Produit chimique idéal capteurs sont des dispositifs portables, peu coûteux et infaillibles qui réagissent avec une sélectivité idéale et instantanée à un analyte particulier dans n'importe quel milieu préféré pour générer un signal de sortie mesurable à n'importe quelle concentration d'analyte requise. Généralement, ces capteurs sont des dispositifs (ou) des instruments qui décident de la concentration, de la présence détectable (ou) de la quantité d'analyte. La complexité d’application du capteur chimique est liée aux complexités techniques liées à ces déterminations et à la nature spécifique du matériau chimique à analyser. Les aspects de sélectivité et de sensibilité de la détection chimique peuvent être affectés par les aspects dimensionnels, de phase et temporels de la détermination préférée. L'analyte peut être disponible sous forme liquide ou solide à différentes échelles dimensionnelles allant des litres en vrac aux picolitres. Cet article fournit de brèves informations sur un capteur chimique , son fonctionnement et ses applications.
Qu'est-ce qu'un capteur chimique ?
Un capteur utilisé pour mesurer et détecter des quantités chimiques dans un analyte (composition, existence d'un élément (ou) d'un ion particulier, activité chimique, concentration) afin de les convertir en données électroniques est appelé capteur chimique. Ces capteurs sont principalement utilisés dans une myriade d'applications, notamment les systèmes de détection domestique, médical, nanotechnologique et automobile.
Structure du capteur chimique
La structure du capteur chimique est illustrée ci-dessous. Ce capteur est composé de deux composants importants ; le récepteur ou le matériau de détection et le transducteur. Le matériau de détection interagit avec l'analyte cible de différentes manières en fonction du type de capteur. Le résultat de cette interaction est la transformation d’une propriété matérielle telle que la conductivité électrique et la masse.
Le composant suivant de ce capteur est le transducteur , qui est chargé de prendre les données chimiques de l'interaction entre le récepteur et l'analyte et de les transformer en signal électronique. Après cela, ces données sont transmises à un ordinateur (ou) à un composant mécanique.
Le capteur chimique fonctionne sur le principe de la réaction électrochimique pour convertir la composition et la concentration des composés chimiques organiques et inorganiques en signaux électriques.
Circuit de capteur chimique et son fonctionnement
Ce circuit décrit le fonctionnement du capteur de monoxyde de carbone. Ce capteur comporte trois électrodes immergées dans un électrolyte liquide. Ces trois électrodes sont principalement l'électrode de travail, la contre-électrode et l'électrode de référence, mais l'électrode la plus importante est l'électrode de travail. Cette électrode est constituée de platine qui est un métal catalytique du monoxyde de carbone soutenu par une membrane perméable aux gaz bien qu'hydrophobe. Le monoxyde de carbone diffuse à travers la membrane poreuse et est oxydé électrochimiquement.
Les électrons impliqués dans le flux de réaction électrochimique provenant de l’électrode produisent le signal de sortie du capteur. L'électrode de référence fournit un potentiel électrochimique stable au sein de l'électrolyte. Cette électrode est simplement protégée de l'exposition au monoxyde de carbone, ainsi son potentiel thermodynamique est toujours similaire et reste stable. De plus, aucun courant ne peut circuler dans l'électrode de référence. Une contre-électrode est fournie pour compléter le circuit de la cellule électrochimique.
Cette électrode fonctionne uniquement comme une seconde demi-cellule et permet aux électrons d'entrer ou de sortir de l'électrolyte. Le circuit ci-dessous contrôle le potentiel de l'électrode de travail et modifie le courant du signal en une tension connue sous le nom de potentiostat. Le courant du WE (électrode de travail) est transformé en tension via l'ampli opérationnel U2. Ce circuit maintient donc la tension de l'électrode de travail au potentiel de polarisation (Vbias). Le potentiel RE (électrode de référence) est comparé à la tension d'entrée constante (Vbias). L'ampli opérationnel U1 du circuit génère une tension au CE (contre-électrode) qui est adéquate pour générer un courant précisément équivalent et inverse au courant de l'électrode de travail. Simultanément, une tension constante peut être maintenue entre l'électrode de travail et l'électrode de référence.
Le capteur de monoxyde de carbone est également équipé d'un filtre chimiquement sélectif qui élimine les gaz potentiellement interférents avant qu'ils n'arrivent à l'électrode de travail. Si le filtre chimiquement sélectif fonctionne correctement, le capteur chimique réagira moins aux gaz interférents. La technologie expliquée ci-dessus peut être modifiée pour fournir des capteurs qui réagissent aux différents gaz. Cela peut donc être accompli avec différentes électrodes de travail, des filtres chimiquement sélectifs et des potentiels de polarisation.
