59、金属氧化物厚膜pH传感器与无线传感器网络可靠数据传输

金属氧化物厚膜pH传感器与无线传感器网络可靠数据传输

金属氧化物厚膜pH传感器

1. EIS分析
   • 原理 ：为确定电化学电池的阻抗，通常施加交流电压并测量电池电流。由电阻、电容和电感元件组成的电路具有阻抗，它是对交流电流的阻碍，且与频率相关，能解释系统中的电化学过程。电导式pH传感器的电学特性会因电极表面敏感层与溶液反应而改变。
   • 电导特性 ：在10 Hz - 8 MHz频率范围内，对于不同pH值的测试溶液，pH值在4 - 9范围内，电导随pH值升高而增加。在1 kHz以下频率，所有pH值的电导恒定；高于1 kHz，电导随频率增加而增加。这可由TiO₂和RuO₂基传感器中H⁺/OH⁻离子与氧化物表面的电化学反应活性来解释。
   • 阻抗特性 ：阻抗在1 kHz以下频率迅速增加，在10³ - 10⁶ Hz范围内保持恒定。低pH值时阻抗较高，随pH值升高而降低。在10 kHz以上高频时，所有pH值的阻抗几乎相等，因此在1 kHz以下低频时，阻抗对pH值的依赖性更强，主要是因为碱性溶液的电阻低于酸性溶液。
   • 电容特性 ：对于不同pH值的缓冲溶液，在100 Hz以下低频时，电容值随频率增加而迅速下降。电容随pH值升高而增加，且在低频时，pH值对电容的影响更强。
   • Nyquist图分析 ：通过阻抗光谱分析，使用阻抗虚部与实部的Nyquist图分析pH传感器的复阻抗数据。图