电化学式氧传感器原理
- 格式:docx
- 大小:22.50 KB
- 文档页数:4
- 1 -
电化学法测定氧
电化学法是一种常用的测定氧含量的方法。其基本原理是在电解
质中加入氧化剂,使样品中的氧被氧化成为电子,然后通过电流测定
氧的含量。常用的电化学法包括极谱法、电化学滴定法以及电化学氧
传感器法等。这些方法都有其优点和适用范围。例如,极谱法可以快
速准确地测定溶液中氧的含量,而电化学滴定法则适用于测定低浓度
的氧溶液。电化学氧传感器法则可以在线测定氧含量,适用于工业生
产过程中的氧含量监测。总之,电化学法是一种可靠、精确的测定氧
含量的方法,广泛应用于化学、生物、医学等领域。
氧分仪的检测原理氧分仪(Oxygen Analyzer)是一种用于检测气体中氧气浓度的仪器。
它的应用范围非常广泛,包括食品加工、制药、化工等各个领域。
那么,氧分仪是如何检测气体中的氧浓度的呢?本文将简要介绍氧分仪的检测原理。
氧分仪的结构氧分仪通常由以下部分组成:1.传感器:用于检测氧气浓度的部分,一般采用电化学氧传感器。
2.信号放大器:用于将传感器产生的微小电信号放大至易于处理的电压信号的部分。
3.电路板:用于控制信号放大器和其他组件的部分,一般经过精湛的工艺制作。
4.显示屏:用于显示氧气浓度的部分,一般采用液晶显示屏。
5.外壳:用于保护仪器内部组件,一般采用耐腐蚀的材料制成。
氧分仪的工作原理氧分仪的工作原理基于电化学氧传感器的原理,电化学氧传感器是通过在阳极上加上电压,使氧气还原成氧离子来检测氧气浓度的。
氧分子在电极上还原成离子时,会产生一定的电流,这个电流与氧分子的浓度成正比。
由于电化学氧传感器的极性是固定的,所以氧分子只能被还原成一种特定的离子。
因此,氧气的浓度可以通过测量产生的电流来确定。
具体来说,氧分仪的工作过程如下:1.传感器接收待测气体。
2.在传感器中,一个阳极和一个阴极之间加上电压。
3.阳极表面发生氧还原反应,还原成氧离子。
4.在传感器中,电子依次经过阳极、导体、阴极,从而形成电流。
5.电路板将电流转化为电压信号,并将其输出到信号放大器。
6.信号放大器将微弱的电压信号放大至易于处理的电压范围内,并输出到显示屏上。
7.显示屏上显示氧气浓度。
氧分仪的应用氧分仪的应用范围很广,但主要用于以下领域:1.食品加工:用于控制食品加工过程中的氧气浓度,保证产品品质。
2.制药:用于检测医药品质,确保药品的氧气浓度达到标准要求。
3.化工:用于检测反应物氧化程度、控制反应进程。
4.环保:用于检测大气中的氧气浓度,监测环境污染状况。
氧分仪的注意事项使用氧分仪时,需要注意以下几点:1.氧分仪不能检测空气中的氧气浓度,因为空气中氧气浓度大约只有20%。
氧传感器分类氧传感器是一种用于检测环境中氧气浓度的传感器。
根据其工作原理和应用领域的不同,氧传感器可以分为不同的类型。
在本文中,我们将对几种常见的氧传感器进行分类和介绍。
第一种类型是光学氧传感器。
光学氧传感器利用氧分子对特定波长光的吸收能力来测量氧气浓度。
这种传感器通常使用荧光或磷光技术来实现氧气浓度的测量。
光学氧传感器具有较高的灵敏度和快速的响应时间,广泛应用于生物医学领域、食品加工和环境监测等领域。
第二种类型是电化学氧传感器。
电化学氧传感器是利用氧气在电极表面发生氧化还原反应来测量氧气浓度的传感器。
这种传感器通常由氧气传感电极和参比电极组成,通过测量电极之间的电位差来确定氧气浓度。
电化学氧传感器具有较高的稳定性和可靠性,广泛应用于工业过程控制、汽车尾气监测和医疗诊断等领域。
第三种类型是纳米氧传感器。
纳米氧传感器是利用纳米材料制备的传感器,具有较大的比表面积和高灵敏度。
这种传感器通常通过纳米材料与氧气之间的相互作用来实现氧气浓度的测量。
纳米氧传感器具有较高的响应速度和低检测限,广泛应用于生物传感、环境监测和食品安全等领域。
除了以上几种类型,还有其他一些特殊类型的氧传感器,如电容式氧传感器、热扩散氧传感器等。
