庫侖電量傳感器和電化學傳感器的區(qū)別
等壓法透氧測試的國際標準ISO15105-2、ASTM D3985和中國國標GB/T 19789都要求采用庫侖電量傳感器,并且明確說明該庫侖電量傳感器是一種無需校準的絕對值傳感器。但是在市場上還存在一種采用電化學傳感器的透氧儀,其檢測精度和穩(wěn)定性都無法和庫侖電量傳感器相比,以下是對這兩種傳感器的分析介紹:
一、庫侖電量傳感器
1、庫侖電量傳感器是國際公認的絕對值傳感器
庫侖電量傳感器符合法拉第定律,每進入一個氧氣分子,就會釋放出四個電子,輸出效率高達98%,這個線性正比關系不受滲透濃度和傳感器環(huán)境變化影響。
2、庫侖電量傳感器對滲透過來的氧氣進行100%的檢測,不漏掉一個。
3、庫侖傳感器是無需校準的
平時只需要對樣品的測試環(huán)境,如溫濕度、流量、基準噪音等參數進行準確控制??梢岳肕OCON提供的具有NIST有效追溯性的標準膜對透氧儀整機進行驗證,而非校準。
4、庫侖絕對值傳感器不受環(huán)境溫度、傳感器溫度和載氣流速的影響
5、庫侖電量傳感器的使用壽命長。
在正常的連續(xù)高阻隔測試情況下,可使用5年。
5、只有MOCON公司的透氧儀采用了真正的庫侖電量絕對值傳感器
只有MOCON透氧儀真正符合ISO10105-2、ASTM D3985和GB/T 19789等標準求,其精度、可靠性之高是全球公認的。
二、電化學傳感器:
1、電化學傳感器是一種相對值傳感器。
為了延長傳感器的使用壽命,電化學傳感器外層包覆著一層軟膜,從樣品滲透過來的氧氣中只有一小部分能透過這層軟膜,最終進入傳感器而產生電信號,這層軟膜的存在使?jié)B透過程變成了兩次,使這個傳感器成為了一個相對值傳感器,不能根據氧分子數量線性地輸出電信號。
2、電化學傳感器只檢測一小部分滲透過來的氧氣。
而大部分滲透過來的氧氣從旁路直接排出,沒有被100%地檢測,軟膜的自身滲透性能變化(如老化、溫度變化等)直接影響測試的準確性。
3、電化學傳感器需要用不同濃度的氧氣進行分段校準補償。
但是由于電化學傳感器只對一部分氧氣進行檢測,無法達到線性的輸出,所以只用幾種濃度的氧氣進行校準仍然無法保證全量程精度。只要透氧儀需要校準補償,它即是采用了不符合標準要求的電化學傳感器。
4、電化學傳感器會受環(huán)境溫度、傳感器溫度和載氣流速的影響
由于傳感器位于儀器的機箱中,傳感器溫度會隨環(huán)境溫度而變化,這個軟膜自身的透氧率也會因而變化,這樣傳感器測試精度就很容易受環(huán)境溫度變化的影響。一般標準實驗室的環(huán)境溫度波動在4~5℃之間(±2~3℃),這會給它們的傳感器帶來0.5cc/m2day以上的漂移,這個漂移對高阻隔材料的測試數據會產生很大的影響。
5、電化學傳感器的使用壽命短
在正常的連續(xù)高阻隔測試情況下,使用壽命只有一年左右。
6、電化學傳感器沒有受到ASTM標準委員會的認可。
根據ASTM委員會主持的數據對比試驗,尤其在測量低透過率的材料時,它的測試結果會出現極大的偏差,不能滿足ASTM D3985要求。ASTM委員會最終的結論是保持ASTM標準中對庫侖電量傳感器的要求。
三、MOCON提供溯源NIST的標準膜來驗證設備
MOCON所用的絕對值傳感器無需校準,輸出結果完全是線性的。但是MOCON公司仍可提供溯源N.I.S.T.的標準薄膜,給客戶作為一個選擇性的驗證手段,用戶可以在需要驗證儀器的時候使用。標準膜共有三種不同的數量級,只要這三個標準膜的測量值在允許誤差范圍之內,根據線性關系,就能保證儀器處于最佳的狀態(tài),實現全量程上的測試精度。在日常工作時,用戶只需要使用最接近平時測試范圍的那張膜即可。
其他生產商的透氧儀由于使用的是相對值傳感器,所以它們必須要使用標準薄膜進行校準補償,使用三張標準膜,其實只能對三種氧氣濃度梯度進行校準,只不過是對一條曲線上的三個點進行了校準而已,由于沒有線性度,這個校準對全量稱范圍內的其他點是無效的。對于這三個校準點,做完補償后,再用同一片膜做驗證,驗證結果的準確性并不能代表其它點的準確性。