극, 상대 전극 및 기준 전극이지만 가장 중요한 전극은 작업 전극입니다. 이 전극은 소수성이지만 가스 투과성이 있는 멤브레인으로 뒷받침되어 일산화탄소에 대한 촉매 금속인 백금으로 만들어졌습니다. 일산화탄소 가스는 다공성 막을 통해 확산되어 전기화학적으로 산화됩니다.
전극으로부터 전기화학적 반응의 흐름에 관여하는 전자는 센서의 출력 신호를 생성합니다. 기준 전극은 전해질 내에서 안정적인 전기화학적 전위를 제공합니다. 이 전극은 일산화탄소 가스에 대한 노출로부터 보호되므로 열역학적 전위는 항상 유사하고 안정적으로 유지됩니다. 또한, 기준 전극 전체에 전류가 흐르지 않습니다. 전기화학 셀 회로를 완성하기 위해 상대 전극이 제공됩니다.
이 전극은 두 번째 반쪽 전지로만 작동하며 전자가 전해질로 들어가거나 전해질에서 멀어지게 합니다. 아래 회로는 작동 전극 전위를 제어하고 신호 전류를 전위차라고 알려진 전압으로 변경합니다. WE(작업 전극)의 전류는 U2 연산 증폭기를 통해 전압으로 변경됩니다. 따라서 이 회로는 바이어스 전위(Vbias)에서 작동 전극 전압을 유지합니다. RE(기준 전극) 전위는 일정한 입력 전압(Vbias)과 비교됩니다. 회로의 U1 연산 증폭기는 작동 전극 전류와 정확하게 동일하고 역방향인 전류를 생성하는 데 적합한 CE(상대 전극)에서 전압을 생성합니다. 동시에 작업 전극과 기준 전극 사이에 일정한 전압이 유지될 수 있습니다.
일산화탄소 센서에는 잠재적으로 간섭하는 가스가 작업 전극에 도달하기 전에 제거하는 화학적 선택 필터가 장착되어 있습니다. 화학적 선택 필터가 올바르게 작동하면 화학 센서는 간섭 가스에 대한 반응이 약해집니다. 위에서 설명한 기술은 다양한 가스에 반응하는 센서를 제공하도록 수정될 수 있습니다. 따라서 이는 다양한 작동 전극, 화학적으로 선택적인 필터 바이어스 전위를 사용하여 수행할 수 있습니다.
화학 센서 유형
아래에 설명된 다양한 유형의 화학 센서가 있습니다.
음주 측정기
음주 측정기는 호흡 샘플에서 BAC(혈중 알코올 함량)를 추정하는 데 사용되는 화학 센서입니다. 사람들은 술을 마실 때마다 마시는 양에 정비례하는 일정량의 알코올 분자를 내뿜습니다. 따라서 이 센서는 사람의 BAC를 자주 측정하여 차량을 안전하게 운전하고 있는지 여부를 판단하도록 특별히 설계되었습니다. 알코올 분자가 수용체를 통해 상호작용하면 황산, 질산은, 물, 중크롬산칼륨과 같이 수용체에 포함된 화학 물질이 하나 더 추가됩니다. 두 챔버 사이의 화학적 차이가 인식되면 전기 신호가 생성되어 바늘이나 스크린을 통해 표시될 수 있습니다.
이산화탄소 센서
이산화탄소 센서라고도 합니다. CO2 센서 CO2 가스 측정에 사용되는 장치입니다. 이 센서의 일반적인 원리는 적외선 가스 센서와 화학 가스 센서입니다. 따라서 CO2 가스 측정은 실내 공기 질, 카프노그래프 장치 형태의 폐 기능 및 다양한 산업 분야를 관찰하는 데 중요합니다.
일산화탄소 감지기
일산화탄소 감지기는 일산화탄소 중독을 피하기 위해 CO 가스의 존재를 감지하는 데 사용되는 장치입니다. 일산화탄소 가스는 탄소를 함유한 물질이 부분적으로 점화되어 발생하는 무색, 무취, 무미의 가스입니다. 이 가스의 높은 수준은 존재하는 양과 노출 기간을 기준으로 인간에게 매우 위험할 수 있습니다. 이 감지기는 주로 CO 수준을 측정하고 주변에 위험한 CO 수준이 쌓이기 전에 경보를 울리도록 설계되어 사람들에게 해당 지역을 안전하게 정화하거나 떠날 수 있는 충분한 경고를 제공합니다.
전자코
안 전자 코 또는 e-nose는 맛이나 냄새를 감지하는 데 사용되는 장치입니다. 센서 어레이와 패턴 인식 시스템을 통해 인간의 감각을 재현할 수 있습니다. 따라서 인식 프로세스 단계는 인간의 후각과 관련이 있으며 비교, 식별, 정량화 및 기타 응용 프로그램을 위해 수행됩니다. 데이터 저장 및 검색. 인식 과정의 단계는 인간의 후각과 유사하며 식별, 비교, 정량화 및 데이터 저장 및 검색을 포함한 기타 응용 프로그램을 위해 수행됩니다.
산화아연 나노로드 센서
산화아연 나노로드 센서(ZnO 나노로드 센서)는 주변 대기 내의 액체 분자 또는 특정 가스의 존재를 감지하는 데 사용되는 광학 또는 전자 장치입니다. 이 화학 센서는 ZnO 나노막대와 같은 모든 나노 크기 재료에 향상된 표면적을 활용합니다. 나노막대에 대한 분자 흡수는 광발광, 진동 주파수, 전기 전도도, 질량 등과 같은 나노막대 특성의 차이를 통해 감지할 수 있습니다. 가장 간단하고 널리 사용되는 방법은 나노막대 전체에 전류를 통과시키고 노출 시 변화를 모니터링하는 것입니다. 가스.
