造成電磁智能水表電極極化干擾的原因分析
點擊次數(shù)：3232 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(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(chǎn)生接觸電勢。這種化學能轉(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（負極）失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，導致電勢升高，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(zhuǎn)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(zhì)會被電解。電子從高電勢的電極（正極）流向低電勢的電極（負極）形成電流。
這時在兩電極附近同樣發(fā)生電化學半反應(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(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。
