用于识别及清洁电化学传感器的污染的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了用于识别电化学传感器(10)的污染以及清洁所述电化学传感器(10)的方法和系统。一种方法可包括：使用CV首次扫描所述传感器(10)以生成基准读数组；在使用所述传感器(10)后，对所述传感器(10)进行第二次扫描；将由所述第二CV扫描所得的第二读数组与所述基准读数组进行比较；当所述第二读数组不同于所述基准读数组时，确定所述传感器(10)电位已偏移；对所述传感器(10)进行第三次扫描，以清洁所述传感器(10)的一个或多个元件；对所述传感器(10)进行第四次扫描；将由所述第四CV扫描所得的第四读数组与所述第二读数组进行比较；以及确定所述传感器(10)的所述电位已因所述传感器(10)的污染而偏移，并且/或者可对所述传感器(10)进行进一步清洁。

System and method for identifying and cleaning contamination of electrochemical sensors

The invention provides a method and system for identifying pollution of an electrochemical sensor (10) and cleaning the electrochemical sensor (10). One method may include: first scanning the sensor (10) with CV to generate a reference reading array; second scanning of the sensor (10) after using the sensor (10); comparing the second reading array obtained from the second CV scan with the reference reading array; and determining the sensor (10) electrically when the second reading array is different from the reference reading array. Bit offset; a third scan of the sensor (10) to clean one or more components of the sensor (10); a fourth scan of the sensor (10); a comparison of the fourth reading set obtained from the fourth CV scan with the second reading set; and determination that the potential of the sensor (10) has been offset by the contamination of the sensor (10), and / Or the sensor (10) can be further cleaned.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于识别及清洁电化学传感器的污染的系统和方法相关申请的交叉引用不适用。关于联邦政府资助的研究或开发的声明不适用。对微缩胶片附录的参考不适用。
技术介绍
电化学传感器传统上包括气体扩散工作电极，其通常基于分散在聚四氟乙烯(PTFE)带上的铂或石墨/铂催化剂。目标气体在该电极处反应，同时在对电极处发生平衡反应。电极被容纳在包含液体电解质(诸如硫酸)的外部壳体内。气体通常通过受控扩散入口进入壳体，该受控扩散入口对目标气体进入电池进行调控。气体在电极处反应并且影响传感器的电气输出。
技术实现思路
在一个实施方案中，一种用于识别电化学传感器的污染的方法可包括：在使用电化学传感器前，使用循环伏安法(CV)首次扫描电化学传感器；由第一CV扫描生成基准读数组；在使用电化学传感器后，使用与第一CV扫描类似的扫描对电化学传感器进行第二次扫描；将由第二CV扫描所得的第二读数组与基准读数组进行比较；当第二读数组不同于基准读数组时，确定电化学传感器电位已偏移；以不同于第一CV扫描的速率对电化学传感器进行第三次扫描，以至少部分地清洁电化学传感器的一个或多个元件；使用与第一CV扫描类似的扫描对电化学传感器进行第四次扫描；将由第四CV扫描所得的第四读数组与第二读数组进行比较；并且当第四读数组不同于第二读数组并且接近基准读数组时，确定电化学传感器的电位已因电化学传感器的污染而偏移。