什么是三电极电化学传感器的接口电路？其工作原理如何？

2017-03-14 16:14分类：变频器阅读：

三电极电化学传感器包含工作电极( WE)、参比电极(RE)和辅助电极(AE)。WE的作用是

在电极表面产生化学反应；RE在没有电流通过的前提下，用来维持工作电极与参比电极间电压的恒

定；AE用来输出反应产生的电流信号，由测量电路实现信号的转换和放大。

如果直接在工作电极和参比电极间加电压，在电压的作用下，工作电极表面产生化学反应。由于

此时工作电极和参比电极间形成回路，反应所产生的电流将通过参比电极输出，随着反应电流的变化，

工作电极和参比电极间的电压也会发生改变，无法保持恒定。加入辅助电极，就是要通过反馈作用使

工作电极和参比电极间的电压保持恒定，保证参比电极没有电流流过，强迫反匣电流全部通过辅助电

极输出。

恒电位仪就是用来维持工作电极和参比电极间电位差恒定的电子设

备，其原理图如图3-25所示。图中把工作电极接实地，可以防止寄生信

号的干扰，从而提高了电路中电流和电压的稳定性和精度。这样，恒定电位就变成了保证参比电极没有电流流过的前提下，其电位恒定在某固

定值。把参比电位加到控制放大器( OA)的反相端，在OA同相输入端

加控制电压作为基准电位，控制放大嚣的输出端接辅助电极形成闭环负

反馈调节系统。反相输入端的电位随同相输入端的电位变化而变化，因

此当同相端的基准电位恒定、电极中电流变化时，参比电位相对于工作

电极电位的任何微小变化，均将为电路的电压负反馈所纠正，从而达到自动恒定电位的目的。

综上所述，恒电位仪通过运放OA的巧妙使用，既保证了AE-WE之间的电压恒定为给定的Vref，

又使得RE -WE或RE-AE之间没有电流通过，也即保证了WE上的电流，与被测化学物质的浓度成

正比和处于线性工作范围（通过给Vref设置为合适的电压）。

为了能够读出WE上的电流，并进一步降低RE电极的电流，通常采用3运放电路（见图3-26）：

除采用一个运放作为恒压反馈控制外，另外增加两个运放，OA2作为电流读出电路（电流／电压转换电

路）和OA3作为跟随器。对于OA2和OA3的输入偏置电流均有很高的要求(≤lpA)。

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