Types de capteurs chimiques
Il existe différents types de capteurs chimiques qui sont décrits ci-dessous.
Alcootest
Un alcootest est un capteur chimique utilisé pour estimer le taux d'alcoolémie (taux d'alcool dans le sang) à partir d'un échantillon d'haleine. Chaque fois que les gens boivent de l’alcool, ils expirent une certaine quantité de molécules d’alcool qui est directement proportionnelle à la quantité qu’ils boivent. Ce capteur est donc spécialement conçu pour mesurer fréquemment l'alcoolémie d'une personne afin de décider si elle conduit un véhicule en toute sécurité ou non. Une fois que les molécules d’alcool interagissent via le récepteur, elles rencontrent une autre substance chimique enfermée dans le récepteur comme l’acide sulfurique, le nitrate d’argent, l’eau et le dichromate de potassium. Lorsque la dissemblance chimique entre les deux chambres est reconnue, un signal électrique peut être généré et indiqué via son aiguille ou son écran.
Capteur de dioxyde de carbone
Un capteur de dioxyde de carbone est également connu sous le nom de Capteur de CO2 qui est utilisé pour mesurer le gaz CO2. Les principes communs de ce capteur sont les capteurs de gaz infrarouges et les capteurs de gaz chimiques. Ainsi, la mesure du CO2 gazeux est importante pour observer la qualité de l’air intérieur, la fonction pulmonaire sous la forme d’un capnographe et diverses zones industrielles.
Detecteur de monoxyde de carbone
Un détecteur de monoxyde de carbone est un appareil utilisé pour détecter la présence de gaz CO afin d'éviter l'empoisonnement au monoxyde de carbone. Le monoxyde de carbone est un gaz incolore, inodore et insipide produit par l'inflammation partielle de matériaux contenant du carbone. Des niveaux élevés de ce gaz peuvent être très dangereux pour les humains en fonction de la quantité présente et de la durée d'exposition. Ces détecteurs sont principalement conçus pour mesurer les niveaux de CO à terme et déclencher une alarme avant que des niveaux dangereux de CO ne s'accumulent dans les environs, fournissant ainsi aux personnes un avertissement suffisant pour rafraîchir la zone en toute sécurité ou quitter la zone.
Nez électronique
Un nez électronique ou e-nez est un appareil utilisé pour détecter les saveurs ou les odeurs. Ceci est capable de reproduire les sens humains avec des réseaux de capteurs et des systèmes de reconnaissance de formes. Ainsi, les étapes du processus de reconnaissance sont liées à l'olfaction humaine et sont effectuées à des fins de comparaison, d'identification, de quantification et d'autres applications telles que : stockage et récupération de données. Les étapes du processus de reconnaissance sont similaires à l'olfaction humaine et sont effectuées à des fins d'identification, de comparaison, de quantification et d'autres applications, notamment le stockage et la récupération de données.
Capteur Nanorod d'oxyde de zinc
Un capteur nanorod d'oxyde de zinc (capteur nanorod ZnO) est un dispositif optique ou électronique utilisé pour détecter la présence de molécules liquides ou de certains gaz dans l'atmosphère ambiante. Ce capteur chimique utilise une surface améliorée pour tous les matériaux de taille nanométrique comme les nanorodes de ZnO. L'absorption moléculaire sur les nanotiges peut être détectée grâce aux différences dans les propriétés des nanotiges, comme la photoluminescence, la fréquence de vibration, la conductivité électrique, la masse, etc. La méthode la plus simple et la plus populaire consiste à faire passer le courant électrique à travers les nanorodes et à surveiller ses changements lors de l'exposition à gaz.
Capteur potentiométrique
Un capteur potentiométrique est une sorte de capteur chimique utilisé pour connaître la concentration analytique de certains composants dans la solution de gaz (ou) analyte. Ce capteur mesure le potentiel électrique d'une électrode lorsqu'aucune tension n'est présente. Ce capteur présente de nombreux avantages tels que la simplicité et la rentabilité par rapport aux instruments analytiques conventionnels. Ainsi, ces capteurs peuvent être utilisés dans différents domaines comme l'alimentation, les soins de santé, l'agriculture, la surveillance de la qualité des aliments, la surveillance de la qualité de l'eau, la surveillance de la santé, la surveillance de l'environnement, etc.