这些传感器在不同的应用场景下具有各自的优势和局限性,需要根据具体需求进行选择和应用。
总的来说,氧传感器在现代生活和工业生产中起着至关重要的作用,不同类型的氧传感器在不同领域具有各自的优势和适用性。
通过不断的研究和创新,氧传感器的性能和应用领域将得到进一步拓展,为人类社会的发展和进步提供更多的支持和保障。
希望本文对读者对氧传感器有所了解和启发。
溶解氧传感器的工作原理溶解氧传感器是一种用于测量液体中溶解氧浓度的设备。
它的工作原理基于氧分子与电极表面的氧化还原反应,并利用电化学原理将氧浓度转化为电信号输出。
溶解氧传感器通常由两个电极组成,一个是工作电极,另一个是参比电极。
工作电极通常是一个与氧分子反应的电极,它上面附着着一种特殊的材料,如氧化银。
参比电极则是一个不参与氧化还原反应的电极,它的作用是提供一个稳定的参考电位。
当溶解氧传感器放置在含有溶解氧的液体中时,氧分子会与工作电极表面的氧化银发生反应。
这个反应是一个氧化反应,氧分子从液体中被氧化银吸附并转化为氧离子。
这个反应会产生一个电流,这个电流与氧浓度成正比。
参比电极则提供一个稳定的参考电位,使得工作电极的电流能够与氧浓度精确地对应。
通过测量工作电极和参比电极之间的电势差,可以确定溶解氧的浓度。
为了保证溶解氧传感器的准确性和可靠性,通常需要进行校准。
校准可以通过将传感器放置在已知氧浓度的液体中进行。
校准后,传感器将能够根据电势差准确地测量液体中的溶解氧浓度。
溶解氧传感器在许多领域都有广泛的应用。
例如,它可以用于水质监测、污水处理、水产养殖等方面。
在水质监测中,溶解氧传感器可以用来监测水体中的溶解氧浓度,以评估水体的氧化还原能力和生态环境。
在污水处理中,溶解氧传感器可以用来监测处理过程中氧气的供应情况,以确保污水得到充分的氧化处理。
在水产养殖中,溶解氧传感器可以用来监测水体中的溶解氧浓度,以确保养殖生物得到足够的氧气供应。
溶解氧传感器通过利用氧分子与电极表面的氧化还原反应,将溶解氧浓度转化为电信号输出。
它的工作原理基于电化学原理,通过测量工作电极和参比电极之间的电势差来确定溶解氧的浓度。
溶解氧传感器在水质监测、污水处理、水产养殖等领域都有广泛应用,为相关行业提供了重要的数据支持。
测氧的原理有哪些
测氧的原理有以下几种:
1. 氧化还原反应原理:氧化还原反应原理是测量氧浓度的主要原理之一。
该原理基于氧气与某些物质发生化学反应,通过检测反应物的特性变化来确定氧浓度。
2. 氧气透过性原理:氧气透过性原理是测量氧浓度的另一重要原理。
根据气体分子在不同温度下的运动特性,氧气分子相对较小,运动速度较快,可以通过特定材料的透氧性能来测量氧浓度。
3. 电化学原理:电化学原理是测量氧浓度的常用原理之一。
它基于氧气与电极表面发生氧化还原反应,通过测量电极电流或电势来确定氧浓度。
常见的电化学传感器有氧化锆传感器和电化学氧传感器。
4. 光学原理:光学原理是测量氧浓度的另一种方法。
光学传感器利用特定材料对氧气的吸收光谱进行分析,通过测量吸光度或透射率来确定氧浓度。
5. 热导原理:热导原理是测量氧浓度的一种方法,利用氧气对热传导的影响来测量氧浓度。
这种传感器通常由热敏电阻、电热丝和温度控制系统组成,通过测量热传导速度或温度变化来确定氧浓度。
6. 红外吸收原理:红外吸收原理是一种非常常用的测量氧浓度的技术。
该原理
基于氧气在红外光波段的吸收特性,通过测量氧气对红外光的吸收量来确定氧气浓度。
总结来说,测氧的原理主要包括氧化还原反应原理、氧气透过性原理、电化学原理、光学原理、热导原理和红外吸收原理。
不同的测氧方法在不同的应用场景中具有各自的优势和适用性。
dioxus 原理
Dioxus是一种基于IO-Link技术的氧传感器,其原理基于电化学传感技术。
以下是Dioxus传感器的工作原理:
1. 氧传感器:Dioxus传感器内部包含一个氧气敏感电极和一个参比电极。
这两个电极之间的电位差与被测试气体中的氧气浓度成正比,通过测量电位差可以确定氧气浓度。
