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专家解析进口氧传感器的结构与原理
  • 发布日期:2017-02-14      浏览次数:710
    •    进口氧传感器种类很多,现在研究zui多的是气体氧传感器,进口氧传感器用于测量气相中氧的浓度或氧分压,还有用来测量水中溶解氧浓度的溶氧分析仪等其它类型。这些氧传感器结构不同,但均采用电化学原理。
        1 、气体氧传感器
        这种进口氧传感器基本上分为两大类,一类是固体电解质氧传感器。以二氧化锆氧传感器为例,它以对氧离子有较高导电能力的 ZrO 2 作基质,两面设有对氧有催化还原作用的铂电极,将其置于含氧的参比气体和待测气体中。按能斯特公式测得此电池电动势E及已知参比气体中氧的分压 PO2 ,即可求得待测气体中氧含量。
        由于电池电动势E与待测气体中氧含量成对数关系,故信号不易处理,研究者在此基础上对其进行改进,又研制成了极限电流型氧传感器。它是靠外加电压驱动电池反应的,当外电压增至某一值时,气相氧扩散至电极表面的速度跟不上电极还原反应的速度,回流中出现饱和的电流值,此电流不随外加电压增大而增加,被称为极限电流,其大小与氧浓度呈线性关系。此类传感器具有灵敏度高、响应快、信号易于处理、不带有参比气体和易于微型化的优点,已成功地用于汽车乏氧检测中,节能效果很显着。
        另一大类为催化电化学氧传感器,它是根据与氧气有关的催化电极的反应来测定待测气氛中氧浓度的。进口氧传感器也有两种型号:一种为电极恒电位电解式,另一种为原电池型氧传感器,两者都以对氧有催化还原活性的金属为阴极,以不能极化的金属,(如 Pb 、 Cu 、 Cd 等)为阳极,电解质一般。
        采用碱或酸及其盐的溶液。近几年来,随着实际应用的要求,这两种氧传感器都在向两电极系统方向发展,尤其是利用透氧高分子薄膜来测定气体中或溶液中氧浓度的隔膜型氧传感器发展zui迅速。
        2 、测量溶解氧的浓度的进口氧传感器
        溶解氧是指溶解在水中的氧气,它在河流、湖泊、海洋中都大量的存在,是检测水质和环境污染程度的重要指标。用 传统的化学法(如碘量滴定法)测定水溶液中的溶解氧很费时的,且成本高,不能连续测量 ,而用滴汞电极的极谱分析zui为简单。但是, DME 的一些特性又影响了它在现场工作中的应用。金与铂电极能克服 DME 遇到的某些困难,但在一些生物介质中就失效。这种电极利用 膜可渗透氧但不能渗透水和有机及无机溶质的原理,保护电极不与这类还原物质紧密接触,从而使传感器的灵敏度不受影响。
        当前用来测量水中溶解氧浓度zui常用的仪器就是电化学传感器。它主要有两种类型:一是根据电池原理而设计的,本身就是个电池,不需外加电压,可通过测量电解电流来测量溶解氧浓度。测量时将其放入待测溶液,水中溶解氧透过透氧膜,溶解于膜与电极之间的电解液薄层中,当两输出端接上负载电路时,氧在阴极表面上发生还原反应。对于结构和透氧膜确定的传感器而言,在一定温度下,进口氧传感器的电流只与试样中的氧分压成正比,因此,测定电流即可知氧浓度。
        另一种用来测量水中溶解氧的浓度的传感器 为电极恒电位电解式进口氧传感器。在其两电极之间加一适当的极化电压,此时溶解氧透过高分子膜,在阴极上发生还原反应,产生了正比于试样溶液中氧浓度的电流。当电极结构固定时,在一定温度下,扩散电流的大小只与样品氧浓度成正比例关系,测得电流值大小,便可知待测试样中氧的浓度。
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