氧传感器组成 几种常用的氧气传感器原理简介

几种常用的氧气传感器原理简介

氧气分析仪使用几种类型的氧气传感器中的一种。随着工业过程应用要求提高测量精度和可重复性，用户也要求气体分析仪极少的维护和校准。为此，鼓励氧气分析仪的用户根据其预期应用来评估特定氧气传感器类型的优点。没有一种通用的氧气传感器类型。

下面提供的各种气相氧传感器的概要审查应与从氧分析仪制造商收集的信息结合使用。这种组合将有助于确保为所考虑的应用选择正确的传感器类型。

环境温度电化学氧气传感器

光学氧气传感器

氧化锆氧气传感器

顺磁氧传感器

极谱氧传感器

一、环境温度电化学氧传感器

环境温度电化学传感器，通常称为电流传感器，通常是一个小的、部分密封的圆柱形装置（1-1/4” 直径 x 0.75” 高度），其中包含两个浸入水电解质（通常为钾离子）中的不同电极氢氧化物。当氧分子通过安装在传感器一侧的半透膜扩散时，氧分子在阴极被还原，形成带正电荷的氢氧根离子。氢氧根离子迁移到发生氧化反应的传感器阳极。由此产生的还原/氧化反应会产生与样品气体中的氧气浓度成正比的电流。产生的电流通过外部电子设备进行测量和调节，并以百分比或百万分之几的浓度显示在数字面板仪表上。随着机械设计的进步、电极材料的改进和电解质配方的改进，原电池式氧传感器的使用寿命比早期版本更长，并因其在百分比和痕量氧范围内的准确性而受到认可。响应时间也得到了改善。环境温度电化学传感器的一个主要限制是它们在与含有酸性气体种类（如硫化氢、氯化氢、二氧化硫等）的样品一起使用时容易损坏。除非在分析前对有害气体成分进行洗涤，否则它们的存在将缩短传感器的寿命。电流传感器也容易受到过压的影响。对于样品压力 > 5 psig 的应用，通常建议使用压力调节器或控制阀。

美国AII电化学氧传感器

二、光学氧气传感器

光学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氧气传感器。

分子氧荧光猝灭的原理早已为人所知。一些分子或化合物在暴露于光时会发出荧光（即发射光能）。然而，如果存在氧分子，光能会转移到氧分子，从而产生较少的荧光。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，样气中必须存在越多的氧分子。

在某些传感器中，荧光在已知的时间间隔内检测两次。不是测量总荧光，而是测量荧光随时间的下降（即荧光猝灭）。这种基于衰减的时间方法允许更简单的传感器设计。

管道式荧光氧传感器LOX-02-F是一种利用氧的荧光猝灭来测量环境氧气水平的传感器。虽然它与传统的电化学传感器具有相同的柱状结构、4系大小，但它不吸收氧气，并且具有寿命更长的优势（5年）。这使得它对于诸如房间氧气耗尽安全警报之类的设备非常有用，这些设备可以监控室内空气中储存的压缩气体中氧气含量的突然下降。

英国SST光学氧传感器

三、氧化锆氧气传感器

氧化锆氧气传感器是一种类似电化学方式的氧传感器。二氧化锆涂有一层薄薄的铂金电极，在高温（＞650⁰C），稳定的氧化锆（ZrO2₂）表现出两种机制：

1、ZrO2 部分离解，产生移动的氧离子，因而形成一种氧气的固态电解质。氧化锆盘覆有与恒定DC电流相连的通透电极，使环境中的氧离子能够穿过这种材料，进而在阳极释放一定量的且与输送电荷（电化学泵吸）成正比的氧气。

2、电解质两端的两种不同离子浓度将产生一种电位，又称为能斯特电压。电压大小与两种不同离子浓度比例的自然对数成正比。

O2S-FR-T2-18BM-C

SST利用这两个特性，制作了双氧化锆原理的氧化锆氧气传感器，螺纹型氧化锆氧气传感器O2S-FR-T2-18BM-C测量0.2-300Kpa的氧气分压，也就能测量0-100%Vol氧浓度（在一个大气压下）、准确和可靠性高。可以提供各种属性：结构小,测量范围宽且精度高,线性输出信号,坚固的不锈钢结构内部和外部,可以直接使用在高温和高压环境中,高耐腐蚀性使的传感器可以用于恶劣的环境和燃烧烟道或堆肥的应用程序气流中，不需要参考气体创建的能力来衡量一个宽氧范围与所有版本的产品，非常简单的校准，寿命长达10年，可以提高效率和减少排放燃烧应用。

四、顺磁氧传感器

在这一类别中，磁动力或“哑铃”类型的设计是主要的传感器类型。与其他气体（例如氮气、氦气、氩气等）相比，氧气具有相对较高的磁化率，并表现出顺磁行为。顺磁氧传感器由一个圆柱形容器组成，容器内装有一个小玻璃哑铃。哑铃内充满惰性气体（如氮气）并悬浮在拉紧的铂丝上，置于非均匀磁场中。哑铃被设计成可以自由移动，因为它悬挂在钢丝上。当含有氧气的样气通过传感器进行处理时，氧分子会被两个磁场中的强者吸引。这会导致哑铃的位移，从而导致哑铃旋转。由光源、光电二极管和放大电路组成的精密光学系统用于测量哑铃的旋转角度。在一些顺磁氧传感器设计中，施加相反的电流以将哑铃恢复到其正常位置。将哑铃维持在正常状态所需的电流与氧气分压成正比，并以氧气百分比表示。存在与磁动力顺磁氧传感器的各个制造商相关的设计变化。此外，还开发了其他类型的传感器，它们利用氧气对磁场的敏感性，包括热磁或“磁风”类型和磁气动传感器。磁动力传感器非常精密并且对振动和/或位置敏感。由于测量灵敏度的损失，通常不建议将顺磁氧传感器用于痕量氧测量。

