文档介绍：氧传感器简介
引言
传感器作为获取信息的敏感元件,在现代信息社会中扮演着越来越重要的作用。如果把一台工业设备比拟做一个人的话,那么毫不夸张地说,传感器就应该是他的眼睛。信息的采集通过传感器来完成,传感器的正确使用与否直接关系到工业设备能否正常运行。传感器的精度、稳定性直接关系到系统的性能好坏。由此可见,作为现代信息技术的三大基础之一的传感器技术,与通信技术和计算机技术一样在信息社会中扮演者无可替代的作用。
主要章节
一. 顺磁式氧分析器(北分麦哈克)
二. 电化学氧传感器(佳明宇虹)
三. 氧化锆氧分析仪(中兴)
一. 顺磁式氧分析器
物质的磁特性
任何物质在外界磁场的作用下都会被磁化,呈现出一定的磁特性。物质在外加磁场中被磁化,其本身就会产生一个附加磁场,附加磁场与外磁场方向相同时,该物质就被外磁场吸引;附加磁场与外磁场方向相反时,则被外磁场排斥。因此,我们通常会将被外磁场吸引的物质称为顺磁性物质,或者说该物质具有顺磁性;而把被磁场排斥的物质称为逆磁性物质,或者说该物质具有逆磁性。
气体介质处于磁场中也会被磁化,我们根据气体组分对磁场的吸引和排斥的不同,也将气体分为顺磁性和逆磁性。顺磁性气体有:O2、NO、NO2等;逆磁性气体有:H2、N2、CO2、CH4等。
氧气是顺磁性物质,其体积磁化率要比其它气体的体积磁化率大得多。某种气体的磁化率与氧气的体积磁化率的比值,称为相对磁化率,又称比磁化率。氧气的相对磁化率为100。
一. 顺磁式氧分析器
气体
O2
NO
NO2
相对磁化率
100
气体
H2
N2(水蒸气)
CO2
相对磁化率
-
-
-
气体
NH3
Ar
CH4
相对磁化率
-
-
-
一. 顺磁式氧分析器
磁氧分析仪原理是利用氧气的磁化率特别高这一物理特性来测定含氧量。氧气为顺磁性气体(气体能被磁场所吸引的称为顺磁性气体),在不均匀磁场中受到吸引而流向磁场较强处。在该处设有加热丝,使此处氧的温度升高而磁化率下降,因而磁场吸引力减小,受后面磁化率较高的未被加热的氧气分子推挤而排出磁场,由此造成“热磁对流”或“磁风”现象。在一定的气样压力、温度和流量下,通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。
一. 顺磁式氧分析器
由于热磁对流的结果,左半边电阻丝r1的热量有一部分被气流带走而产热量损失。流经右半边电阻丝r2的气体已经是受热气体,所以r2没有或略有热量损失。这样就造成电阻丝r1和r2因温度不同产生的阻值差异,从而导致测量电桥失去平衡,有输出信号产生。被测气体中氧含量越高,磁风的流速就越大,r1和r2的阻值相差就越大。测量电桥的输出信号就越大。由此可见,测量电桥输出信号的大小就反映了被测气体中氧含量多少。
二. 电化学氧传感器
电化学氧气传感器是根据电化学原电池的原理工作,利用待测气体在原电池中阴极上的电化学还原和阳极的氧化过程,产生电流,并且待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律。这样,通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。    ∮主要特点及应用:     •低功耗     •高精度     •高灵敏度     •线性范围宽     •抗干扰能力强     •优异的重复性和稳定性     •广泛适合工业、矿下及环保中O2的检测
二. 电化学氧传感器
采用完全密封的燃料电池氧传感器是当前国际上最先进的测氧方法之一。燃料池氧传感器是由高活性的氧电极和铅电极构成,浸没在KOH的溶液中。在阴极氧被还原成氢氧根离子,而在阳极铅被氧化。 O2+2H2O+4e=4OH- 2Pb+4OH=2Pb(OH)2+4e KOH溶液与外界有一层高分子薄膜隔开,样气不直接进入传感器,因而溶液与铅电极不需定期清洗或更换。样气中的氧分子通过高分子薄膜扩散到氧电极中进行电化学反应,电化学反应中产生的电流决定于扩散到氧电极的氧分子数,而氧的扩散速率又正比于样气中的氧含量,这样,该传感器输出信号大小只与样气中的氧含量相关,而与通过传感器的气体总量无关。通过外部电路的连接,反应中的电荷转移即电流的大小与参加反应的氧成正比例关系。 采用此方法进行测氧,可以不受被测气体中还原性气体的影响,免去了许多的样气处理系统。