微量氧传感器 几种常用的微量氧传感器简介

几种常用的微量氧传感器简介

什么是微量氧传感器？它们都是如何工作的？在当今的工业环境中，氧气的含量对工业生产有着重要的影响，因此经常进行测量。仪器市场上有各种各样的产品，但在测量原理上，微量氧气变送器/分析仪的测量原理主要有四种：

1.在有氧的情况下放出电子的化学反应——电化学微量氧传感器

2.饱和极限电流与周边环境中的氧气浓度成正比——极限电流氧传感器

3.荧光材料暴露在氧气中时发出的光强度的猝灭变化——光学微量氧传感器

4.在氧化锆在高温下两边氧浓度差形成电动势差——氧化锆氧传感器

SenzTx系列氧气分析仪

一、

电化学微量氧分析仪采用完全密封的燃料电池O2氧传感器，是目前世界上氧测量方法之一。燃料池氧传感器由高活性氧电极和铅电极组成，浸入KOH溶液中。氧气在阴极被还原成氢氧根离子，铅在阳极被氧化。

KOH 溶液通过聚合物薄膜与外部隔开。样气不直接进入传感器，因此溶液和铅电极不需要定期清洗或更换。样气中的氧分子通过聚合物薄膜扩散到氧电极中进行电化学反应。电化学反应产生的电流由扩散到氧电极中的氧分子数量决定，氧的扩散速率与样气中的扩散速率成正比。

典型的电化学微量氧传感器厂家美国AII、特利丹、GE等品牌。可以测量的氧浓度范围0-10PPM是它的特点，在低氧监控时的选择。爱尔兰Ntron基于电化学微量氧传感器设计的SenzTx-100系列微量氧变送器将电化学氧传感器输出的微弱信号转化成常规使用的电信号。

二、极限电流氧气传感器——极限电流型微量氧变送器

测量原理，在氧化锆固态电解质中流动的电流导致氧气从负极移动到正极（充当氧气泵）。 如果氧气流向负极受到氧化铝基板的限制，则会产生电流饱和区域，并且无论施加的电压如何，都会流过相同的电流。 流过的电流称为极限电流。 当施加固定电压时，电流与氧气浓度成正比。常规用于0-1000PPM以及以上的测量场合，当低于10PPM时，由于氧化锆的固有特性，此时微水，CO2都能产生电流变化，因此不建议用于该浓度以下的场合。

三、荧光微量氧传感器

荧光氧传感器基于氧的荧光猝灭原理。它们依靠使用光源、光检测器和对光起反应的发光材料。在许多领域，基于发光的氧气传感器正在取代电化学O2氧气传感器。

荧光氧测量技术基于有机金属荧光染料的发光猝灭。由于有用的金属到配体电荷转移 (MLCT) 过程，染料在可见光谱的蓝色域吸收，并在橙红色域显示出强烈的荧光。氧的存在会猝灭荧光强度（下图1）以及染料的荧光寿命，因为氧分子与处于激发态的染料发生碰撞，导致荧光分子更快地返回其基态。因此，存在的氧越多，荧光强度和寿命的下降幅度越大。

荧光染料的荧光强度和寿命（衰减）的变化与氧分压 (ppO2) 成正比——见图 2。荧光衰减测量原理是被动的、可逆的和稳健的，并且在检测过程中不消耗氧气。过程。出于这个原因，荧光染料的荧光寿命与 ppO2 的变化导致校准的、具有大动态范围的小型化氧传感器。

LuminOx 还包含一个可选的气压传感器，它允许传感器计算和输出除 ppO2 之外的 O2%。常规的测量范围0-1000PPM，0-25%Vol

光学微量氧传感器

四、氧化锆氧气传感器——耐高温氧化锆微量氧变送器

氧化锆氧气传感器其氧化锆 (ZrO2) 是一种陶瓷，是一种具有离子传导特性的固体。当温度达到600℃以上时，ZrO2成为良好的氧离子导体。

铂电极烧结在氧化锆电解质的每一侧。当氧化锆两侧的氧分压不同时，氧分压较高的一侧的氧以离子的形式迁移到氧分压较低的一侧，产生氧分压。高侧的铂电极失去电子变为正极，而低氧侧的铂电极接收电子并产生负电，从而在两个铂电极之间产生氧势差。这个电位只与温度恒定时两侧气体中氧含量的差异（氧浓度差）有关。如果一侧的含氧量已知（例如空气中的含氧量恒定），则另一侧的含氧量（例如手套箱内的微含氧量）可以用氧浓度势来表示。如果测量氧浓度电位，就可以知道待测气体中的氧含量。