전위차 센서
전위차 센서는 분석 가스(또는) 용액에서 일부 성분의 분석 농도를 알아내는 데 사용되는 일종의 화학 센서입니다. 이 센서는 전압이 없을 때 전극의 전위를 측정합니다. 이 센서는 기존 분석 장비에 비해 단순성 및 비용 효율성과 같은 많은 이점을 가지고 있습니다. 따라서 이러한 센서는 식품, 의료, 농업, 식품 품질 모니터링, 수질 모니터링, 건강 모니터링, 환경 모니터링 등과 같은 다양한 분야에서 사용될 수 있습니다.
수소 센서
수소 센서는 일종의 센서입니다. 다양한 분야에서 수소가스의 존재를 감지하는데 사용됩니다. 이 센서는 다른 가스 센서에 비해 저렴하고 내구성이 뛰어나며 소형이며 유지 관리가 매우 간단합니다. 수소는 무색, 무미, 무취의 기체입니다. 이 센서는 환경의 수소 함량을 감지하고 가스 누출을 모니터링하는 데 사용해야 합니다. 이 센서는 가스 누출을 감지하기 위해 수소 가스 감지기에 사용됩니다.
형광염화물 센서
형광 염화물 센서는 세포 부피, 전하 균형, 막 흥분성 및 휴지 전위를 조정하기 위해 세포막을 통과하는 염화물 이동을 측정하는 화학 분석에 사용되는 화학 센서의 일종입니다. 이는 낭포성 섬유증 진단에도 주로 사용됩니다. 생리학적 과정 내에서 염화물(Cl-) 참여 발견은 살아있는 세포 및 형광 도구 개발 내에서 세포내 Cl- 측정을 자극합니다.
흑백차이 화학센서 및 바이오센서
화학 센서와 바이오 센서의 차이점은 다음과 같습니다.
| 화학 센서 | 바이오센서 |
| 화학 센서는 분석기입니다. | ㅏ 바이오센서 분석 장치이며, |
| 화학적 신호를 전기적 신호로 변환하는 데 사용됩니다. | 물리화학적 검출기를 통해 생물학적 성분이 결합된 화학물질을 검출하는데 사용됩니다. |
| 이 센서는 수용체와 변환기를 사용합니다. | 이 센서는 생물학적, 물리적 구성 요소를 사용합니다. |
| 화학 센서는 화합물을 측정하고 특성을 분석합니다. | 바이오센서는 유기 물질을 측정하고 특성을 분석합니다. |
| 화학 센서의 예는 다음과 같습니다. 음주측정기, 전기화학 가스 센서, 일산화탄소 센서. | 바이오센서의 예는 다음과 같습니다. 임신 테스트 및 혈당 모니터링 센서. |
| 이 센서는 환경 모니터링, 식품 산업, 광업, 의료 탐지, 국방 안전, 생명 공학 등에 사용됩니다. | 바이오센서는 질병 모니터링, 오염 물질 감지, 약물 발견, 질병을 유발하는 미생물 등에 사용됩니다. |
장점 단점
화학 센서의 장점은 다음과 같습니다.
- 화학 센서는 다양한 가스 및 증기에 빠르게 반응합니다.
- 이것들은 저렴합니다.
- 화학 센서는 사용이 매우 간단하고 휴대가 간편합니다.
- 이것들은 비싸지 않습니다.
화학 센서의 단점은 다음과 같습니다.
- 이러한 센서는 좁거나 온도 범위가 제한되어 있습니다.
- 이 센서는 모든 생태 모니터링 요구 사항을 충족할 수 없습니다.
- 유통 기한이 제한되어 있습니다.
화학 센서 응용
그만큼 화학 센서의 응용 다음을 포함합니다.
- 화학 센서는 의료 감지, 식품 산업의 환경 모니터링, 생명 공학, 국방 안전 및 광업 분야에서 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다.
- 화학 센서 응용 분야에는 주로 안전, 중환자 관리, 산업 위생, 제품 품질 관리, 공정 제어 등이 포함됩니다.
- 이 센서는 분석물 내의 화학적 품질을 측정하고 감지하는 데 도움이 됩니다.
- 이는 의학, 주택 보안, 환경 오염 등에 사용됩니다.
- 화학적 감지는 다음과 같은 광범위한 분야에서 사용됩니다. 전기화학 분석, 생물의학 측정, 오염 모니터링 및 산업 제어.
- 이 센서는 오염 및 오염 물질 감지를 모니터링하는 다양한 용도로 사용됩니다.
더 많은 화학 센서와 인터페이스에 대해서는 이 페이지를 참조하십시오.
- MQ4 메탄 가스 센서.
- MQ8 수소 가스 센서.
따라서 이는 화학물질의 개요입니다. 센서, 구조, 작업 중 g, 회로, 유형, 차이점, 장점, 단점 및 응용 프로그램. 이 센서는 화학 신호를 분석 신호로 변환하는 데 사용되는 장치입니다. 여기서, 화학적 신호는 센서에 위치한 감지 물질과 표적 분석물질 사이의 선택적 상호작용을 통해 형성될 수 있습니다. 화학 센서의 예는 다음과 같습니다. 일산화탄소 감지기, 포도당 감지기, 모기, 임신 테스트 등 질문이 있습니다. 바이오센서란 무엇인가요?
