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造成電磁智能水表電極極化干擾的原因分析

閱讀：3135 發(fā)布時(shí)間：2022-7-22

　　電極作為傳感器中拾取信號的重要組成部分，與被測介質(zhì)直接接觸。研究金屬電極極化干擾原理，提出改進(jìn)工藝，對提高傳感器信噪比，特別是對電磁智能水表的測量擴(kuò)展范圍，具有重要的指導(dǎo)意義。

　　電磁智能水表電極極化的一般行為：

　　不同的金屬導(dǎo)體接觸或連接會產(chǎn)生不同的電勢，稱為接觸電勢。從固體能帶理論的角度來看，由于兩種金屬的費(fèi)米能級不同（導(dǎo)帶中電子的Z高占據(jù)能級，即占有電子與非占有電子區(qū)域的分界面的集合，代表電子的化學(xué)勢）。

　　因此當(dāng)兩種金屬接觸時(shí)，可以交換電子，從高化學(xué)勢到低化學(xué)勢的電子流動(dòng)，產(chǎn)生接觸電勢。這種化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的典型應(yīng)用之一是金屬的原電池效應(yīng)，其逆過程是電解池。這兩個(gè)過程都與金屬電極在水中的行為有關(guān)。

　　原電池包括兩個(gè)半電池反應(yīng)，即陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。其中，陽極（負(fù)極）失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致電勢升高，陰極（正極）得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，其電勢降低。電解池則相反，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

　　通常，兩個(gè)電極是同一材料的金屬，即費(fèi)米能級幾乎相同。如果沒有外部電源，就不會發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。當(dāng)兩個(gè)金屬電極被放置在電解液中并連接到外部電源時(shí)，液體介質(zhì)會被電解。電子從高電勢的電極（正極）流向低電勢的電極（負(fù)極）形成電流。

　　這時(shí)在兩電極附近同樣發(fā)生電化學(xué)半反應(yīng)（微電池）陽極（正極）失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)電勢升高，陰極（負(fù)極）得到電子發(fā)生還原反應(yīng)電勢降低。因此隨著時(shí)間的累積，正極的電勢不斷升高，負(fù)極的電勢不斷降低，相當(dāng)于形成了一個(gè)與外接電源同向的電池串聯(lián)在回路中。

　　這正是水流體電磁檢測技術(shù)中，恒磁勵(lì)磁情況下信號電極在被測液體中所經(jīng)歷情形，即電極發(fā)生了極化。當(dāng)有電流通過時(shí)，電極電位偏離其平衡電位的現(xiàn)象被稱為電極的極化。此時(shí)極化電勢同相疊加到信號電勢上，電磁智能水表就會產(chǎn)生直流干擾。

造成電磁智能水表電極極化干擾的原因分析

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