氧量分析儀傳感器原理解析

在化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，尤其是存在化學(xué)反應(yīng)的的生產(chǎn)過(guò)程中，氣體分析儀表的應(yīng)用非常的廣泛，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制及工藝指導(dǎo)起著關(guān)鍵作用。

隨著技術(shù)發(fā)展，氣體分析儀器的種類(lèi)也越來(lái)越多，一般根據(jù)氣檢測(cè)原理來(lái)劃分，如電化學(xué)原理、熱導(dǎo)原理、紅外原理、激光原理；今天諾科儀器主要介紹一下氧量分析儀的傳感器原理。

電化學(xué)式傳感器是利用被檢測(cè)氣體的電化學(xué)活性，將其氧化或還原，從而檢測(cè)氣體含量。

電化學(xué)傳感器分類(lèi)：

1、 原電池型傳感器（又稱(chēng)燃料電池法），燃料電池法的原理行同生活用的干電池原理類(lèi)似，不同的是，氧量分析儀的電池的碳錳電極被氣體電極替代了。以氧量分析儀傳感器為例，氧在陰極被還原，電子通過(guò)電流表流到陽(yáng)極，在那里鉛金屬被氧化，電流的大小與氧氣的濃度直接相關(guān)，通過(guò)檢測(cè)電流大小即可檢測(cè)出氣體的濃度，最常見(jiàn)的應(yīng)用就是各種場(chǎng)景下的氧氣含量檢測(cè)。

2、 恒定電位電解池型傳感器，此類(lèi)型傳感器用于檢測(cè)還原性氣體非常有效，它的原理與原電池型傳感器不同，它的電化學(xué)反應(yīng)是在電流強(qiáng)制下發(fā)生的，是一種真正的基于庫(kù)侖分析法的傳感器。恒定電位電解池型傳感器常見(jiàn)檢測(cè)氣體有，一氧化碳、硫化氫、氫氣、氨氣、肼、等氣體的檢測(cè)，是目前有毒有害氣體檢測(cè)的主流傳感器。

3、 濃差電池型傳感器，其工作原理是氣敏材料會(huì)吸收氣體，在吸收氣體時(shí)形成濃差電池，具有電化學(xué)活性的氣體在電化學(xué)電池的兩側(cè)，會(huì)自發(fā)形成濃差電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的大小與氣體的濃度有關(guān)，通過(guò)測(cè)量輸出的電動(dòng)勢(shì)，即可檢測(cè)出被測(cè)氣體的濃度含量。這種傳感器的成功實(shí)例就是汽車(chē)用氧氣傳感器、固體電解質(zhì)型二氧化碳傳感器。

4、 極限電流型傳感器，其原理是在電解質(zhì)中電流的載體是氧離子，所以當(dāng)電壓施加到氧化鋯電解槽時(shí)，氧氣通過(guò)氧化鋯盤(pán)被抽到陽(yáng)極。如果給電解槽陰極加上一個(gè)帶孔的蓋子，氧氣流向陰極的速率就會(huì)受到限制。受到這個(gè)速率的限制，隨著所施加的電壓逐漸增加，電解槽內(nèi)的電流會(huì)達(dá)到飽和。這個(gè)飽和電流被稱(chēng)為極限電流，它與周邊環(huán)境中的氧氣濃度成正比。通過(guò)檢測(cè)電流的強(qiáng)度即可反映出氧氣濃度含量的變化。

5、 氧化鋯型，氧量分析儀傳感器，是電化學(xué)式分析傳感器中發(fā)展相對(duì)較晚的一種，其原理是根據(jù)濃差電池原理。

在氧化鋯電解質(zhì)的兩面各燒結(jié)一個(gè)鉑電極，當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的氧分壓不同時(shí)，氧分壓高的一側(cè)的氧以離子形式向氧分壓低的一側(cè)遷移，結(jié)果使氧分壓高的一側(cè)鉑電極失去電子顯正電，而氧分壓低的一側(cè)鉑電極得到電子顯負(fù)電，因而在兩鉑電極之間產(chǎn)生氧濃差電勢(shì)。此電勢(shì)在溫度一定時(shí)只與兩側(cè)氣體中氧氣含量的差（氧濃差）有關(guān)。若一側(cè)氧氣含量已知，則另一側(cè)氧氣含量就可用氧濃差電勢(shì)表示，測(cè)出氧濃差電勢(shì)，便可知道氧氣含量。