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造成電磁智能水表電極極化干擾的原因分析

點擊次數(shù):2609 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,與被測介質直接接觸。研究金屬電極極化干擾原理,提出改進工藝,對提高傳感器信噪比,特別是對電磁智能水表的測量擴展范圍,具有重要的指導意義。
  
  電磁智能水表電極極化的一般行為:
  
  不同的金屬導體接觸或連接會產生不同的電勢,稱為接觸電勢。從固體能帶理論的角度來看,由于兩種金屬的費米能級不同(導帶中電子的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,代表電子的化學勢)。
  
  因此當兩種金屬接觸時,可以交換電子,從高化學勢到低化學勢的電子流動,產生接觸電勢。這種化學能轉化為電能的典型應用之一是金屬的原電池效應,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。
  
  原電池包括兩個半電池反應,即陽極反應和陰極反應。其中,陽極(負極)失去電子發(fā)生氧化反應,導致電勢升高,陰極(正極)得到電子發(fā)生還原反應,其電勢降低。電解池則相反,將電能轉化為化學能。
  
  通常,兩個電極是同一材料的金屬,即費米能級幾乎相同。如果沒有外部電源,就不會發(fā)生電子轉移。當兩個金屬電極被放置在電解液中并連接到外部電源時,液體介質會被電解。電子從高電勢的電極(正極)流向低電勢的電極(負極)形成電流。
  
  這時在兩電極附近同樣發(fā)生電化學半反應(微電池)陽極(正極)失去電子發(fā)生氧化反應電勢升高,陰極(負極)得到電子發(fā)生還原反應電勢降低。因此隨著時間的累積,正極的電勢不斷升高,負極的電勢不斷降低,相當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中,恒磁勵磁情況下信號電極在被測液體中所經歷情形,即電極發(fā)生了極化。當有電流通過時,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生直流干擾。
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