电化学式气体传感器包括离子电极型、伽伐尼电池型、定位电解法型等。

(1)离子电极型气体传感器。离子电极型气体传感器由电解液、固定参照电极和pH电极组成。通过透气膜使被测气体进入电解液，在电解液中达到如下化学平衡(以被测气体为CO2为例)，即

根据质量作用法则，HCO3-的浓度一定与在设定的范围内H+浓度和CO2分压成比例，根据pH 值就能知道CO2的浓度。适当的组合电解液和电极，可以检测多种气体，如NH3、SO2、NO2(pH 电极)、HCN(Ag 电极)、卤素(卤化物电极)等，这些气体传感器均已实用化。

(2)伽伐尼电池型气体传感器。伽伐尼电池型气体传感器由隔离膜、铅电极(阳)、电解液和白金电极(阴)组成一个伽伐尼电池。以氧传感器为例，当被测氧气通过聚四氟乙烯隔膜溶解在电解液中扩散到达负极表面时，即可发生还原反应。在白金电极上被还原成OH-离子，正极上铅被氧化成Pb(OH)2，溶液中产生电流。这时流过外电路的电流和透过聚四氟乙烯膜的氧的速度成比例，负极上氧分压几乎为零，氧透过的速度和外部的被测氧分压成比例。

(3)定位电解法型气体传感器。定位电解法型气体传感器又称控制电位电解法型气体传感器。它是由工作电极、辅助电极、参比电极以及聚四氟乙烯制成的透气隔离膜组成的，在工作电极与辅助电极、参比电极间充以电解液，传感器工作电极(敏感电极)的电位由恒电位器控制，使其与参比电极电位保持恒定，待测气体分子扩散通过透气膜溶于电解液到达敏感电极表面时，在多孔型贵金属催化作用下，发生电化学反应(氧化反应)，同时在辅助电极上氧气发生还原反应。这种反应产生的电解电流大小受扩散过程的控制，而扩散过程与待测气体浓度有关，只要测量敏感电极上产生的扩散电流，就可以确定待测气体浓度。在敏感电极与辅助电极之间加一定电压后，如果改变所加电压，氧化还原反应选择性地进行，就可以定量检测气体浓度和种类。

如图8-1 所示为定位电解法一氧化碳气体浓度测试电路。由图8-1 可知，NAP-505 为日本生产的小型、低功耗一氧化碳传感器。

一氧化碳通过透气膜进入电解液到达工作电极(W)表面，工作电极表面发生氧化反应：(www.daowen.com)

产生的电子在工作电极上，产生的氢离子在工作电极旁的电解液中。电子使工作电极产生负电压，电子由外电路向辅助电极(C)流动。氢离子在电解液中向辅助电极流动，接收辅助电极上的电子和电极旁的氧气，发生还原反应：

参比电极(R)表面同样发生氧化反应，产生的电子使参比电极产生负电压，该电压由运算放大器IC2组成的积分电路积分，积分输出电压(经由IC1的输入端和两个10Ω 电阻)加在工作电极和辅助电极之间，以保持工作电极电压稳定，不随电子流出而下降。工作电极流出的电流(电子)与一氧化碳浓度成比例。电流在10Ω 电阻上产生电压，由运算放大器IC1放大输出。输出电压V0与一氧化碳浓度成比例，测量V0值即可知一氧化碳的浓度。

图8-1　定位电解法一氧化碳气体浓度测试电路

由图8-1 可知，NTC 热敏电阻RT 用于温度补偿。温度升高，氧化和还原反应加速，输出电压增加。温度升高使NTC 热敏电阻阻值降低，运算放大器负反馈增加，放大量减小，输出电压减小，达到补偿目的。NTC 热敏电阻RT 的B 值(热敏电阻常数)为3435K，阻值10kΩ。运算放大器OP27 用±9V 双电源供电。