庫(kù)侖電量傳感器和電化學(xué)傳感器的對(duì)比

等壓法透氧測(cè)試的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO15105-2、ASTM D3985和中國(guó)國(guó)標(biāo)GB/T 19789都要求采用庫(kù)侖電量傳感器，并且明確說(shuō)明該庫(kù)侖電量傳感器是一種無(wú)需校準(zhǔn)的絕對(duì)值傳感器。但是在市場(chǎng)上還存在一種采用電化學(xué)傳感器的透氧儀，其檢測(cè)精度和穩(wěn)定性都無(wú)法和庫(kù)侖電量傳感器相比，以下是對(duì)這兩種傳感器的分析介紹：

一、庫(kù)侖電量傳感器

1、庫(kù)侖電量傳感器是國(guó)際公認(rèn)的絕對(duì)值傳感器

庫(kù)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(huì)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(kù)侖電量傳感器對(duì)滲透過(guò)來(lái)的氧氣進(jìn)行100%的檢測(cè)，不漏掉一個(gè)。

3、庫(kù)侖傳感器是無(wú)需校準(zhǔn)的

平時(shí)只需要對(duì)樣品的測(cè)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。可以利用MOCON提供的具有NIST有效追溯性的標(biāo)準(zhǔn)膜對(duì)透氧儀整機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，而非校準(zhǔn)。

4、庫(kù)侖絕對(duì)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(kù)侖電量傳感器的使用壽命長(zhǎng)。

在正常的連續(xù)高阻隔測(cè)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(kù)侖電量絕對(duì)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(duì)值傳感器。

為了延長(zhǎng)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(guò)來(lái)的氧氣中只有一小部分能透過(guò)這層軟膜，最終進(jìn)入傳感器而產(chǎn)生電信號(hào)，這層軟膜的存在使?jié)B透過(guò)程變成了兩次，使這個(gè)傳感器成為了一個(gè)相對(duì)值傳感器，不能根據(jù)氧分子數(shù)量線性地輸出電信號(hào)。

2、電化學(xué)傳感器只檢測(cè)一小部分滲透過(guò)來(lái)的氧氣。

而大部分滲透過(guò)來(lái)的氧氣從旁路直接排出，沒(méi)有被100%地檢測(cè)，軟膜的自身滲透性能變化（如老化、溫度變化等）直接影響測(cè)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(duì)一部分氧氣進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)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(wú)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(huì)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(huì)隨環(huán)境溫度而變化，這個(gè)軟膜自身的透氧率也會(huì)因而變化，這樣傳感器測(cè)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(dòng)在4~5℃之間（±2~3℃），這會(huì)給它們的傳感器帶來(lái)0.5cc/m2day以上的漂移，這個(gè)漂移對(duì)高阻隔材料的測(cè)試數(shù)據(jù)會(huì)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(cè)試情況下，使用壽命只有一年左右。

6、電化學(xué)傳感器沒(méi)有受到ASTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的認(rèn)可。

根據(jù)ASTM委員會(huì)主持的數(shù)據(jù)對(duì)比試驗(yàn)，尤其在測(cè)量低透過(guò)率的材料時(shí)，它的測(cè)試結(jié)果會(huì)出現(xiàn)極大的偏差，不能滿足ASTM D3985要求。ASTM委員會(huì)最終的結(jié)論是保持ASTM標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)庫(kù)侖電量傳感器的要求。

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

MOCON所用的絕對(duì)值傳感器無(wú)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(jí)，只要這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)膜的測(cè)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(cè)試精度。在日常工作時(shí)，用戶只需要使用最接近平時(shí)測(cè)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(duì)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(duì)三種氧氣濃度梯度進(jìn)行校準(zhǔn)，只不過(guò)是對(duì)一條曲線上的三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了校準(zhǔn)而已，由于沒(méi)有線性度，這個(gè)校準(zhǔn)對(duì)全量稱范圍內(nèi)的其他點(diǎn)是無(wú)效的。對(duì)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。