2. 内部电路:Dioxus传感器内部有一个集成的电路,用于处理从电极接收到的电位差信号。
该电路可以通过IO-Link接口与外部设备进行通信。
通过IO-Link接口,可以实现传感器的远程控制和数据传输功能。
3. IO-Link技术:IO-Link是一种数字通信协议,可以将传感器与其他设备进行连接,如PLC(可编程逻辑控制器)或SCADA(监控和数据采集系统)。
通过IO-Link,Dioxus传感器可以实现与其他设备的实时通信,向用户提供可靠的氧气浓度数据。
4. 环境适应性:Dioxus传感器具有良好的环境适应性。
它可以在不同的工业环境中工作,并具有高度的抗干扰能力。
传感器可以自动进行自我校准,以消除温度、湿度和气压等因素对测量结果的影响。
总结:Dioxus传感器是一种基于IO-Link技术的氧传感器。
它利用电化学传感技术来测量被测试气体中的氧气浓度,并通过IO-Link接口与其他设备进行通信。
该传感器具有良好的环境
适应性和抗干扰能力,可以在工业环境中实时提供可靠的氧气浓度数据。
氮氧传感器原理
氮氧传感器是一种能够检测燃烧过程中氮氧化物含量的设备。
其工作原理主要是利用了化学反应和电化学原理。
氮氧传感器通常由两个部分组成:氧气传感器和氮氧化物储存器。
氧气传感器通过测量燃烧气体中的氧气含量来确定燃烧的完全性。
当燃烧气体中存在氧气时,氧气传感器会产生一个电压信号。
这个信号与燃烧气体中氧气的浓度成正比。
氮氧化物储存器则是一个带有催化剂的陶瓷块。
当燃烧气体中的氮氧化物进入氮氧化物储存器时,它们与储存器中的催化剂发生反应,被转化为氮气和水。
这个过程会释放出一定的热量。
当氧气传感器检测到燃烧气体中的氧气含量下降时,说明氮氧化物储存器中的催化剂被消耗,需要再生。
这时,引擎控制单元会通过调整燃烧过程中的空燃比,使得废气中的氧气含量增加,从而使氮氧化物储存器中的催化剂得以再生。
综上所述,氮氧传感器通过测量燃烧气体中的氧气含量和氮氧化物的储存与释放来判断燃烧过程中氮氧化物的含量。
这种传感器在汽车行业中被广泛应用于减少尾气中的氮氧化物排放。
宽带氧传感器工作原理
宽带氧传感器工作原理:
宽带氧传感器是一种用于测量和监测燃烧过程中排放氧气浓度的设备。
其工作原理基于氧气的电化学反应。
以下是它的基本工作原理:
1. 氧气透过传感器:在宽带氧传感器内部,有一个由陶瓷和金属层组成的氧离子导体,它具有一种特殊的氧离子传输机制。
在工作状态下,氧气以分子形式通过传感器的陶瓷层,进入传感器内部。
2. 氧离子传输:当氧气进入传感器内部时,它被陶瓷层表面的贵金属催化剂分解成氧离子(O2-)。
这些氧离子在陶瓷层中
传输,并渗透到陶瓷的另一侧,也就是金属层。
3. 氧离子浓度差:在陶瓷层两侧的氧离子浓度存在差异,这是由于在金属层表面存在一个不可透过的膜层(例如稳流氧膜),阻止氧气进一步渗透。
因此,氧离子在陶瓷层内会沿着浓度梯度进行扩散。
4. 氧敏传感器信号:通过测量金属层上的氧离子浓度差异,宽带氧传感器可以生成相关的电信号。
这些信号在传感器的内部电路中被转换成数字或模拟信号。
5. 氧气浓度输出:通过分析传感器输出信号,可以计算出燃烧过程中氧气的浓度。
这个浓度值可以用来调整燃烧过程以提高效率,或作为环境监测的依据进行控制。
通过上述工作原理,宽带氧传感器可以实时、准确地测量氧气浓度,具有高精度和高灵敏度。
它在汽车、工业过程控制和环境监测等领域有着广泛的应用。
氧传感器名词解释
氧传感器是一类特殊类型的传感器,主要用于测量氧气在空气中的浓度。
它们通常放置在某种容器或包装中,以及一些特定的环境中,以准确测量氧气的浓度。
它们的原理是:氧传感器将通过一种特殊的化学反应,来测量氧气的浓度。
在氧气激活的情况下,它们将发出电流或电压,可以用于测量氧气的浓度。
这类传感器由一个或多个特殊的氧气探头和一个电子电路组成,当氧气探头接触到氧气时,它会向电子电路发出一个信号,电子电路将根据这个信号来计算氧气的浓度。
氧传感器也可以用于实时监控和控制空气中的氧含量,以便确保室内空气的健康和安全。
