氧浓度监控型制氧机的工作原理

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在目前检测氧浓度的方法中,有很多的方法都可以检测到氧气浓度,比如
电化学、顺磁氧、氧化锆方法及超声波流量浓度检测法。但用于制氧机行业的主
要有氧化锆和超声波法。
氧化锆测氧法原理:稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。在氧化锆
电解质(ZrO2管)的两侧面分别烧结上多孔铂(Pt)电极。检测方式是通过导引
管,将被测气体导入氧化锆检测室,再通过加热元件把氧化锆加热到工作温度
(650℃以上)。氧化锆一般采用管状,电极采用多孔铂电极。其优点是不受检
测气体温度的影响,通过采用不同的导流管可以检测各种温度气体中的氧含量,
这种灵活性被运用在许多工业在线检测上。其缺点是反应时间慢;结构复杂,容
易影响检测精度;加热器一般用电炉丝加热,寿命不长。
超声波流量浓度原理:在充满流体的管道内,超声脉冲经流体传播,在顺
流方向和逆流方向有不同的传播时间,气体流速不同逆流和顺流的时间差就不同,
通过时间差就能检测到气体的流速。浓度的检测也是用同样的超声波脉冲,在二
元气体的组分下,两种组分的浓度比不同,超声脉冲在气体中的传播速度也不同。
电化学原理:电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的
电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成,
并由一个薄电解层隔开。气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应,最
终到达电极表面。通过电极间连接的电阻器,与被测气浓度成正比的电流会在正
极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。

超声波法 氧化锆 电化学
工作寿命 连续监测,无消耗,无 阻力,连续工作不低于5 年 1-3年寿命,核心传 感器是消耗品。传 感器长期工作在 650度,对,电炉丝 易损坏。 0.5-3年,不同厂家的产
品不一致。

流量检测 有(可以作为今后仪器 升级后数字显示流量的 技术储备) 无 无
温度影响 增加了温度传感器修 正,0-45度无影响。 传感器长期工作温 度650度,对样品气 的温度没有要求。 部分传感器带温度修
正。使用范围0-40度

标定 没有任何消耗所以出厂 一次校准。 需要经常校准,锆 电池经常需要更 换,对用户和厂家 来说都是个负担 需要经常校准

检测范围 0-100%主要用于二元气 体,范围较窄,专门用 于制氧机行业或二元气 氛环境。 用途广泛 用途广泛
检测方式 连续监测,无消耗 不能完全连续监 测,通过旁路分流, 脉冲式监测。 最好不连续检测,否则
对电解池的电解液消耗
大,减少传感器寿命
三种传感器的检测氧气的方式各有优缺点,但在实际制氧机行业应用和测
试中,超声波氧气流量浓度传感器具有,寿命长、无消耗、免维护。尤其是免维
护免校准,减少了最终用户对仪器性能的疑问。其次连续检测,具有流量、浓度
同时测量的特点,有助于今后仪器功能的升级。比如今后流量、浓度数字显示。
经过长期测试,超声波氧气浓度传感器是能够满足制氧机的浓度检测需要。
氧化锆传感器虽然被用于英维康公司,但据相关厂家介绍,需要定期给最
终用户邮寄氧化锆电解池,售后服务工作很难做。并且据了解,英维康公司也在
寻找更好的氧气传感器。
电化学传感器虽然检测精度最高,但寿命和经常需要校准的特点不适用于
制氧机行业,最终客户没有能力校准。所以不建议大规模运用。

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