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電磁水表為什么會發(fā)生電極極化現(xiàn)象
發(fā)布時間：
2022-05-13
智能電磁水表是一種新型的全電子智能水表，具有高性能、低壓損、壽命長等特點。它是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在供水系統(tǒng)中應(yīng)用的重要終端。其核心是應(yīng)用電磁感應(yīng)的流量傳感器。電極作為傳感器中拾取信號的重要組成部分，直接接觸被測介質(zhì)。
流體介質(zhì)的壓力、溫度和腐蝕性會對金屬電極產(chǎn)生不同程度的影響。電極的工藝和維護是業(yè)內(nèi)的熱門話題，但沒有深入闡述其原理。研究金屬電極的極化干擾原理，提出改進(jìn)工藝，對提高傳感器的信噪比，特別是微電流勵磁的智能電磁水表的測量擴展范圍具有重要的指導(dǎo)意義。
電極化的一般行為：
不同的金屬導(dǎo)體接觸或連接會產(chǎn)生不同的電勢，這被稱為接觸電勢。根據(jù)固體能帶理論，由于兩種金屬的費米能級（導(dǎo)帶中電子的最高占據(jù)能級，即占用電子和不占用電子區(qū)域的分界面的集合，代表電子的化學(xué)勢）不同，當(dāng)兩種金屬接觸時，可以交換電子，產(chǎn)生從高化學(xué)勢到低化學(xué)勢的電子流動。這種化學(xué)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(fù)極）失去電子氧化反應(yīng)導(dǎo)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。相反，電解池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。
通常，兩個電極是由相同材料制成的金屬，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(dāng)兩個金屬電極放置在電解液中并連接到外部電源時，液體介質(zhì)將被電解，電子將從高電勢電極（正極）流向低電勢電極（負(fù)極）形成電流。
這時在兩電極附近同樣發(fā)生電化學(xué)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(fù)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(fù)極的電勢不斷降低，相當(dāng)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(dāng)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，會產(chǎn)生直流干擾。
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