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造成電磁智能水表電極極化干擾的原因分析

點(diǎn)擊次數(shù):2125 更新時間:2022-07-22
  電極作為傳感器中拾取信號的重要組成部分,與被測介質(zhì)直接接觸。研究金屬電極極化干擾原理,提出改進(jìn)工藝,對提高傳感器信噪比,特別是對電磁智能水表的測量擴(kuò)展范圍,具有重要的指導(dǎo)意義。
  
  電磁智能水表電極極化的一般行為:
  
  不同的金屬導(dǎo)體接觸或連接會產(chǎn)生不同的電勢,稱為接觸電勢。從固體能帶理論的角度來看,由于兩種金屬的費(fèi)米能級不同(導(dǎo)帶中電子的Z高占據(jù)能級,即占有電子與非占有電子區(qū)域的分界面的集合,代表電子的化學(xué)勢)。
  
  因此當(dāng)兩種金屬接觸時,可以交換電子,從高化學(xué)勢到低化學(xué)勢的電子流動,產(chǎn)生接觸電勢。這種化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的典型應(yīng)用之一是金屬的原電池效應(yīng),其逆過程是電解池。這兩個過程都與金屬電極在水中的行為有關(guān)。
  
  原電池包括兩個半電池反應(yīng),即陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。其中,陽極(負(fù)極)失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),導(dǎo)致電勢升高,陰極(正極)得到電子發(fā)生還原反應(yīng),其電勢降低。電解池則相反,將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。
  
  通常,兩個電極是同一材料的金屬,即費(fèi)米能級幾乎相同。如果沒有外部電源,就不會發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。當(dāng)兩個金屬電極被放置在電解液中并連接到外部電源時,液體介質(zhì)會被電解。電子從高電勢的電極(正極)流向低電勢的電極(負(fù)極)形成電流。
  
  這時在兩電極附近同樣發(fā)生電化學(xué)半反應(yīng)(微電池)陽極(正極)失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)電勢升高,陰極(負(fù)極)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)電勢降低。因此隨著時間的累積,正極的電勢不斷升高,負(fù)極的電勢不斷降低,相當(dāng)于形成了一個與外接電源同向的電池串聯(lián)在回路中。
  
  這正是水流體電磁檢測技術(shù)中,恒磁勵磁情況下信號電極在被測液體中所經(jīng)歷情形,即電極發(fā)生了極化。當(dāng)有電流通過時,電極電位偏離其平衡電位的現(xiàn)象被稱為電極的極化。此時極化電勢同相疊加到信號電勢上,電磁智能水表就會產(chǎn)生直流干擾。
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