czujnik chemiczny
 
Encyklopedia
czujnik chemiczny, sensor chemiczny,
urządzenie służące do przekształcenia informacji chem. na użyteczny sygnał pomiarowy;
informacji chem. dostarcza przebiegająca reakcja chem. lub określone właściwości fizykochemicznych oznaczanego składnika. Cz.ch. mogą służyć do określania zawartości jednego lub wielu składników w badanym obiekcie, określania ich aktywności albo do stwierdzania granicznego poziomu, którego przekroczenie wywołuje sygnał alarmowy.
Cz.ch. składa się z receptora i przetwornika; receptor selektywnie rozpoznaje oznaczany składnik, a przetwornik przekształca informację na użyteczny sygnał wyjściowy, najczęściej w postaci elektrycznej. Dąży się do konstruowania takich cz.ch., w których badany obiekt (najczęściej gazowy lub ciekły) nie jest poddawany wstępnemu chem. przetwarzaniu. Cz.ch. zwykle dzieli się wg charakteru zjawiska i materiału wykorzystywanego w procesie rozpoznania przez receptor, rodzaju użytego przetwornika albo technologii jego wytwarzania. Wykorzystuje się metody: elektrochem. — woltamperometrię, potencjometrię i in.; opt. — mierzy się m.in. absorbancję, luminescencję, fluorescencję, współczynnik załamania światła (światłowody będące elementem wielu czujników opt. pozwalają na umieszczenie czujnika w miejscu trudno dostępnym i przekazywanie sygnału do odległego operatora); termometryczne — wykorzystanie efektów cieplnych związanych np. z zachodzącą reakcją chem.; cz.ch. mogą wykorzystywać zmianę masy (mierzoną np. za pomocą układów piezoelektr.), procesy katalityczne. Cz.ch., w których receptorach zachodzą procesy biochem., w tym enzymatyczne i immunologiczne, nazywa się bioczujnikami. Cz.ch. jest często elementem analizatora składu; np. analizatory składu spalin zawierają czujniki do pomiaru zawartości tlenu, tlenku węgla, ditlenku siarki, tlenków azotu; w analizatorach klinicznych są stosowane czujniki potencjometryczne (elektroda jonoselektywna), umożliwiające pomiar zawartości jonów sodu, potasu, wapnia i magnezu, oraz elektrody pehametryczne. Pomiar kwasowości roztworów — pehametria, należy do procedur pomiarowych najczęściej stosowanych w chemii. Bardzo szeroko są rozpowszechnione czujniki amperometryczne tlenu i glukozy. W konstrukcji cz.ch. używa się układów półprzewodnikowych, co umozliwia miniaturyzację, masową produkcję, również czujników jednorazowego użytku. Dzięki miniaturyzacji cz.ch. są możliwe pomiary w obiektach o bardzo małej objętości, <10 µm, a także skrócenie czasu reakcji czujnika do milisekund. Zestawy czujników o zróżnicowanej, ale niewielkiej selektywności, stosowane do rozpoznawania złożonych mieszanin w fazie gazowej i ciekłej nazwano nosem elektronicznym.
Cz.ch. wykorzystuje się w przemyśle (np. chem., spoż., motoryzacyjnym), w ochronie środowiska i w medycynie. Ceramiczne rezystancyjne czujniki gazów są powszechnie stosowane w fabrykach, na platformach wydobywczych, w kopalniach, transporcie, wojsku, hotelach, domach do wykrywania łatwo palnych gazów, toksycznych par, jako detektory pożaru i do oceny stanu wentylacji pomieszczeń, ponadto — do pomiaru par alkoholu w procesach fermentacyjnych i do kontroli powietrza wydychanego przez człowieka (alkomaty).
Bibliografia
W. Torbicz, Z. Brzózka Czujniki chemiczne i bioczujniki, Warszawa 1995;
Z. Brzózka, W. Wróblewski Sensory chemiczne, Warszawa 1998.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia