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什么是氧氣傳感器？氧氣傳感器是如何工作的？

什么是氧氣傳感器？氧氣傳感器是如何工作的？雖然氧氣傳感器有多種類型，但其測量氧氣的工作原理可分為以下三種方式之一：

在有氧的情況下放出電子的化學反應

熒光材料暴露在氧氣中時發(fā)出的光強度變化

在高溫加熱下的氧化鋯具有運載氧離子的能力

每種類型的氧氣傳感器都有優(yōu)缺點。它們用于許多應用和行業(yè)，包括汽車、健康和醫(yī)藥、工業(yè)、食品和飲料包裝、制藥等。每種傳感器都使用適合應用或環(huán)境的不同類型的氧氣傳感器。

請注意，大多數(shù)氧氣傳感器設計用于測量0到25%的氧氣濃度（按體積計）或可呼吸空氣中的氧氣。但是，也有專門的氧氣傳感器，可以測量100%的氧氣。

以下是目前使用的氧氣感應技術的具體類型。請注意，每一個都適合一個或多個特定應用。

1.電化學氧氣傳感器

電化學氧氣傳感器主要用于測量環(huán)境空氣中的氧含量。它們測量傳感器內(nèi)的化學反應，產(chǎn)生與氧氣水平成比例的電輸出。由于一些電化學傳感器會產(chǎn)生自己的模擬電流，因此它們可以自行供電，因此可用于測量氧氣電池驅動的水下潛水和手持個人安全裝置。示例包括呼吸機、呼吸傳感器和血糖傳感器。

就傳感器的優(yōu)點而言，電化學傳感器因其較低的功率要求、較低的檢測限以及受干擾氣體的直接影響較小而備受追捧。它們也往往是便宜的傳感器。

電化學氧氣傳感器面臨的一個挑戰(zhàn)是，它們依賴于溫度相關的化學過程。大多數(shù)電化學傳感器的輸出在很大程度上依賴于溫度補償，以在普遍的環(huán)境條件下提供可靠的讀數(shù)。

電化學氧氣傳感器的另一個挑戰(zhàn)是，隨著時間的推移，化學反應停止，通常在1到3年之間，這取決于傳感器的設計。將其儲存在無氧環(huán)境中不會延長傳感器的使用壽命。隨著傳感器老化，它需要頻繁重新校準，并且不如其他傳感器準確。

2. 熒光氧傳感器

熒光氧傳感器基于氧的熒光猝滅原理。它們依靠使用光源、光檢測器和對光起反應的發(fā)光材料。在許多領域，基于發(fā)光的氧氣傳感器正在取代電化學氧氣傳感器。

分子氧熒光猝滅的原理早已為人所知。一些分子或化合物在暴露于光時會發(fā)出熒光（即發(fā)射光能）。然而，如果存在氧分子，光能會轉移到氧分子，從而產(chǎn)生較少的熒光。通過使用已知光源，檢測到的光能量與樣品中氧分子的數(shù)量成反比。因此，檢測到的熒光越少，樣氣中必須存在越多的氧分子。

在某些傳感器中，熒光在已知的時間間隔內(nèi)檢測兩次。不是測量總熒光，而是測量熒光隨時間的下降（即熒光猝滅）。這種基于衰減的時間方法允許更簡單的傳感器設計。

管道式熒光氧傳感器是一種利用氧的熒光猝滅來測量環(huán)境氧氣水平的傳感器。雖然它與傳統(tǒng)的電化學傳感器具有相同的柱狀結構、4系大小，但它不吸收氧氣，并且具有壽命更長的優(yōu)勢（5年）。這使得它對于諸如房間氧氣耗盡安全警報之類的設備非常有用，這些設備可以監(jiān)控室內(nèi)空氣中儲存的壓縮氣體中氧氣含量的突然下降。

管道式熒光氧傳感器

涉及光學傳感器的常見應用包括醫(yī)療設施、激光器、成像系統(tǒng)和光纖。關于傳感器的優(yōu)勢，許多人發(fā)現(xiàn)光學傳感器具有更高的靈敏度、更寬的動態(tài)范圍、分布式配置和多路傳輸能力。

3.氧化鋯氧氣傳感器

氧化鋯氧氣傳感器是一種類似電化學方式的氧氣傳感器。二氧化鋯涂有一層薄薄的鉑金電極，在高溫（＞650?C），穩(wěn)定的氧化鋯（ZrO2?）表現(xiàn)出兩種機制：

1、部分離解，產(chǎn)生移動的氧離子，因而形成一種氧氣的固態(tài)電解質(zhì)。氧化鋯盤覆有與恒定DC電流相連的通透電極，使環(huán)境中的氧離子能夠穿過這種材料，進而在陽極釋放一定量的且與輸送電荷（電化學泵吸）成正比的氧氣。

2、電解質(zhì)兩端的兩種不同離子濃度將產(chǎn)生一種電位，又稱為能斯特電壓。電壓大小與兩種不同離子濃度比例的自然對數(shù)成正比。

SST利用這兩個特性，制作了雙氧化鋯原理的氧化鋯氧氣傳感器，螺紋型氧化鋯氧氣傳感器O2S-FR-T2-18BM-C測量0.2-300Kpa的氧氣分壓，也就能測量0-100%Vol氧濃度（在一個大氣壓下）、準確和可靠性高。可以提供各種屬性：結構小,測量范圍寬且精度高,線性輸出信號,堅固的不銹鋼結構內(nèi)部和外部,可以直接使用在高溫和高壓環(huán)境中,高耐腐蝕性使的傳感器可以用于惡劣的環(huán)境和燃燒煙道或堆肥的應用程序氣流中，不需要參考氣體創(chuàng)建的能力來衡量一個寬氧范圍與所有版本的產(chǎn)品，非常簡單的校準，壽命長達10年，可以提高效率和減少排放燃燒應用。

四氣兩塵傳感器