五、极谱氧传感器

极谱氧传感器通常被称为克拉克电池 [JL Clark (1822-1898)]。在这种类型的传感器中，阳极（通常是银）和阴极（通常是金）都浸入氯化钾的水性电解质中。电极通过半透膜与样品隔开，该膜提供了将氧气扩散到传感器中的机制。银阳极相对于金阴极通常保持在 0.8V（极化电压）的电位。根据法拉第定律，分子氧以电化学方式消耗，伴随着与氧浓度成正比的电流。传感器产生的电流输出被测量并以电子方式放大，以提供氧气百分比测量值。极谱氧传感器的优点之一是在不工作时，不会消耗电极（阳极）。存储时间几乎是无限的。与电流氧传感器类似，它们对位置不敏感。由于极谱氧传感器的独特设计，它是液体溶解氧测量的传感器。对于气相氧测量，极谱氧传感器适用于百分比水平氧测量。相对较高的传感器更换频率是另一个潜在的缺点，维护传感器膜和电解质的问题也是如此。由于极谱氧传感器的独特设计，它是液体溶解氧测量的传感器。对于气相氧测量，极谱氧传感器适用于百分比水平氧测量。

氧传感器工作原理以及简介

导语：氧传感器的英文名为LAMBADA SENSOR，是一种用来减少排放出的气体中的污染物的发动机,是我们国家进行减少排污、环境保护的重要工具之一。这篇文章主要为大家介绍氧传感器的工作原理。

氧传感器的作用是安装在发动机内，然后在发动机工作的时候，对发动机排放出的污染物中的氧气的浓度进行检测。一旦氧传感器检测到氧气的浓度和含量，就会将氧气含量以电压的信号的方式来传递给ECU电脑，从而使发动机控制闭环，并且将过多的空气的含量作为控制目标，实现最大转化效率，使得发动机排放出来的污染物得到净化和转化。

氧传感器的工作原理

氧传感器是让发动机点少大气排污的必不可少的元件之一，它使用了三元催化转化器将发动机排出气体中的污染物催化成无毒无害的分解物，不仅如此，如果发动机排出的污染物中含有CO、HC以及NOx等气体，三元催化转化器对这几种气体的分解能力急剧下降，或者混合气体在空气中凭空燃烧也会引起三元催化转化器的工作效率低下，这时候，氧传感器就发挥作用了——它可以检测到发动机排放出的气体里面氧气的浓度高低，并且及时地向ECU发出FEEDBACK（反馈信号），然后ECU通过氧传感器来控制喷油器的工作效率和喷油量的多少，从而使得混合气体的空燃比值降低到理论比值——14.7左右。

当混合气体内的空燃比值低于14.7这个理论值的时候，这个现象就表示发动机排放出的污染物的含氧量比较低，发动机的陶瓷管靠外一边的含氧离子比较少，这使得氧传感器发出的电压信号为1.0V左右；而当混合气体内的空燃比值为14.7的时候，氧传感器就会发出电伏为0.4V到0.5V的基准电动势；然而，当混合气体的空燃比值比较高，超过14.7的时候，污染排放物中的氧气含量比较高，因此发动机里面的陶瓷管内部和外部的含氧离子比较多，并且浓度差比较小，导致氧传感器发出比较低的电动势，甚至接近于0,。

通过这篇文章，大家是否对氧传感器和它的工作原理有了进一步的了解呢？希望大家都能在车上的发动机上面装配上氧传感器，为国家环境保护贡献一份力量哦！想了解更多相关的内容的话，就多多登录土巴兔吧！

相关问答

[最佳回答]氧传感器主要由氧化锆陶瓷和内外表面的一薄层铂组成。内部空间充满富氧的外部空气,外表面暴露于废气中。传感器配有加热电路,上车后加热电路工作,使...

[最佳回答]氧传感器可分为普通氧传感器、空燃比传感器和氮氧化物传感器。汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中的关键反馈传感器,是控制汽车尾气排放、减少汽车...

[最佳回答]氧传感器的类型有:普通氧传感器、空燃比传感器、氮氧化物传感器。汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中的关键反馈传感器,是控制汽车尾气排放、减少...

主要有氧化钛型和氧化浩型,这两种从外形上无法区分,统称为跃变式氧传感器,部分FSI发动机使用宽带氧传感器.以适应稀薄燃烧对混合气浓度监测的需求。主要有氧...

如果发动机只有一个排气头段,那就有两个氧传感器。如果发动机有两个排气头段,那就有四个氧传感器,每个排气头段上有两个氧传感器。大排量发动机正常情况下有两...

[最佳回答]氧传感器的类型:1。普通氧传感器:汽车氧传感器有二氧化锆型和二氧化钛型两种。两种类型的氧传感器都分为加热型和非加热型,汽车大多采用加热型;2.NO...

其它金属也能用,但用锆和钛是性价比比较适合的。氧化锆(ZrO2)为固态电解质的一种,它有一种特性就是在高温时氧离子易于移动。其它物质如聚氧化乙烯、聚丙...

[最佳回答]是的!学名就是氧传感器!在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上,氧传感器是必不可少的元件,由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比,三元催化...

[回答]安装在排气管,主来要功能是检测废气的氧量,从而控制喷油量,损坏后会导致喷油过大造成高油耗,也会影响水温感应氧传感器基本工作原:在一定条件下(...

[回答]氧传感器作为电子控制燃油喷射系统的重要部件,对发动机正常运转和尾气排放的有效控制起着至关重要的作用,一旦氧传感器及其连接线路出现故障,不但会...