氧传感器的分类氧气传感器有哪几种类型？

发布时间：2024-10-06 12:10:04

氧气传感器有哪几种类型？

1.氧化锆氧传感器

氧化锆氧传感器利用热量和化学物质检测氧气。氧化锆表面覆盖一层薄薄的多孔铂，形成固态电化学燃料电池。

PST氧化锆氧传感器系列采用独特的闭环测量系统。较长的工作寿命是由于采用了非消耗性传感器电池技术。不需要基准气体，而且可以在任何已知气体(包括新鲜空气)中进行简单的单点校验。氧传感器的的氧气量程很广(0.1 - 100% 氧含量)。

2.光学氧传感器

光学氧传感器基于氧的荧光猝灭原理。它们依赖于光源、光探测器和对光起反应的发光材料的使用。在许多领域，基于发光的氧气传感器正在取代克拉克电极。

分子氧荧光猝灭的原理早已被人们所了解。一些分子或化合物暴露在光下时会发出荧光（即发射光能）。然而，如果存在氧分子，光能会转移到氧分子，从而减少荧光。通过使用已知光源，检测到的光能量与样品中氧分子的数量成反比。因此，检测到的荧光越少，样品气体中必须存在更多的氧分子。

LuninOX LOX-02是一种利用氧的荧光猝灭来测量环境氧气水平的传感器。虽然它的足迹与传统的电化学传感器相同，但它不吸收氧气，并且具有寿命更长的优点。这使得它对于房间耗氧安全警报等设备非常有用，这些设备监测室内空气中储存的压缩气体中的氧气含量是否突然下降。

3.电化学氧传感器

电化学氧传感器主要用于测量环境空气中的氧含量。他们测量传感器内的化学反应，产生与氧气水平成比例的电输出。就传感器优势而言，电化学传感器因其低功率要求、较低检测限以及通常较少受到干扰气体的直接影响而备受追捧。它们往往也是便宜的传感器。

电化学氧传感器的一个挑战是，它们依赖于温度相关的化学过程。大多数电化学传感器的输出在很大程度上依赖于温度补偿，以在环境条件下提供可靠的读数。

电化学氧传感器的另一个挑战是，随着时间的推移，化学反应会减慢并停止，通常在1至3年之间，具体取决于传感器的设计。将其储存在无氧环境中不会延长传感器的寿命。随着传感器老化，它需要频繁重新校准，并且不如其他传感器准确。

4.电偶氧传感器

电偶氧传感器是一种基于铅氧化的燃料电池，它产生与传感器内氧气水平成比例的电输出。它与电化学传感器相似，因为它在暴露于氧气中时会消耗几个月的电量。

由于电偶传感器是相对低成本和可靠的设备，可以测量0-100%的氧气水平，因此它们被用作许多医院呼吸机和潜水设备中的医用氧气传感器。像医用氧电池这样的电偶氧传感器的缺点是，它们的寿命通常以月为单位。这些传感器的精度一般在氧气的十分之一以内。

5.超声波氧传感器

超声波氧气传感器使用声速测量气体或液体样本中的氧气量。在液体中，上游和下游传感器测量高频声波之间的速度差。速度的变化与样品中的氧气量成正比。在气体中，声速随着气体分子组成的变化而变化。这使得超声波氧气传感器适用于输出已知浓度氧气的麻醉呼吸机或氧气发生器。需要超声波氧气传感方法的典型应用是医院、气体分析或涉及氧气浓缩器或便携式氧气发生器的应用。

6.激光氧传感器

可调谐二极管激光（TDL）氧传感器依赖于光谱分析。以氧气为波长的激光束通过气体样本被引导至光电探测器。氧分子吸收的光量与样品中分子的数量成正比。

创建激光氧传感器的机制是为了设计分析仪，用于实时测量气流中的H20、H2S、CO2、NH3和C2H2等气体。许多传感器已用于各种应用，如燃烧系统、发电厂、煤炭和废物焚烧炉。

激光氧传感器的优点是响应速度快，准确度在氧气百分比的十分之一以内，本质上无需校准，寿命长。它们的缺点主要是易受其他气体的交叉敏感。

7.顺磁氧传感器

顺磁氧传感器依赖于氧分子被强磁场吸引的事实。在某些设计中，将样气引入传感器并通过磁场。流速与气体中的氧气含量成比例变化。在这种设计的一种变体中，磁场中的氧气在玻璃球上产生一个物理力。虽然不是一种常见的传感技术，但它可以用于氧化锆氧传感器无法实现的工业过程控制应用。

使用顺磁性氧传感器的其他优点是，传感器对机械冲击不敏感，具有高线性，并且非常稳定。缺点是容易受到其他气体的交叉敏感。

汽车氧传感器的分类和工作原理（精）

要把汽车零件一系列的东西进行分类有好多种，比如按特点、形状、特性、颜色等等都可以归类，可以说是我们自己决定的。翻阅了大量材料，看看汽车上的氧传感器是如何划分的。

最传统的划分方式是根据材料划分

氧化钛式（氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻型氧传感器）

氧化锆（氧化锆式氧传感器的基本元件是氧化锆陶瓷管（固体电解质），亦称锆管）式两种。

按照氧传感器后面线的数量划分

可以分为：2线、3线、4线、5线、6线等。

按照氧传感器信号特性可以划分

可以分为：窄域（跃变式）、宽域（宽频带式）。窄域氧传感器只能检测空燃比是浓了还是稀了，或者说喷油是多了还是少了，但是并不知道具体浓多少，稀多少，电喷系统通过这个信号使喷油量在浓稀之间来回跳动来控制空燃比在14.7附近，一般用这个就够了。随着排放监控越来越严格宽域传感器就出现了，宽域氧传感器可以知道具体的空燃比，喷人气缸的油浓了多少，稀了多少，空气和燃料的具体比值。下面就是两种信号的对比。

按照氧传感器是否存在加热

加热式和非加热式。传统氧传感器是不带加热的，目前使用的全部为带加热的，否则刚刚启动一段时间，氧传感器不能快速达到正常工作条件，是不符合国家规定。

有的甚至把宽域氧传感器进行划分

氧传感器工作原理：

传统的窄域（跃变）氧化锆式的传感器为例：

极限电流型（临界电流型）氧传感器

极限电流型还也有分为小孔扩散和多孔扩散，小孔易堵，多孔的空隙难以控制。近年来采用了不同的工艺，利用LSM等作为扩散层，制备出了致密扩散障碍层极限电流氧传感器。

找了张小孔扩散和扩散障碍极限电流传感器的结构，无论哪种结果工作原理相同。

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当有电压加在固体电解质ZrO2 上时，O2 会在内电极(阴极)上得到电子形成O2-，O2-通过ZrO2 的传递作用，在外电极（阳极）上放电，O2-又变成O2，这样氧就通过固体电解质被从电极的阴极泵到阳极，通常称此电池为泵氧电池，外加电压为泵电压，产生电流为泵电流。泵氧过程中，外加泵电压的增加所导致的泵电流的增加会逐渐减小，最后出现泵电流在一定的电压范围内不变或变化很小的现象，电流达到饱和，这个电流被称为极限电流。

下面是本田4线A/F传感器是极限电流式工作原理，请供参考：