造成電磁智能水表電極極化干擾的原因分析

點擊次數：3129 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高占據能級，即占有電子與非占有電子區域的分界面的集合，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，產生接觸電勢。這種化學能轉化為電能的典型應用之一是金屬的原電池效應，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。

　　原電池包括兩個半電池反應，即陽極反應和陰極反應。其中，陽極（負極）失去電子發生氧化反應，導致電勢升高，陰極（正極）得到電子發生還原反應，其電勢降低。電解池則相反，將電能轉化為化學能。

　　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，就不會發生電子轉移。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生電化學半反應（微電池）陽極（正極）失去電子發生氧化反應電勢升高，陰極（負極）得到電子發生還原反應電勢降低。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在回路中。

　　這正是水流體電磁檢測技術中，恒磁勵磁情況下信號電極在被測液體中所經歷情形，即電極發生了極化。當有電流通過時，電極電位偏離其平衡電位的現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生直流干擾。