氧氣分析儀使用幾種類型的氧氣傳感器中的一種。随着工業過程應用要求提高測量精度和可重複性，用戶也要求氣體分析儀極少的維護和校準。為此，鼓勵氧氣分析儀的用戶根據其預期應用來評估特定氧氣傳感器類型的優點。沒有一種通用的氧氣傳感器類型。

下面提供的各種氣相氧傳感器的概要審查應與從氧分析儀制造商收集的信息結合使用。這種組合将有助于确保為所考慮的應用選擇正确的傳感器類型。

環境溫度電化學氧氣傳感器

光學氧氣傳感器

氧化锆氧氣傳感器

順磁氧傳感器

極譜氧傳感器

一、環境溫度電化學氧傳感器

環境溫度電化學傳感器，通常稱為電流傳感器，通常是一個小的、部分密封的圓柱形裝置（1-1/4” 直徑 x 0.75” 高度），其中包含兩個浸入水電解質（通常為鉀離子）中的不同電極氫氧化物。當氧分子通過安裝在傳感器一側的半透膜擴散時，氧分子在陰極被還原，形成帶正電荷的氫氧根離子。氫氧根離子遷移到發生氧化反應的傳感器陽極。由此産生的還原/氧化反應會産生與樣品氣體中的氧氣濃度成正比的電流。産生的電流通過外部電子設備進行測量和調節，并以百分比或百萬分之幾的濃度顯示在數字面闆儀表上。随着機械設計的進步、電極材料的改進和電解質配方的改進，原電池式氧傳感器的使用壽命比早期版本更長，并因其在百分比和痕量氧範圍内的準确性而受到認可。響應時間也得到了改善。環境溫度電化學傳感器的一個主要限制是它們在與含有酸性氣體種類（如硫化氫、氯化氫、二氧化硫等）的樣品一起使用時容易損壞。除非在分析前對有害氣體成分進行洗滌，否則它們的存在将縮短傳感器的壽命。電流傳感器也容易受到過壓的影響。對于樣品壓力 > 5 psig 的應用，通常建議使用壓力調節器或控制閥。

美國AII電化學氧傳感器

二、光學氧氣傳感器

光學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光材料。在許多領域，基于發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出熒光（即發射光能）。然而，如果存在氧分子，光能會轉移到氧分子，從而産生較少的熒光。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内檢測兩次。不是測量總熒光，而是測量熒光随時間的下降（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LOX-02-F是一種利用氧的熒光猝滅來測量環境氧氣水平的傳感器。雖然它與傳統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，這些設備可以監控室内空氣中儲存的壓縮氣體中氧氣含量的突然下降。

英國SST光學氧傳感器

三、氧化锆氧氣傳感器

氧化锆氧氣傳感器是一種類似電化學方式的氧傳感器。二氧化锆塗有一層薄薄的鉑金電極，在高溫（＞650⁰C），穩定的氧化锆（ZrO2₂）表現出兩種機制：

1、ZrO2 部分離解，産生移動的氧離子，因而形成一種氧氣的固态電解質。氧化锆盤覆有與恒定DC電流相連的通透電極，使環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、電解質兩端的兩種不同離子濃度将産生一種電位，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成正比。

O2S-FR-T2-18BM-C

SST利用這兩個特性，制作了雙氧化锆原理的氧化锆氧氣傳感器，螺紋型氧化锆氧氣傳感器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）、準确和可靠性高。可以提供各種屬性：結構小,測量範圍寬且精度高,線性輸出信号,堅固的不鏽鋼結構内部和外部,可以直接使用在高溫和高壓環境中,高耐腐蝕性使的傳感器可以用于惡劣的環境和燃燒煙道或堆肥的應用程序氣流中，不需要參考氣體創建的能力來衡量一個寬氧範圍與所有版本的産品，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、順磁氧傳感器

在這一類别中，磁動力或“啞鈴”類型的設計是主要的傳感器類型。與其他氣體（例如氮氣、氦氣、氩氣等）相比，氧氣具有相對較高的磁化率，并表現出順磁行為。順磁氧傳感器由一個圓柱形容器組成，容器内裝有一個小玻璃啞鈴。啞鈴内充滿惰性氣體（如氮氣）并懸浮在拉緊的鉑絲上，置于非均勻磁場中。啞鈴被設計成可以自由移動，因為它懸挂在鋼絲上。當含有氧氣的樣氣通過傳感器進行處理時，氧分子會被兩個磁場中的強者吸引。這會導緻啞鈴的位移，從而導緻啞鈴旋轉。由光源、光電二極管和放大電路組成的精密光學系統用于測量啞鈴的旋轉角度。在一些順磁氧傳感器設計中，施加相反的電流以将啞鈴恢複到其正常位置。将啞鈴維持在正常狀态所需的電流與氧氣分壓成正比，并以氧氣百分比表示。存在與磁動力順磁氧傳感器的各個制造商相關的設計變化。此外，還開發了其他類型的傳感器，它們利用氧氣對磁場的敏感性，包括熱磁或“磁風”類型和磁氣動傳感器。磁動力傳感器非常精密并且對振動和/或位置敏感。由于測量靈敏度的損失，通常不建議将順磁氧傳感器用于痕量氧測量。

五、極譜氧傳感器

極譜氧傳感器通常被稱為克拉克電池 [JL Clark (1822-1898)]。在這種類型的傳感器中，陽極（通常是銀）和陰極（通常是金）都浸入氯化鉀的水性電解質中。電極通過半透膜與樣品隔開，該膜提供了将氧氣擴散到傳感器中的機制。銀陽極相對于金陰極通常保持在 0.8V（極化電壓）的電位。根據法拉第定律，分子氧以電化學方式消耗，伴随着與氧濃度成正比的電流。傳感器産生的電流輸出被測量并以電子方式放大，以提供氧氣百分比測量值。極譜氧傳感器的優點之一是在不工作時，不會消耗電極（陽極）。存儲時間幾乎是無限的。與電流氧傳感器類似，它們對位置不敏感。由于極譜氧傳感器的獨特設計，它是液體溶解氧測量的傳感器。對于氣相氧測量，極譜氧傳感器适用于百分比水平氧測量。相對較高的傳感器更換頻率是另一個潛在的缺點，維護傳感器膜和電解質的問題也是如此。由于極譜氧傳感器的獨特設計，它是液體溶解氧測量的傳感器。對于氣相氧測量，極譜氧傳感器适用于百分比水平氧測量。

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