例如,氧传感器可以用于测量室内空气的氧含量,以便及时调节房间的空气。
此外,氧传感器还可以用于监测工作场所的空气及有害物质的浓度,以确保人员的健康和安全。
在医学领域,氧传感器可以用于监测和诊断患者的呼吸状况。
它们可以检测患者呼出的氧气浓度,以帮助医生准确诊断疾病和治疗建议。
另外,氧传感器还可以用于燃料电池技术中,来检测氧气流量。
如果氧气浓度不正常,将会影响燃料电池的性能,因此必须通过氧传感器将燃料电池中的氧气浓度及时监测,以保证燃料电池的性能和寿命。
总的来说,氧传感器是一种重要的测量工具,它可以应用于医学、工业、燃料电池等领域,为提高各种领域的效率和性能提供有用的信息。
因此,氧传感器在生态系统、医学科学、工业技术等各个领域发
挥着重要作用。
氧探头的工作原理氧探头是一种用于测量气体中氧气浓度的传感器。
它常用于工业过程控制、环境监测、医疗设备等领域。
氧探头的工作原理涉及到氧气的电化学反应和传感器的电信号转换。
氧探头通常由两个主要部分组成:氧传感器和电子控制器。
1. 氧传感器:氧传感器是氧探头的核心部件,它主要用于检测气体中的氧气浓度。
常见的氧传感器有两种类型:膜式氧传感器和电解质氧传感器。
- 膜式氧传感器:膜式氧传感器采用氧透过性膜作为传感元件。
当气体通过膜时,氧气会与传感元件上的电极发生反应,产生电信号。
这个电信号的强度与氧气浓度成正比。
通过测量电信号的变化,可以确定气体中的氧气浓度。
- 电解质氧传感器:电解质氧传感器采用电解质作为传感元件。
在传感器中,氧气通过电解质膜进入传感元件的阳极。
在阳极上,氧气与水反应产生氧化物离子。
这些氧化物离子通过电解质膜传递到阴极,并与阴极上的电子发生反应,产生电流。
电流的强度与氧气浓度成正比。
通过测量电流的变化,可以确定气体中的氧气浓度。
2. 电子控制器:电子控制器是氧探头的另一个重要组成部分,它用于接收和处理氧传感器产生的电信号。
电子控制器通常包括放大器、滤波器、模数转换器和显示器等组件。
- 放大器:放大器用于增强氧传感器产生的微弱电信号,使其能够被后续的电路处理。
- 滤波器:滤波器用于去除电信号中的噪音和干扰,以提高信号的准确性和稳定性。
- 模数转换器:模数转换器将模拟电信号转换为数字信号,以便于数字化处理和显示。
- 显示器:显示器用于显示氧气浓度的数值或图形。
氧探头的工作过程如下:1. 氧传感器感知气体中的氧气浓度,并产生相应的电信号。
2. 电子控制器接收氧传感器产生的电信号,并进行放大、滤波和模数转换等处理。
3. 处理后的信号通过显示器显示出氧气浓度的数值或图形。
需要注意的是,氧探头的工作性能受到多种因素的影响,如温度、湿度、压力等。
因此,在实际应用中,需要对氧探头进行校准和维护,以确保其准确性和稳定性。
ME3-O 2电化学式气敏元件产品说明书ME3-O2型氧传感器是根据电化学原电池的原理工作,利用待测气体在原电池中阴极上的电化学还原和阳极的氧化过程,产生电流,并且待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律。
这样,通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。
特点*低功耗元件外形结构*高精度*高灵敏度*线性范围宽*抗干扰能力强*优异的重复性和稳定性应用广泛适合工业、矿下及环保中氧气的检测。
技术指标基本测试电路图基项目技术参数量程0—25%vol 最大测量限30%vol 检测寿命2年灵敏度0.15±0.05mA(空气中)温度范围﹣20℃~+50℃压力范围标准大气压±10﹪响应时间(T90)≤15S湿度范围0—99﹪RH 无凝结稳定性(/月)<2﹪负载电阻(推荐)100Ω重复性<2﹪输出值A-左视图B-仰视图C-管针图灵敏度、响应恢复及输出信号特性浓度线性特征曲线图高低温传感器零点变化注意事项⏹传感器避免接触有机溶剂(包括硅胶及其它胶粘剂)、涂料、药剂、油类及高浓度气体;⏹所有电化学传感器不能用树脂材料完全封装,也不能浸没在纯氧境中,否则会破坏传感器的性能;⏹所有电化学传感器不能应用于含有腐蚀性气体的环境中,腐蚀性气体可以损害传感器;⏹气体灵敏度测定时,请在洁净的大气中进行;⏹直接把测定气体对传感器的通气面强烈吹风的状态下测定时,对气体的灵敏度将会很高。
