造成电磁智能水表电极极化干扰的原因分析

点击次数：1538 更新时间：2022-07-22

　　电极作为传感器中拾取信号的重要组成部分，与被测介质直接接触。研究金属电极极化干扰原理，提出改进工艺，对提高传感器信噪比，特别是对电磁智能水表的测量扩展范围，具有重要的指导意义。

　　电磁智能水表电极极化的一般行为：

　　不同的金属导体接触或连接会产生不同的电势，称为接触电势。从固体能带理论的角度来看，由于两种金属的费米能级不同（导带中电子的Z高占据能级，即占有电子与非占有电子区域的分界面的集合，代表电子的化学势）。

　　因此当两种金属接触时，可以交换电子，从高化学势到低化学势的电子流动，产生接触电势。这种化学能转化为电能的典型应用之一是金属的原电池效应，其逆过程是电解池。这两个过程都与金属电极在水中的行为有关。

　　原电池包括两个半电池反应，即阳极反应和阴极反应。其中，阳极（负极）失去电子发生氧化反应，导致电势升高，阴极（正极）得到电子发生还原反应，其电势降低。电解池则相反，将电能转化为化学能。

　　通常，两个电极是同一材料的金属，即费米能级几乎相同。如果没有外部电源，就不会发生电子转移。当两个金属电极被放置在电解液中并连接到外部电源时，液体介质会被电解。电子从高电势的电极（正极）流向低电势的电极（负极）形成电流。

　　这时在两电极附近同样发生电化学半反应（微电池）阳极（正极）失去电子发生氧化反应电势升高，阴极（负极）得到电子发生还原反应电势降低。因此随着时间的累积，正极的电势不断升高，负极的电势不断降低，相当于形成了一个与外接电源同向的电池串联在回路中。

　　这正是水流体电磁检测技术中，恒磁励磁情况下信号电极在被测液体中所经历情形，即电极发生了极化。当有电流通过时，电极电位偏离其平衡电位的现象被称为电极的极化。此时极化电势同相叠加到信号电势上，电磁智能水表就会产生直流干扰。