庫侖電量傳感器和電化學(xué)傳感器的對比

等壓法透氧測試的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO15105-2、ASTM D3985和中國國標(biāo)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(zhǔn)的絕對值傳感器。但是在市場上還存在一種采用電化學(xué)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(rèn)的絕對值傳感器

庫侖電量傳感器符合法拉第定律，每進(jìn)入一個(gè)氧氣分子，就會釋放出四個(gè)電子，輸出效率高達(dá)98%，這個(gè)線性正比關(guān)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(jìn)行100%的檢測，不漏掉一個(gè)。

3、庫侖傳感器是無需校準(zhǔn)的

平時(shí)只需要對樣品的測試環(huán)境，如溫濕度、流量、基準(zhǔn)噪音等參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確控制?？梢岳肕OCON提供的具有NIST有效追溯性的標(biāo)準(zhǔn)膜對透氧儀整機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，而非校準(zhǔn)。

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(biāo)準(zhǔn)求，其精度、可靠性之高是全球公認(rèn)的。

二、電化學(xué)傳感器：

1、電化學(xué)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(xué)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(jìn)入傳感器而產(chǎn)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(gè)傳感器成為了一個(gè)相對值傳感器，不能根據(jù)氧分子數(shù)量線性地輸出電信號。

2、電化學(xué)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(zhǔn)確性。

3、電化學(xué)傳感器需要用不同濃度的氧氣進(jìn)行分段校準(zhǔn)補(bǔ)償。

但是由于電化學(xué)傳感器只對一部分氧氣進(jìn)行檢測，無法達(dá)到線性的輸出，所以只用幾種濃度的氧氣進(jìn)行校準(zhǔn)仍然無法保證全量程精度。只要透氧儀需要校準(zhǔn)補(bǔ)償，它即是采用了不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的電化學(xué)傳感器。

4、電化學(xué)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(jī)箱中，傳感器溫度會隨環(huán)境溫度而變化，這個(gè)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(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)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(gè)漂移對高阻隔材料的測試數(shù)據(jù)會產(chǎn)生很大的影響。

5、電化學(xué)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(xué)傳感器沒有受到ASTM標(biāo)準(zhǔn)委員會的認(rèn)可。

根據(jù)ASTM委員會主持的數(shù)據(jù)對比試驗(yàn)，尤其在測量低透過率的材料時(shí)，它的測試結(jié)果會出現(xiàn)極大的偏差，不能滿足ASTM D3985要求。ASTM委員會最終的結(jié)論是保持ASTM標(biāo)準(zhǔn)中對庫侖電量傳感器的要求。

3．MOCON提供溯源NIST的標(biāo)準(zhǔn)膜來驗(yàn)證設(shè)備

MOCON所用的絕對值傳感器無需校準(zhǔn)，輸出結(jié)果完全是線性的。但是MOCON公司仍可提供溯源N.I.S.T.的標(biāo)準(zhǔn)薄膜，給客戶作為一個(gè)選擇性的驗(yàn)證手段，用戶可以在需要驗(yàn)證儀器的時(shí)候使用。標(biāo)準(zhǔn)膜共有三種不同的數(shù)量級，只要這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)膜的測量值在允許誤差范圍之內(nèi)，根據(jù)線性關(guān)系，就能保證儀器處于最佳的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全量程上的測試精度。在日常工作時(shí)，用戶只需要使用最接近平時(shí)測試范圍的那張膜即可。

其他生產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)薄膜進(jìn)行校準(zhǔn)補(bǔ)償，使用三張標(biāo)準(zhǔn)膜，其實(shí)只能對三種氧氣濃度梯度進(jìn)行校準(zhǔn)，只不過是對一條曲線上的三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了校準(zhǔn)而已，由于沒有線性度，這個(gè)校準(zhǔn)對全量稱范圍內(nèi)的其他點(diǎn)是無效的。對于這三個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，做完補(bǔ)償后，再用同一片膜做驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性并不能代表其它點(diǎn)的準(zhǔn)確性。