恒電壓法余氯傳感器的工作原理

恒電壓法余氯傳感器的工作原理基于電化學中的安培法，主要通過在工作電極和對電極之間施加恒定的電壓，使被測溶液中的余氯在工作電極表面發生氧化還原反應，從而產生與余氯濃度成正比的電流，具體過程如下：

1.電極系統與電解質：恒電壓法余氯傳感器通常包含工作電極、對電極和參比電極，這些電極都浸泡在含有電解質的溶液中。電解質起到傳導離子的作用，使電極之間能夠形成導電通路。

2. 施加恒定電壓：在工作電極和對電極之間施加一個特定的恒定電壓。這個電壓的大小是根據余氯的氧化還原電位來確定的，一般在0.5 - 0.8V之間。在這個電壓下，余氯能夠在工作電極表面發生氧化還原反應，而其他干擾物質則不容易發生反應，從而保證了傳感器對余氯的選擇性。

3. 氧化還原反應與電流產生：當被測水樣中的余氯擴散到工作電極表面時，在恒定電壓的作用下，余氯得到電子發生還原反應，例如：\(ClO^- + 2H^+ + 2e^- = Cl^- + H_2O\)。同時，在對電極上發生相應的氧化反應，使電路中形成電流。根據法拉第定律，產生的電流大小與參與反應的余氯的物質的量成正比，而余氯的物質的量又與水樣中的余氯濃度相關，因此通過測量電流大小就可以間接測量出水樣中的余氯濃度。

 4.信號轉換與輸出：傳感器內部的電路將測量到的電流信號轉換為電壓信號或數字信號，然后通過電纜或無線傳輸等方式輸出到外部的顯示設備或控制系統中，從而實現對余氯濃度的實時監測和顯示。 在實際應用中，為了提高傳感器的性能和穩定性，通常會對電極材料進行特殊的選擇和處理，并且采用一些先進的制造工藝來減小傳感器的尺寸、降低功耗，以及提高傳感器對余氯的靈敏度和選擇性。