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氧氣傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析
閱讀：1008 發(fā)布時(shí)間：2021-3-15
AT-SF6高精度六氟化硫（氧氣）傳感器是一款采用NDIR紅外吸收檢測(cè)原理的氣體傳感器。傳感器采用國(guó)外進(jìn)口光源、特殊結(jié)構(gòu)的光學(xué)腔體和雙通道探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)空間雙光路參比補(bǔ)償，微處理器進(jìn)行信號(hào)采集、處理和輸出，線性好、零點(diǎn)漂移小，具有很好的選擇性，高靈敏度，無(wú)氧氣依賴性，壽命長(zhǎng)，低功耗。
1、所有的氧氣傳感器都是自身供電，有限擴(kuò)散，其金屬-空氣型電池由空氣陰極，陽(yáng)極和電解液組成。氧氣傳感器簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是一個(gè)密封容器(金屬的或塑料的容器)，它里面包含有兩個(gè)電極:陰極是涂有活性催化劑的一片PTFE(聚四氟乙烯)，陽(yáng)極是一個(gè)鉛塊。這個(gè)密封容器只在頂部有一個(gè)毛細(xì)微孔，允許氧氣通過(guò)進(jìn)入工作電極。兩個(gè)電極通過(guò)集電器被連接到傳感器表面突出的兩個(gè)引腳，而傳感器通過(guò)這兩個(gè)觸角被連接到所應(yīng)用的設(shè)備上。傳感器內(nèi)充滿電解質(zhì)溶液，使不同種離子得以在電極之間交換
2、進(jìn)入傳感器的氧氣的流速取決于傳感器頂部的毛細(xì)微孔的大小。當(dāng)氧氣到達(dá)工作電極時(shí)，它立刻被還原釋放出氫氧根離子:O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-這些氫氧根離子通過(guò)電解質(zhì)到達(dá)陽(yáng)極(鉛)，與鉛發(fā)生氧化反應(yīng)，生成對(duì)應(yīng)的金屬氧化物。2Pb + 4OH- --> 2PbO + 2H2O + 4e-上述兩個(gè)反應(yīng)發(fā)生生成電流，電流大小相應(yīng)地取決于氧氣反應(yīng)速度(法拉第定律)，可外接一只已知電阻來(lái)測(cè)量產(chǎn)生的電勢(shì)差，這樣就可以準(zhǔn)確測(cè)量出氧氣的濃度。電化學(xué)反應(yīng)中，鉛極參與到氧化反應(yīng)中，使得這些傳感器具有一定的使用期限，一旦所有可利用的鉛*被氧化，傳感器將停止運(yùn)作。通常氧氣傳感器的使用壽命為1-2 年，但也可以通過(guò)增加陽(yáng)極鉛的含量或限制接觸陽(yáng)極的氧氣量來(lái)延長(zhǎng)傳感器的使用壽命。
3、毛細(xì)微孔氧傳感器和氧分壓傳感器城市技術(shù)生產(chǎn)的氧氣傳感器根據(jù)進(jìn)入傳感器的氧氣的擴(kuò)散方式的不同分為兩種，一種是在傳感器頂部設(shè)有一毛細(xì)微孔，而另一種設(shè)有一層固體薄膜允許氣體通過(guò)。細(xì)孔傳感器測(cè)量的是氧氣濃度，而固體薄膜傳感器測(cè)量的是氧氣的分壓。細(xì)孔傳感器產(chǎn)生的電流反映的是被測(cè)氧氣的體積百分比濃度，與氣體總壓力無(wú)關(guān)。但當(dāng)氧氣壓力瞬間發(fā)生變化時(shí)，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間電流，如果沒(méi)有控制好就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。同樣的問(wèn)題在傳感器受到重復(fù)壓力脈沖時(shí)也會(huì)出現(xiàn)，例如進(jìn)入傳感器的氣體是抽運(yùn)式的。對(duì)這個(gè)現(xiàn)象的解釋如下所示:
