恒电压余氯传感器的工作原理是什么？

恒电压余氯传感器基于恒电压电解法工作，其核心原理是通过在电极系统中施加恒定的电压，使水中的余氯（包括自由氯、总氯等）在电极表面发生氧化还原反应，产生的电流信号与余氯浓度成正比，从而实现对余氯的定量检测。

核心结构与工作流程

恒电压余氯传感器通常由工作电极、参比电极和对电极（三电极体系）组成，配合恒电压控制电路完成检测，具体流程如下：

施加恒定电压
传感器通过电路在工作电极与参比电极之间施加一个固定的电压（该电压值根据目标检测物质的电化学特性设定，例如针对自由氯的检测，电压通常在 0.6-0.8V 左右）。参比电极的作用是稳定电压基准，确保工作电极的电势始终保持恒定，避免水质波动（如 pH 变化）对电压的影响。

余氯的电化学反应
当水样流经电极表面时，水中的余氯（如 HClO、ClO⁻等）在工作电极表面发生氧化或还原反应。以自由氯（次氯酸，HClO）为例，在阳极（工作电极）发生氧化反应：
HClO+H2O−2e−→ClO3−+3H+
反应过程中释放电子，形成电流。

电流信号的检测与转换
反应产生的电流通过对电极形成回路，其大小与水中余氯的浓度成正比（遵循法拉第电解定律）。传感器内置的信号处理模块将电流信号放大、转换为电信号（如 4-20mA 或 RS485 输出），最终通过仪表或控制系统计算出余氯浓度。

关键特点与局限性

无膜结构：与膜法传感器不同，恒电压传感器的电极直接与水样接触，无需透气膜隔离，因此响应速度更快（通常 10-30 秒），结构更简单。

易受干扰：水中的还原性物质（如亚硝酸盐、硫化物）、重金属离子（如 Fe²⁺、Mn²⁺）或高浓度氯离子等，会在电极表面发生类似反应，导致电流信号偏大，影响检测精度。

维护需求：虽无需更换膜和电解液，但电极表面易因污染物（如悬浮物、有机物）附着而失效，需定期清洗（如用稀酸或毛刷清理）以保持活性。

总结

恒电压余氯传感器通过 “恒定电压驱动→余氯电化学氧化→电流信号定量" 的过程实现检测，凭借快速响应、低维护成本的优势，适合对精度要求不高但水质波动大（如高浊度、高污染水体）的场景；但其抗干扰能力较弱，需结合预处理（如过滤）或校准来优化检测结果。