Capteur d'hydrogène
Un capteur d'hydrogène est un type de capteur ; utilisé pour détecter la présence d’hydrogène gazeux dans divers domaines. Ces capteurs sont peu coûteux, durables, compacts et très simples à entretenir par rapport aux autres capteurs de gaz. L'hydrogène est un gaz incolore, insipide et inodore. Ce capteur doit être utilisé pour détecter la teneur en hydrogène dans l'environnement et surveiller les fuites de gaz. Ce capteur est utilisé dans les détecteurs de gaz hydrogène pour détecter les fuites de gaz.
Capteur de chlorure fluorescent
Le capteur de chlorure fluorescent est un type de capteur chimique utilisé pour l'analyse chimique, pour mesurer le transport du chlorure à travers les membranes cellulaires afin d'ajuster le volume cellulaire, l'équilibre des charges, l'excitabilité de la membrane et le potentiel de repos. Ceux-ci sont également utilisés principalement pour le diagnostic de la mucoviscidose. Les découvertes sur la participation du chlorure (Cl−) dans les processus physiologiques stimulent les mesures intracellulaires du Cl− dans les cellules vivantes et le développement d'outils fluorescents.
Différence capteur chimique N/B et biocapteur
La différence entre les capteurs chimiques et les biocapteurs est la suivante.
| Capteur chimique | Biocapteur |
| Un capteur chimique est un analyseur. | UN biocapteur est un appareil analytique, |
| Il est utilisé pour convertir un signal chimique en signal électrique. | Il est utilisé pour détecter une substance chimique qui fusionne un composant biologique grâce à un détecteur physico-chimique. |
| Ce capteur utilise un récepteur et un transducteur. | Ce capteur utilise des composants biologiques et physiques. |
| Les capteurs chimiques mesurent et caractérisent les composés chimiques. | Les biocapteurs mesurent et caractérisent les matières organiques. |
| Des exemples de capteurs chimiques sont : alcootests, capteurs de gaz électrochimiques et capteurs de monoxyde de carbone. | Des exemples de biocapteurs sont : Tests de grossesse et capteurs de surveillance de la glycémie. |
| Ces capteurs sont utilisés dans la surveillance environnementale, l'industrie agroalimentaire, l'industrie minière, la détection médicale, la sécurité de la défense, la bio-ingénierie, etc. | Les biocapteurs sont utilisés pour la surveillance des maladies, la détection de polluants, la découverte de médicaments, de micro-organismes pathogènes, etc. |
Avantages désavantages
Les avantages des capteurs chimiques sont les suivants.
- Le capteur chimique donne des réponses rapides à divers gaz et vapeurs.
- Ce sont abordables.
- Les capteurs chimiques sont très simples à utiliser et portables
- Ce ne sont pas chers.
Les inconvénients d'un capteur chimique sont les suivants.
- Ces capteurs sont étroits (ou) leur plage de température est limitée.
- Ce capteur ne peut pas répondre à toutes les nécessités de surveillance écologique.
- Sa durée de conservation est limitée.
Applications des capteurs chimiques
Le applications des capteurs chimiques inclure les éléments suivants.
- Les capteurs chimiques ont des applications importantes dans la détection médicale, la surveillance environnementale, l'industrie alimentaire, la bio-ingénierie, la sécurité de la défense et l'industrie minière.
- Les applications des capteurs chimiques incluent principalement la sécurité, les soins intensifs, l'hygiène industrielle, les contrôles de qualité des produits, les contrôles de processus, etc.
- Ce capteur permet de mesurer et de détecter les qualités chimiques d'un analyte.
- Ceux-ci sont utilisés en médecine, dans la sécurité domestique, dans la pollution de l’environnement, etc.
- La détection chimique est utilisée dans un large éventail de disciplines telles que : analyse électrochimique, mesure biomédicale, surveillance de la pollution et contrôle industriel.
- Ces capteurs ont diverses applications pour surveiller la détection de la pollution et des contaminants.
Veuillez vous y référer pour plus de capteurs chimiques et leurs interfaces ;
- Capteur de gaz méthane MQ4.
- Capteur de gaz hydrogène MQ8.
Il s’agit donc d’un aperçu d’un produit chimique capteur, structure, travail g, circuit, types, différences, avantages, inconvénients et applications. Ces capteurs sont des dispositifs utilisés pour convertir un signal chimique en un signal analytique. Ici, le signal chimique peut être formé grâce à une interaction sélective entre un matériau de détection situé dans le capteur et un analyte cible. Des exemples de capteurs chimiques sont : Détecteurs de monoxyde de carbone, détecteurs de glucose, moustiques, tests de grossesse, etc. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un biocapteur ?