气体灵敏度测定时,应避免测定气体从正面吹来;⏹管脚禁止折断和弯曲;⏹气体的通气面不要阻塞、不要污染,有时孔堵塞是导致灵敏度低下的原因;⏹不可过度的撞击或震动;⏹外壳有损伤等情况下请不要使用;⏹高浓度的气体环境中长时间使用后恢复到初期状态较缓慢;⏹电解液泄漏会造成损害,请不要随意拆开传感器;⏹传感器贮存时工作电极与参比电极应处于短路状态;⏹使用前必须老化不少于24小时,安装时禁用锡焊。
氧传感器的原理介绍氧化锆氧传感器是利用氧化锆陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势;由化学平衡原理计算出对应的氧浓度,达到监测和控制炉内燃烧空然比;保证产品质量及尾气排放达标的测量元件,广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。
氧传感器工作原理:氧传感器是利用稳定的二氧化锆陶瓷在650℃以上的环境中产生的氧离子导电特性而设计的。
在一定的温度条件下,如果在二氧化锆块状陶瓷两侧的气体中分别存在着不同的氧分压(即氧浓度)时,二氧化锆陶瓷内部将产生一系列的反应,和氧离子的迁移。
这时通过二氧化锆两侧的引出电极,可测到稳定的毫伏级信号,我们称之为氧电势。
它服从能斯特(Nernst)方程:式中E为氧传感器输出的氧电势(mv),Tk为炉内的温度(K),P1和P2分别为二氧化锆两侧气体的氧分压。
实际应用时,将二氧化锆的一侧通入已知氧浓度的气本(通常为空气),我们称之为参比气。
另一侧则是被测气体,就是我们要检测的炉内的气氛。
氧传感器输出的信号就是氧电势信号,通过能斯特方程我们就可以得到被测炉气氛中的氧分压和氧电势的关系。
参比气为空气时,可表示为:式中E为氧传感器输出氧电势;Tk为炉内的温度;P02为炉内的氧分压。
我们的氧传感器产品带有自加热装置,一般温度保证在700℃,这样TK数值基本是恒定的,从而通过上式可以直接测量出炉内氧分压浓度。
工程应用中采用标准气体来标定氧传感器输出氧电势E和氧分压浓度PO2的对应关系,这种方法也是目前公认的准确、直接的标定方法。
它是目前的燃烧气氛测量方式,具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。
运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量,又可缩短生产周期,节约能源。
标签:氧传感器。
电化学传感器在气体检测中的应用随着人们对环境污染的重视,气体检测已成为一项至关重要的任务。
气体检测的目的是为了及时发现污染源,保护人们的健康和环境的安全。
电化学传感器是现代气体检测领域中最常用的一种检测技术,由于其操作简单、成本低、检测灵敏度高、响应速度快等优点而受到广泛应用。
一、气体检测及其应用场合气体检测是指对空气或气体中的组分进行检测,以了解其浓度变化情况及其成分。
在环保、工业、医药、农业、食品加工等领域都有广泛的应用。
其应用场合主要涉及到以下几个方面:1. 空气环境检测:城市空气、室内空气、工厂空气等。
2. 工业安全检测:检测各种有毒气体和易燃气体,防止产生事故。
3. 医疗卫生检测:用于检测瘟疫、肺炎等传染病的病原体,以及手术室、病房等空气质量的检测。
4. 食品加工检测:检测烹饪油烟、烧烤烟雾等有害气体。
二、电化学传感器工作原理电化学传感器是一种利用电化学反应的原理,将待测气体转化为电化学反应产物并检测其电信号,并通过该信号来确定气体成分或浓度的传感器。
通常包括三个部分:电极、电解质和化学传感材料。
其工作原理如下:气体通过化学传感材料与电极发生化学反应,反应后的物质与单电极接触,从而产生电荷转移,形成电信号。