氧化锆氧气分析仪Microx-231

微量氧气分析仪的典型应用：

食品包装、储存和吹扫气体监测。空气分离装置、氮气吹扫焊接系统、钢瓶气体质量。手套箱、车间空气监测、监测。化学过程中氧含量的自动分析；半导体、磁性材料生产；浮法玻璃、水泥建材行业；自动分析各种工业炉、热处理过程中的氧含量，以及电子元件、制药等的科学研究。

氧气传感器在汽车制氧检测中的应用

在当今汽车工业中，技术的快速发展不仅带来了驾驶安全性和舒适性的显著提升，还为车辆增加了各种智能功能，以应对不同的驾驶环境和需求。氧气传感器作为一种关键的技术装置，在汽车制氧检测系统中的应用，尤其是针对疲劳驾驶和高原旅行场景，具有重要的意义和广阔的应用前景。

氧气传感器的基本作用和原理

氧气传感器是一种能够测量环境中氧气浓度的装置。在汽车工业中，氧气传感器主要用于监测发动机排放中的氧气含量，以帮助发动机控制系统实现最佳的燃烧效率。然而，随着技术的进步和对驾驶者健康及安全需求的提升，氧气传感器的应用范围逐渐扩展到了车内环境。

增加汽车制氧功能的意义和应用场景

长时间驾驶会使驾驶者身体逐渐缺氧，从而导致疲劳、注意力不集中等问题，增加了交通事故的风险。通过在车内增加制氧功能，能够有效提高驾驶者的氧气供应，缓解疲劳驾驶的发生。特别是在高速公路、夜间行驶或者单一驾驶人员情况下，制氧功能可有效降低事故风险，提升驾驶安全性。

高原地区的氧气稀薄会导致驾驶者和乘客出现高原反应，如头晕、恶心等不适症状，甚至可能影响驾驶安全。通过在汽车中配置制氧功能，可以为乘车人员提供足够的氧气，缓解高原反应症状，提升旅行的舒适性和安全性。这对于经常在高原地区行驶的车主来说尤为重要，能够显著改善他们的驾驶体验和健康状况。

实现制氧功能的关键技术和挑战

为了确保制氧系统能够准确地响应和调节氧气供应，需要选用高精度、快速响应的氧气传感器。这些传感器能够实时监测车内氧气浓度，并通过数据反馈给控制系统，以实现智能化调节和优化。

制氧系统的稳定性和可靠性直接影响其在实际驾驶中的效果和安全性。除了传感器的选择外，还需考虑系统的供氧效率、安全性和适应性，以确保在不同驾驶条件下都能有效运行并保持长期稳定。

未来发展趋势和应用展望

随着汽车技术和智能化水平的不断提升，预计制氧功能将成为未来汽车安全与舒适性的重要标配之一。随着对驾驶者健康需求的增加，制氧技术在全球范围内的应用和普及有望快速扩展。同时，随着传感器技术的进步和制氧系统的成本效益提升，预计将出现更多创新和应用场景，以满足不同驾驶环境和用户需求的多样化需求。

工采传感推出的SO-E2-250和SO-E2-960传感器，是一款基于极限电流原理的微量氧传感器，在高原制氧和其他工业环境有着广泛稳定的应用案例。传感器检测范围分别为0-25%或0-96%氧气，能够在0.15bar-5bar压力环境内工作。通过实时检测车内氧气浓度，不仅可以显著提升驾驶者和乘客的健康和安全感，还能有效应对特定驾驶环境下的挑战。在电动汽车越发普及的大环境下，健康驾驶作为智能座舱的重要维度已经越发受到重视。未来随着技术的不断创新和市场需求的扩展，预计制氧功能将成为汽车安全与舒适性的重要组成部分，为全球驾驶者带来更安全、更舒适的驾驶体验。

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