在一个实施方案中，电化学传感器可包括：壳体；设置在壳体内的电解质；以及与壳体内的电解质接触的多个电极，其中多个电极包括工作电极和对电极；控制电路，该控制电路被配置为在使用电化学传感器前使用CV首次扫描电化学传感器，从而由第一CV扫描生成基准读数组；在使用电化学传感器后，使用与第一CV扫描类似的扫描对电化学传感器进行第二次扫描，其中将由第二CV扫描所得的第二读数组与基准读数组进行比较；当第二读数组不同于基准读数组时，以不同于第一CV扫描的速率对电化学传感器进行第三次扫描，以至少部分地清洁电化学传感器的一个或多个元件；使用与第一CV扫描类似的扫描对电化学传感器进行第四次扫描，其中将由第四CV扫描所得的第四读数组与第二读数组进行比较；并且当第四读数组不同于第二读数组并且接近基准读数组时，确定电化学传感器的电位已因电化学传感器的污染而偏移。在一个实施方案中，一种用于识别电化学传感器的污染的方法可包括：在使用电化学传感器前，使用CV首次扫描电化学传感器；由第一CV扫描生成基准读数组；在使用电化学传感器后，使用与第一CV扫描类似的扫描对电化学传感器进行第二次扫描；将由第二CV扫描所得的第二读数组与基准读数组进行比较；当第二读数组不同于基准读数组时，确定电化学传感器电位已偏移；以不同于第一CV扫描的速率对电化学传感器进行第三次扫描，以至少部分地清洁电化学传感器的一个或多个元件；使用与第一CV扫描类似的扫描对电化学传感器进行第四次扫描；将由第四CV扫描所得的第四读数组与第二读数组进行比较；并且确定以下情况中的至少一者：电化学传感器的电位已因电化学传感器的污染而偏移，或者可对电化学传感器进行进一步清洁。附图说明为了更全面地理解本公开，现在参照以下结合附图和详细说明所作的简要说明，在附图中相似的附图标记代表相似的部件。图1示意性地示出了根据一个实施方案的电化学传感器的横截面图。图2示出了根据一个实施方案的通过电化学传感器的CV扫描生成的第一读数组的图形表示。图3示出了根据一个实施方案的通过电化学传感器的CV扫描生成的第二读数组的图形表示。图4示出了根据一个实施方案的通过电化学传感器的CV扫描生成的第三读数组的图形表示。图5示出了根据一个实施方案的通过电化学传感器的CV扫描生成的第四读数组的图形表示。图6示出了根据一个实施方案的清洁时电化学传感器的响应与未清洁时电化学传感器的响应相比较的图形表示。图7示意性地示出了根据一个实施方案的电路板上的传感器。具体实施方式首先应当理解，尽管以下示出了一个或多个实施方案的示例性实施方式，但是可以使用任何数量的、无论是当前己知的还是尚不存在的技术来实现所公开的系统和方法。本公开决不应当限于下文所示的示例性实施方式、附图和技术，而是可以在所附权利要求书的范围及其等同物的全部范围内进行修改。以下简短术语定义应适用于整个申请文件：术语“包括”意指包括但不限于，并且应以在专利上下文中通常使用的方式加以解释；短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”等一般意指跟在该短语后的特定特征、结构或特性可包括在本专利技术的至少一个实施方案中，并且可包括在本专利技术的不止一个实施方案中(重要的是，此类短语不一定是指相同实施方案)；如果说明书将某物描述为“示例性的”或“示例”，则应当理解为是指非排他性的示例；术语“约”或“大约”等在与数字一起使用时，可意指具体数字，或另选地，如本领域技术人员所理解的接近该具体数字的范围；并且如果说明书陈述了部件或特征“可以”、“能够”、“能”、“应当”、“将”、“优选地”、“有可能地”、“通常”、“任选地”、“例如”、“经常”或“可能”(或其他此类词语)被包括或具有特性，则特定部件或特征不是必须被包括或具有该特性。这种部件或特征可任选地包括在一些实施方案中，或可排除在外。本公开的实施方案包括用于评估电化学传感器中参考电极的污染以及用于清洁受污染的参考电极的系统和方法。在一些实施方案中，传感器可包括便携式或移动传感器。在电化学传感器的一个实施方案中，传感器可包括两个电极系统，包括工作电极和对电极。当检测到高浓度的气体时，工作电极可产生由对电极的极化引起的电位漂移。当工作电极与目标气体反应时，这种电位漂移可致使形成非线性图案。为了说明此效应，可向传感器添加第三参考电极，其中工作电极电位可相对于参考电极改变。以这种方式，传感器可被配置为探测较高的气体浓度，并且可在传感器的输出中提供改进的线性度。在三个电极系统中，参考电极电位非常重要。例如，当在H2SO4系统中使用铂(Pt)空气电极时，电位通常可为大约1.06伏。通常，传感器可具有针对目标气体的极化曲线，并且在参考电极电位附近的一定范围内，传感器的灵敏度可包括极限电流平台，其中灵敏度可不受参考电极漂移的波动的显著影响。然而，如果参考电极漂离极化曲线的极限电流平台，或者如果传感器的平台非常狭窄，则工作电极的电位可随参考电极漂移，并且工作电极对目标气体的响应可降至更低或无响应。在使用参考电极的过程中，参考电极电位可由于一个或多个因素而漂移。