1、所有的氧氣傳感器都是自身供電，有限擴(kuò)散，其金屬-空氣型電池由空氣陰極，陽(yáng)極和電解液組成。氧氣傳感器簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是一個(gè)密封容器(金屬的或塑料的容器)，它里面包含有兩個(gè)電極:陰極是涂有活性催化劑的一片PTFE(聚四氟乙烯)，陽(yáng)極是一個(gè)鉛塊。這個(gè)密封容器只在頂部有一個(gè)毛細(xì)微孔，允許氧氣通過(guò)進(jìn)入工作電極。兩個(gè)電極通過(guò)集電器被連接到傳感器表面突出的兩個(gè)引腳，而傳感器通過(guò)這兩個(gè)觸角被連接到所應(yīng)用的設(shè)備上。傳感器內(nèi)充滿電解質(zhì)溶液，使不同種離子得以在電極之間交換
2、進(jìn)入傳感器的氧氣的流速取決于傳感器頂部的毛細(xì)微孔的大小。當(dāng)氧氣到達(dá)工作電極時(shí)，它立刻被還原釋放出氫氧根離子:O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-這些氫氧根離子通過(guò)電解質(zhì)到達(dá)陽(yáng)極(鉛)，與鉛發(fā)生氧化反應(yīng)，生成對(duì)應(yīng)的金屬氧化物。2Pb + 4OH- --> 2PbO + 2H2O + 4e-上述兩個(gè)反應(yīng)發(fā)生生成電流，電流大小相應(yīng)地取決于氧氣反應(yīng)速度(法拉第定律)，可外接一只已知電阻來(lái)測(cè)量產(chǎn)生的電勢(shì)差，這樣就可以準(zhǔn)確測(cè)量出氧氣的濃度。電化學(xué)反應(yīng)中，鉛極參與到氧化反應(yīng)中，使得這些傳感器具有一定的使用期限，一旦所有可利用的鉛*被氧化，傳感器將停止運(yùn)作。通常氧氣傳感器的使用壽命為1-2 年，但也可以通過(guò)增加陽(yáng)極鉛的含量或限制接觸陽(yáng)極的氧氣量來(lái)延長(zhǎng)傳感器的使用壽命。
3、毛細(xì)微孔氧傳感器和氧分壓傳感器城市技術(shù)生產(chǎn)的氧氣傳感器根據(jù)進(jìn)入傳感器的氧氣的擴(kuò)散方式的不同分為兩種，一種是在傳感器頂部設(shè)有一毛細(xì)微孔，而另一種設(shè)有一層固體薄膜允許氣體通過(guò)。細(xì)孔傳感器測(cè)量的是氧氣濃度，而固體薄膜傳感器測(cè)量的是氧氣的分壓。細(xì)孔傳感器產(chǎn)生的電流反映的是被測(cè)氧氣的體積百分比濃度，與氣體總壓力無(wú)關(guān)。但當(dāng)氧氣壓力瞬間發(fā)生變化時(shí)，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間電流，如果沒(méi)有控制好就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。同樣的問(wèn)題在傳感器受到重復(fù)壓力脈沖時(shí)也會(huì)出現(xiàn)，例如進(jìn)入傳感器的氣體是抽運(yùn)式的。對(duì)這個(gè)現(xiàn)象的解釋如下所示:
4、壓力瞬變當(dāng)細(xì)孔氧氣傳感器遇到急劇增壓或減壓，氣體將被迫通過(guò)細(xì)孔柵板(大流量)。氣體的增加(或減少)產(chǎn)生了一個(gè)瞬變電流信號(hào)。一旦情況重新穩(wěn)定不再有壓力脈沖，瞬變即告結(jié)束。所有細(xì)孔氧氣傳感器都采用了抗大流量機(jī)制，根本上來(lái)說(shuō)，可以增加一個(gè)PTFE 抗大流量薄膜來(lái)減弱壓力變化帶來(lái)的瞬變影響。這層薄膜用一個(gè)金屬蓋或塑料蓋緊緊固定在細(xì)孔上，這個(gè)設(shè)計(jì)可以很大程度上減少信號(hào)的瞬間變化影響。