这个转化过程就是通过控制电化学反应速率,将气体分子低效地转化为电子流。
三、在气体检测中,电化学传感器具有灵敏度高、精度高、稳定性好等优点。
一些常见的电化学传感器包括电化学氧传感器、电化学一氧化碳传感器、电化学二氧化碳传感器等。
1. 电化学氧传感器(ECO)ECO是一种利用电化学原理,通过测量空气中的氧气浓度来达到检测作用的传感器。
它可以通过测量吸氧时间来检测人类消耗氧气的速度,以及气候变化和环境污染对氧气浓度的影响。
常用于氧气浓度的检测以及研究环境变化和气候变化等领域。
2. 电化学一氧化碳传感器(ECO)ECO可以检测空气中一氧化碳气体的浓度,对于工厂和家庭厨房中燃烧物的排放监测和控制是必要的。
AO-03说明书氧传感器●0~30%线性输出●工作无需外部电源●快速响应●准确可靠●轻便小巧产品简述AO-03氧传感器是一款应用电化学原理测定氧气浓度的传感器,采用模制主体设计,具有响应速度快、准确可靠等特点。
AO-03氧传感器体积较小,便于安装在便携式仪表上,且与同类型的传感器相比性价比更高。
应用范围AO-03氧传感器广泛应用于工业、煤矿、钢铁、石油化工及环保等领域中氧气浓度的检测,如:氧气报警器、空气质量检测仪、商用空气净化器等。
图1.AO-03氧传感器1.传感器规格表1.AO-03技术指标1表格中未标注条件的参数是在推荐电路、20℃、50%RH、1013mBar的条件下对传感器测量所得的结果。
技术指标概述了出厂后前三个月内提供的传感器的性能;2输出信号可能会随时间漂移到下限以下。
2.产品尺寸图图2.AO-03外形尺寸图(单位:mm,针脚公差为±0.05mm,其余未标注公差:±0.2mm)3.安装与使用3.1储存与使用AO-03氧传感器在储存、安装和操作期间需避免暴露于高浓度的有机溶剂蒸汽中。
禁用焊接,因为焊接会引起针脚腐蚀、歪斜、接触不良和造成电解液渗漏等。
在印刷电路板(PCB)上安装AO-03之前,应在安装AO-03之前使用脱脂剂清洗PCB,防止松香等助焊剂杂质挥发凝结堵塞AO-03的透气膜。
禁止在AO-03外壳上使用有机溶剂,因为溶剂可能会导致塑料龟裂。
3.2酸性气体酸性气体(如CO2和SO2)会被电解液吸收,会导致到达电极的氧通量增大,大约每1%CO2增加0.3%氧气信号,因此AO-03不适合在高于25%CO2浓度的情况下连续运行。
3.3使用要求●禁止直接焊接针脚;●初次使用AO-03之前,请至少进行2小时的预热;一旦AO-03工作电极和对电极断开,也需要进行2小时预热;●腐蚀性气体会损坏AO-03,因此不建议在腐蚀性气体环境中使用AO-03;●AO-03的标定需在洁净空气中进行(建议用20.9%的氧气浓度进行标定);●避免剧烈晃动或者撞击;●避免针脚弯曲和折断;●避免在无氧环境下长时间使用AO-03;●避免在高湿环境下长时间使用AO-03;●请勿破坏AO-03。
氧传感器原理一、前言人们早就知道,某些固体氧化物、卤化物、硫化物等具有离子导电性能,其中最著名的是1989年Nernst发现的稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。
在此后的一段时期内,尽管人们对这种具有离子导电性能的物质——固体电解质进行了种种研究,但始终进展不大。
直到1957年,K.kiukkala和C.Wagner首次用固体电解质组装原电池并从理论上阐明其原理以后,这方面的研究和应用才得以迅速发展。
在所有固体电解质,氧化锆是目前研究和开发应用得最普遍的一种。
它不仅用来作高温化学平衡,热力学和动力学研究,而且已在高温技术,特别是高温测试技术上得到广泛应用。
氧探头这种以氧化锆固体电解质为敏感元件,用以测定氧浓度的装置就是一个典型的例子。
1961年,J.Weissbart和R.Ruka研制成功的第一个氧化锆浓差电池测氧仪。
七十年代初出现商业用氧化锆氧探头以后,引起科学界和工业界的普遍重视,特别是西德、日本、美国等国都进行了深入的研究和产品开发工作。
