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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(cè)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(xué)反應(yīng)

熒光材料暴露在氧氣中時(shí)發(fā)出的光強(qiáng)度變化

在高溫加熱下的氧化鋯具有運(yùn)載氧離子的能力

每種類型的氧氣傳感器都有優(yōu)缺點(diǎn)。它們用于許多應(yīng)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(yīng)用或環(huán)境的不同類型的氧氣傳感器。

請(qǐng)注意，大多數(shù)氧氣傳感器設(shè)計(jì)用于測(cè)量0到25%的氧氣濃度（按體積計(jì)）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(cè)量100%的氧氣。

以下是目前使用的氧氣感應(yīng)技術(shù)的具體類型。請(qǐng)注意，每一個(gè)都適合一個(gè)或多個(gè)特定應(yīng)用。

1.電化學(xué)氧氣傳感器

電化學(xué)氧氣傳感器主要用于測(cè)量環(huán)境空氣中的氧含量。它們測(cè)量傳感器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生與氧氣水平成比例的電輸出。由于一些電化學(xué)傳感器會(huì)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(cè)量氧氣電池驅(qū)動(dòng)的水下潛水和手持個(gè)人安全裝置。示例包括呼吸機(jī)、呼吸傳感器和血糖傳感器。

就傳感器的優(yōu)點(diǎn)而言，電化學(xué)傳感器因其較低的功率要求、較低的檢測(cè)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(xué)氧氣傳感器面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是，它們依賴于溫度相關(guān)的化學(xué)過(guò)程。大多數(shù)電化學(xué)傳感器的輸出在很大程度上依賴于溫度補(bǔ)償，以在普遍的環(huán)境條件下提供可靠的讀數(shù)。

電化學(xué)氧氣傳感器的另一個(gè)挑戰(zhàn)是，隨著時(shí)間的推移，化學(xué)反應(yīng)停止，通常在1到3年之間，這取決于傳感器的設(shè)計(jì)。將其儲(chǔ)存在無(wú)氧環(huán)境中不會(huì)延長(zhǎng)傳感器的使用壽命。隨著傳感器老化，它需要頻繁重新校準(zhǔn)，并且不如其他傳感器準(zhǔn)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(cè)器和對(duì)光起反應(yīng)的發(fā)光材料。在許多領(lǐng)域，基于發(fā)光的氧氣傳感器正在取代電化學(xué)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(shí)會(huì)發(fā)出熒光（即發(fā)射光能）。然而，如果存在氧分子，光能會(huì)轉(zhuǎn)移到氧分子，從而產(chǎn)生較少的熒光。通過(guò)使用已知光源，檢測(cè)到的光能量與樣品中氧分子的數(shù)量成反比。因此，檢測(cè)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(shí)間間隔內(nèi)檢測(cè)兩次。不是測(cè)量總熒光，而是測(cè)量熒光隨時(shí)間的下降（即熒光猝滅）。這種基于衰減的時(shí)間方法允許更簡(jiǎn)單的傳感器設(shè)計(jì)。

管道式熒光氧傳感器是一種利用氧的熒光猝滅來(lái)測(cè)量環(huán)境氧氣水平的傳感器。雖然它與傳統(tǒng)的電化學(xué)傳感器具有相同的柱狀結(jié)構(gòu)、4系大小，但它不吸收氧氣，并且具有壽命更長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)（5年）。這使得它對(duì)于諸如房間氧氣耗盡安全警報(bào)之類的設(shè)備非常有用，這些設(shè)備可以監(jiān)控室內(nèi)空氣中儲(chǔ)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(xué)傳感器的常見(jiàn)應(yīng)用包括醫(yī)療設(shè)施、激光器、成像系統(tǒng)和光纖。關(guān)于傳感器的優(yōu)勢(shì)，許多人發(fā)現(xiàn)光學(xué)傳感器具有更高的靈敏度、更寬的動(dòng)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(xué)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(jī)制：

1、部分離解，產(chǎn)生移動(dòng)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(guò)這種材料，進(jìn)而在陽(yáng)極釋放一定量的且與輸送電荷（電化學(xué)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(duì)數(shù)成正比。

SST利用這兩個(gè)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(cè)量0.2-300Kpa的氧氣分壓，也就能測(cè)量0-100%Vol氧濃度（在一個(gè)大氣壓下）、準(zhǔn)確和可靠性高。可以提供各種屬性：結(jié)構(gòu)小,測(cè)量范圍寬且精度高,線性輸出信號(hào),堅(jiān)固的不銹鋼結(jié)構(gòu)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(yīng)用程序氣流中，不需要參考?xì)怏w創(chuàng)建的能力來(lái)衡量一個(gè)寬氧范圍與所有版本的產(chǎn)品，非常簡(jiǎn)單的校準(zhǔn)，壽命長(zhǎng)達(dá)10年，可以提高效率和減少排放燃燒應(yīng)用。

四氣兩塵傳感器