例如，环境温度和/或湿度可变化，并且这些变化可影响传感器的电位漂移。在一些情况下，可向传感器添加温度和/或湿度补偿以说明这些影响，并且可能减少参考电极电位漂移的影响。又如，来自外部环境的气体可影响电位漂移。如果测试气体或干扰气体在环境中以高浓度存在，则工作电极可因气体而过载，并且非反应气体将扩散到参考电极并致使参考电极电位漂移。又如，挥发性有机化合物(VOC)可存在于传感器操作环境中，诸如乙醇、甲醇、甲醛等。这些VOC气体中的一些在工作电极处可不反应，并且随后可扩散至参考电极。另外，一些VOC气体可在工作电极处反应，但在工作电极中可不完全反应，并且残余气体将扩散到参考电极中，从而致使参考电极电位漂移。在可使用H2S传感器的一些工作环境中，工作人员在工作后使用含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于识别电化学传感器的污染的方法，所述方法包括：在使用所述电化学传感器前，使用循环伏安法首次扫描所述电化学传感器；由所述第一循环伏安法扫描生成基准读数组；在使用所述电化学传感器后，使用与所述第一循环伏安法扫描类似的扫描对所述电化学传感器进行第二次扫描；将由所述第二循环伏安法扫描所得的第二读数组与所述基准读数组进行比较；当所述第二读数组不同于所述基准读数组时，确定所述电化学传感器电位已偏移；以不同于所述第一循环伏安法扫描的速率对所述电化学传感器进行第三次扫描，以至少部分地清洁所述电化学传感器的一个或多个元件；使用与所述第一循环伏安法扫描类似的扫描对所述电化学传感器进行第四次扫描；将由所述第四循环伏安法扫描所得的第四读数组与所述第二读数组进行比较；以及当所述第四读数组不同于所述第二读数组并且接近所述基准读数组时，确定所述电化学传感器的所述电位已因所述电化学传感器的污染而偏移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于识别电化学传感器的污染的方法，所述方法包括：在使用所述电化学传感器前，使用循环伏安法首次扫描所述电化学传感器；由所述第一循环伏安法扫描生成基准读数组；在使用所述电化学传感器后，使用与所述第一循环伏安法扫描类似的扫描对所述电化学传感器进行第二次扫描；将由所述第二循环伏安法扫描所得的第二读数组与所述基准读数组进行比较；当所述第二读数组不同于所述基准读数组时，确定所述电化学传感器电位已偏移；以不同于所述第一循环伏安法扫描的速率对所述电化学传感器进行第三次扫描，以至少部分地清洁所述电化学传感器的一个或多个元件；使用与所述第一循环伏安法扫描类似的扫描对所述电化学传感器进行第四次扫描；将由所述第四循环伏安法扫描所得的第四读数组与所述第二读数组进行比较；以及当所述第四读数组不同于所述第二读数组并且接近所述基准读数组时，确定所述电化学传感器的所述电位已因所述电化学传感器的污染而偏移。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：以与所述第三循环伏安法扫描相同的速率对所述电化学传感器进行第五次扫描，以进一步清洁所述电化学传感器；以及在使用所述电化学传感器前允许所述电化学传感器恢复至正常工作状态。3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述电化学传感器电位已偏移包括确定所述电化学传感器的参考电极的所述电位已偏移。4.根据权利要求3所述的方法，其中第三次扫描所述电化学传感器以清洁所述电化学传感器包括扫描所述参考电极以清洁所述参考电极。5.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述电化学传感器的所述电位已因所述电化学传感器的污染而偏移包括确定所述参考电极的所述电位已因所述参考电极的污染而偏移。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述扫描由所述电化学传感器的控制电路来完成。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三扫描的所述扫描速率介于大约0.5至5伏每秒(V/s)之间。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三扫描的所述范围为大约-0.8至0.8伏。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三扫描的所述扫描时间介于大约12分钟和48分钟之间。10.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第二读数组与所述基准读数组进行比较包括观...

【专利技术属性】
技术研发人员：于玉忠，刘玲，梁枫，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US