到七十年代中期,氧探头的理论和实践已趋成熟,开发出了多种结构形式的氧探头。
由于氧探头与现有测氧仪表(如磁氧分析器、电化学式氧量计、气象色谱仪等)相比,具有结构简单,响应时间短(0.1-0.2秒),测量范围宽(从ppm到百分含量),使用温度高(600~1200℃),运行可靠,安装方便,维护量小等优点,因此在冶金、化工、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门得到广泛的应用。
二、氧探头测氧原理氧探头是利用氧化锆陶瓷敏感元件来测量各类应用环境下的氧含量的,通过它以求实现工业加热炉燃烧过程自动控制,以及热处理可控气氛炉对零件的质量控制。
下面介绍氧化锆陶瓷是如何来完成测氧功能的。
1.ZrOa锆头的导电机制ZrO2是典型的离子晶体,ZrO2中添加的二价或三价立方对称氧化物,如CaO、MgO、Y2O3和其它三价稀土氧化物时,在适当的加热和冷却条件下可以使ZrO2在600℃以上时成为氧的快离子导体,人们称它为固体电解质。
汽车氮氧传感器原理和应用详解.汽车氮氧传感器(也称为氧气传感器或O2传感器)是一种重要的汽车排放控制设备,它用于监测和控制发动机排放气体中的氧气含量,以确保引擎的燃烧效率并减少有害排放物。
以下是汽车氮氧传感器的原理和应用的详细解释:原理:汽车氮氧传感器的工作原理基于电化学反应。
它包括一个氧气感知器(通常是氧化锆或氧化二氧化硅陶瓷元件),其两侧暴露在不同的气氛下。
1.气氛差异:传感器的两侧分别暴露在排气气流和大气气流中。
由于燃烧产生的排气中含有未燃烧的燃油和氧气,排气气流中的氧气含量通常较低。
2.离子传导:当排气气流中的氧气与氧化锆传感器的热表面接触时,氧气分子会通过离子传导机制引发电化学反应。
这个反应会导致在传感器两侧产生电势差。
3.电势差测量:传感器的电子控制单元(ECU)测量传感器两侧的电势差,并将其转化为氧气浓度的信号。
应用:汽车氮氧传感器在现代发动机控制系统中扮演着至关重要的角色,具体应用如下:1.排放控制:氮氧传感器的主要作用是监测排气中氧气含量。
这个信息允许发动机控制单元精确调整燃油-空气混合物的比例,以确保最佳燃烧效率。
这有助于减少有害气体排放,如一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)。
2.节能:通过在燃烧室中提供准确的氧气浓度反馈,氮氧传感器有助于减少不必要的燃油消耗,提高燃油效率,从而降低燃油消耗和碳排放。
3.故障诊断:氮氧传感器还用于检测发动机故障,如点火故障或感应系统问题。
ECU可以根据传感器的信号来检测这些问题,并通过故障码来提供警告或诊断信息。
总之,汽车氮氧传感器在现代汽车的排放控制和燃烧效率优化方面起着关键作用。
它们通过监测氧气含量,帮助确保引擎在最佳条件下运行,减少有害气体排放,提高燃油效率,并提供故障诊断信息。
这有助于实现更清洁、高效和环保的汽车运行。
1 / 4
氧气传感器
概况
所有的氧气传感器都是自身供电,有限扩散,其金属-空气型电池由空气阴
极,阳极和电解液组成。
氧气传感器简单来说是一个密封容器(金属的或塑料的容器),它里面包
含有两个电极:
阴极是涂有活性催化剂的一片PTFE(聚四氟乙烯),阳极是一个铅块。这
个密封容器只在顶部有一个毛细微孔,允许氧气通过进入工作电极。两个电极
通过集电器被连接到传感器表面突出的两个引脚,而传感器通过这两个触角被
连接到所应用的设备上。传感器内充满电解质溶液,使不同种离子得以在电极
之间交换(参见图1)。
Figure 1 - Schematic of oxygen sensor.O2+ 2H
2O + 4e-">4OH-
这些氢氧根离子通过电解质到达阳极(铅),与铅发生氧化反应,生成对
应的金属氧化物。
2Pb + 4OH-">2PbO + 2H
2O + 4e-
上述两个反应发生生成电流,电流大小相应地取决于氧气反应速度(法拉
第定律),可外接一只已知电阻来测量产生的电势差,这样就可以准确测量出
