氧氣傳感器是測量測量空間氣氛中氧氣濃度的傳感器。測量隔離、封閉空間中的氧氣濃度對于維持生命活動極其重要。氧傳感器在測量氧氣濃度方面發揮著重要作用。據說,當氧氣濃度低于15%時,人類會呼吸困難,低于7%時會導致大腦功能受損,低于4%時會導致死亡。各種科學和工業領域都需要氧氣傳感器,并且已經開發了多種氧氣濃度測量條件和系統來滿足這些領域的需求。
典型的傳感器是氧化鋯傳感器。氧化鋯傳感器還用于半導體制造中的產品管理、汽車節能和廢氣凈化。
氧傳感器的使用
測量氧氣濃度有兩個主要作用。一是檢測監測,防止缺氧,保護人們的生命安全。二是工業產品生產過程中氧氣濃度的管理。
1、預防缺氧
其用于預防缺氧的例子包括隧道和地下建筑等土木工程現場的安全管理,以及醫療領域的吸氧管理和高壓復蘇等。用于這些目的的一些產品可以攜帶或壁掛式安裝。
2、氧濃度管理
應用于化工、陶瓷、金屬領域,用于工業產品制造過程控制。工業產品制造的特點之一是在熱處理過程中經常在高溫環境下使用。
我們日常生活中熟悉的例子包括汽車和摩托車發動機中使用的發動機。它通過檢測廢氣中的氧氣濃度來起到調節燃油濃度的作用。
氧傳感器原理
氧傳感器的測量原理有原電池型、氧化鋯固體電解質型、磁性型、波長可調半導體激光光譜型等。
1.原電池類型
原電池型結構簡單,是便攜式血氧計中使用的類型。它由金和鉛電極、樹脂隔膜和電解質組成,并利用當氧氣穿過隔膜并溶解在電解質中時,電流根據氧氣濃度流動的機制。
2.氧化鋯固體電解質法
氧化鋯固體電解質法使用固體電解質氧化鋯。氧化鋯具有在固態時能夠傳導負氧離子(O 2 -)的特性,允許離子從高氧濃度的氣體(O 2高壓側)傳導到低氧濃度的氣氛( O 2低壓側).馬蘇。
在氧化鋯固體電解質型氧傳感器中,在O 2高壓側和O 2低壓側設置電極,并將它們電連接。 O 2試圖以負離子的形式穿過氧化鋯內部,因此它在 O 2高壓側電極處捕獲電子并變成負離子,而 O 2低壓側則捕獲已穿過氧化鋯內部的 O 2 - 的電子。 .我會收到的。
其關系就像電池的正負極一樣,其機理是O 2低壓側(負極)釋放的電子流回O 2高壓側(正極)。電極之間產生的電動勢可以通過每個電極處的氧分壓使用以下被稱為能斯特方程的關系來確定。
E= (RT/4F) · 1n (PA/PB)
這里,R是氣體常數,T是溫度,F是法拉第常數,PA和PB分別是O 2高壓側和O 2低壓側的氧分壓。溫度通過連接到氧化鋯的熱電偶測量,PA 通常基于大氣中的氧分壓。
有關氧傳感器的其他信息
氧傳感器劣化
工業產品制造過程中使用的氧化鋯氧傳感器需要特別注意劣化。在高溫環境中使用時,各種氣體也會降解或影響氧化鋯電池。鹵素等還原性氣體也是導致劣化的因素。
在汽車中,如果氧傳感器劣化或發生故障,廢氣中有害物質的含量就會增加。此外,如果燃料變得比需要的更濃,則燃料效率可能會惡化。當 O2 傳感器損壞時,需要在經銷商或服務工廠更換部件。
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