基于高集成度电化学方案的气体与水质检测企查查数据显示

企查查数据显示，目前我国现存“环境监测”相关企业共25.5万家。2020年是近十年注册量的高峰期，全年共注册7.2万家企业，同比增长100.3%；今年上半年共注册5.0万家，同比增长72.4% 。随着中国政府对环境质量提出更高要求，以及降低碳排放的3060目标设定， “十四五”期间全行业将继续要提高监测质量，常规监测正在从“有没有”向“好不好”转变，新领域监测实现从无到有的突破。

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有效的监管下，中国生态环境污染状况近年来实现了快速的逆转。生态环境部前不久通报了2021年7月和1-7月全国地表水、环境空气质量状况显示， 3641个国家地表水考核断面中，水质优良断面比例为81.1% ，同比上升0.4个百分点，劣Ⅴ类断面比例为1.7% ，同比下降0.8个百分点；全国339个地级及以上城市平均优良天数比例为85.5% ，同比上升2.2个百分点。有效的监管离不开监测平台方案，目前各种气体、液体监测平台方案在其中发挥了关键作用，本文以ADI的两款气体及液体检测信号链方案来分析。
具有传感器诊断功能的电化学气体测量系统
气体检测仪器广泛应用于从家用空气质量测量设备到工业有毒气体检测解决方案的各种应用。其中许多仪器使用电化学气体传感器。这种传感器技术需要专门的前端电路来进行偏
置和测量。利用内置诊断特性（例如阻抗频谱或偏置电压脉冲与斜坡），可以检查传感器健康状况，补偿老化或温度引起的精度漂移，估计传感器的剩余寿命而无需用户干预。这种功能允许各个边缘节点更换智能、精确的传感器。集成超低功耗微控制器直接偏置电化学气体传感器并运行板载诊断算法。

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双通道集成气体检测信号链
电化学气体检测的基本原理是目标气体在电极处发生氧化或还原，进而产生电流，测量此电流便可检测到目标气体。最常见的传感器有两个或三个电极。一些传感器还有第四个电极。在3电极配置中，各电极分别被称为工作电极（WE ，也称为检测电极(SE)）、参比电极(RE)和反电极(CE) 。下图为这种电化学单元的简化示意图。

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电化学气体传感器简化图
目标气体通过多孔工作电极进入传感器室并扩散到电解质（最常见的是酸）中，在那里它被氧化或还原。此反应产生的电流随即被外部恒电位仪电路检测到，并转换为相应的电压电平。常常需要在传感器电极上施加连续或脉冲式偏置电压，以确保性能最优。对于3电极传感器，偏置电压施加于RE和WE之间。CE处发生与RE和WE之间等量但相反的反应。如果WE处发生还原反应，则CE处发生氧化反应。
多参数水质与土壤监测的电路方案设计
饮料生产、制药厂、废水处理厂等多个行业都依靠水质监测系统对重要水质指标进行测量和控制。定义水的物理、化学和生物学特性的参数可作为水质指标。例如：物理参数的温度和浊度；化学参数的pH值、氧化还原电位(ORP)、电导率和溶解氧；生物学的藻类和细菌；等等。
进行化学测量参数可以实现对水质这些指标的监测。电化学是化学的一个分支，通过测量电子从一种反应物到另一种反应物的转移来表征还原-氧化反应的行为。电化学技术可以直接或间接用于检测和测量上述水质指标。电化学测量系统主要由两个模块组成：一种用于测量水质指标并产生相应电信号的传感器；测量和处理电信号的测量和处理单元。通常整个加工厂中部署单独的有线传感器。现场传感器需要经常清洗、校准和更换。无线网络可减少一些这样的负担，但通常被认为不够可靠，不能部署在这些应用的恶劣环境中。