氧气的浓度。电化学反应中,铅极参与到氧化反应中,使得这些传感器具有一
定的使用期限,一旦所有可利用的铅完全被氧化,传感器将停止运作。通常氧
气传感器的使用寿命为1-2年,但也可以通过增加阳极铅的含量或限制接触阳
极的氧气量来延长传感器的使用寿命。
毛细微孔氧传感器和分压氧传感器
2 / 4
城市技术生产的氧气传感器根据进入传感器的氧气的扩散方式的不同分为
两种,一种是在传感器顶部设有一毛细微孔,而另一种设有一层固体薄膜允许
气体通过。细孔传感器测量的是氧气浓度,而固体薄膜传感器测量的是氧气的
分压。
细孔传感器产生的电流反映的是被测氧气的体积百分比浓度,与气体总压
力无关。但当氧气压力瞬间发生变化时,传感器会产生一个瞬间电流,如果没
有控制好就会出现问题。同样的问题在传感器受到重复压力脉冲时也会出现,
例如进入传感器的气体是抽运式的。对这个现象的解释如下所示:
压力瞬变
当细孔氧气传感器遇到急剧增压或减压,气体将被迫通过细孔栅板(大流
量)。气体的增加(或减少)产生了一个瞬变电流信号。
一旦情况重新稳定不再有压力脉冲,瞬变即告结束。此类瞬变可以通过仪
器报警,这样CityTech就可以努力寻求解决方案以减小压力影响。
所有城市技术的细孔氧气传感器都采用了抗大流量机制,见图
2。"根本上来说,可以增加一个PTFE抗大流量薄膜来减弱压力变化带来的
瞬变影响。这层薄膜用一个金属盖或塑料盖紧紧固定在细孔上,这个设计可以
很大程度上减少信号的瞬间变化影响。
Figure 2 - Bulk Flow Membrane on Capillary Sensor
但某些压力变化产生的瞬变力量超过了这种设计允许的范围,特别是使用
抽取式仪器对传感器输送气体的设备。某些泵产生的气体对CiTiceL氧传感器造
成持续的压力脉冲,人为地增强了信号。在这种情况下,有必要在传感器外设
计一个气体膨胀室减
小对传感器的压力脉冲。
部分分压型氧传感器
3 / 4
毛细微孔控制气体扩散并不是控制氧气进入传感器的唯一方法,我们还可
以使用一个非常薄的塑料薄膜覆盖在传感器顶部,使氧气分子分散之后再能进
入传感器(图3)。
Figure 3 - Solid Membrane (partial pressure) oxygen sensor
进入传感器的氧气的流速取决于传感器顶部的毛细微孔的大小。当氧气到
达工作电极时,它立刻被还原释放出氢氧根离子:
氧气进入工作电极的流量由通过薄膜的氧气的分压决定。这意味着,传感器
的输出信号与与混合气体中氧气的分压是成比例的。
大气压的变化将导致传感器输出电流的相应变化。如果使用抽取式气体输
送,在设备的设计阶段就必须确保脉冲作用力不会对传感器造成影响。
城市技术生产两种部分分压氧传感器,AO2/AO3(汽车)和MOX(医
疗),为固体薄膜式,响应关系呈线性,量程为0-100%。
线性关系
从细孔氧气传感器传出的信号是非线性的,与氧浓度(c)有如下关系:
Signal = constant * ln [ 1/(1-C) ]
实际上,传感器的输出呈线性上升,直至氧气浓度超过30%时才出现偏
差,给测量带来困难。而分压传感器的线性输出可以达到100%氧气(或
1."0氧气浓度百分比)。
温度
细孔和薄膜氧气传感器对对温度的变动都是敏感的,但敏感程度不同。
温度对细孔氧气传感器的影响相对较小,通常温度从+20°C到–20°C会导致
输出信号损失10%。相对的,温度对薄膜氧气传感器的影响要大得多,气体扩
散通过薄膜是一个活动的过程,通常10°C的温度变化就会导致传感器信号输出
加倍。薄膜氧气传感器要求温度的相对稳定,因而许多CiTiceLs?产品带有内置
热敏电阻。
4 / 4
活性储备
设计任何电化学传感器时都应通过栅板(薄膜或细孔)来限制气体通过速
率,而其它各阶段速率都明显的快得多。所以,为保证
电化学反应速度,必须使用具有高催化活性的电极材料。
所有CiTiceLs?产品都使用高活性电极,使传感器具有高活性储备,保证了
传感器的长期稳定性和低漂移性。