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气体通过多孔膜背面扩散入传感器的工作电极，在此气体被氧化或还原，这种电化学反应引起流经外部线路的电流。除测量外，还要放大和进行其它信号加工;外线路维持经过传感器的电压和一个二电极反向参考传感器的电压。在反向电极产生一相反的反应。这样，如工作电极是氧化，则相反电极就是还原。

尽管电化学传感器有许多优点，但它并不适合每一种气体。这是由于它的探测机理包括气体的氧化或还原。虽然它可间接探测电化学惰性气体，如这气体和其它样品在传感器内反应并产生回应，但电化学气体传感器一般仅适用于电化学性能活泼的气体。二氧化碳传感器是这种接近的例子(即不能用电化学气体传感器测二氧化碳)，它们已商品化几年了。

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