库仑电量传感器和电化学传感器在等压法透氧测试中的区别

admin

等压法透氧测试的国际标准ISO15105-2、ASTM D3985和中国国标GB/T 19789都要求采用库仑电量传感器，并且明确说明该库仑电量传感器是一种无需校准的绝对值传感器。但是在市场上还存在一种采用电化学传感器的透氧仪，其检测精度和稳定性都无法和库仑电量传感器相比，以下是对这两种传感器的分析介绍：
一、库仑电量传感器
1、库仑电量传感器是国际公认的绝对值传感器
库仑电量传感器符合法拉第定律，每进入一个氧气分子，就会释放出四个电子，输出效率高达98%，这个线性正比关系不受渗透浓度和传感器环境变化影响。
2、库仑电量传感器对渗透过来的氧气进行100%的检测，不漏掉一个。
3、库仑传感器是无需校准的
平时只需要对样品的测试环境，如温湿度、流量、基准噪音等参数进行准确控制。可以利用MOCON提供的具有NIST有效追溯性的标准膜对透氧仪整机进行验证，而非校准。
4、库仑绝对值传感器不受环境温度、传感器温度和载气流速的影响
5、库仑电量传感器的使用寿命长。
在正常的连续高阻隔测试情况下，可使用5年。
5、只有MOCON公司的透氧仪采用了真正的库仑电量绝对值传感器
只有MOCON透氧仪真正符合ISO10105-2、ASTM D3985和GB/T 19789等标准求，其精度、可靠性之高是全球公认的。
二、电化学传感器：
1、电化学传感器是一种相对值传感器。
为了延长传感器的使用寿命，电化学传感器外层包覆着一层软膜，从样品渗透过来的氧气中只有一小部分能透过这层软膜，最终进入传感器而产生电信号，这层软膜的存在使渗透过程变成了两次，使这个传感器成为了一个相对值传感器，不能根据氧分子数量线性地输出电信号。
2、电化学传感器只检测一小部分渗透过来的氧气。
而大部分渗透过来的氧气从旁路直接排出，没有被100%地检测，软膜的自身渗透性能变化（如老化、温度变化等）直接影响测试的准确性。
3、电化学传感器需要用不同浓度的氧气进行分段校准补偿。
但是由于电化学传感器只对一部分氧气进行检测，无法达到线性的输出，所以只用几种浓度的氧气进行校准仍然无法保证全量程精度。只要透氧仪需要校准补偿，它即是采用了不符合标准要求的电化学传感器。
4、电化学传感器会受环境温度、传感器温度和载气流速的影响
由于传感器位于仪器的机箱中，传感器温度会随环境温度而变化，这个软膜自身的透氧率也会因而变化，这样传感器测试精度就很容易受环境温度变化的影响。一般标准实验室的环境温度波动在4~5℃之间（±2~3℃），这会给它们的传感器带来0.5cc/m2day以上的漂移，这个漂移对高阻隔材料的测试数据会产生很大的影响。
5、电化学传感器的使用寿命短
在正常的连续高阻隔测试情况下，使用寿命只有一年左右。
6、电化学传感器没有受到ASTM标准委员会的认可。
根据ASTM委员会主持的数据对比试验，尤其在测量低透过率的材料时，它的测试结果会出现极大的偏差，不能满足ASTM D3985要求。ASTM委员会最终的结论是保持ASTM标准中对库仑电量传感器的要求。
3．MOCON提供溯源NIST的标准膜来验证设备
MOCON所用的绝对值传感器无需校准，输出结果完全是线性的。但是MOCON公司仍可提供溯源N.I.S.T.的标准薄膜，给客户作为一个选择性的验证手段，用户可以在需要验证仪器的时候使用。标准膜共有三种不同的数量级，只要这三个标准膜的测量值在允许误差范围之内，根据线性关系，就能保证仪器处于最佳的状态，实现全量程上的测试精度。在日常工作时，用户只需要使用最接近平时测试范围的那张膜即可。
其他生产商的透氧仪由于使用的是相对值传感器，所以它们必须要使用标准薄膜进行校准补偿，使用三张标准膜，其实只能对三种氧气浓度梯度进行校准，只不过是对一条曲线上的三个点进行了校准而已，由于没有线性度，这个校准对全量称范围内的其他点是无效的。对于这三个校准点，做完补偿后，再用同一片膜做验证，验证结果的准确性并不能代表其它点的准确性。