發布日期：2022-10-09 點擊率：45
上一次我們分析了氧傳感器為什么會壞掉，這次我們來講講氧傳感器到底是如何工作的？
起源1889年德國物理化學家Nernest能斯特發現“熱力學第三定律”即能斯特方程。發現穩定的氧化鋯在高溫下呈現離子導電現象，到1976年BOSCH公司將這項技術開發應用到沃爾沃轎車，隨后得到廣泛應用。
基礎原理氧化鋯(ZrO2)是典型離子體，在600℃以上成為氧的快離子導體，人們稱他為固體電解質，這種陶瓷材料對氧具有高度敏感性，被廣泛應用于氧探頭。氧化鋯(ZrO2)是離子導電體，它是通過晶格內的氧離子空位來實現導電的。在氧化鋯電解質(ZrO2管)的兩側分別燒結多孔鉑(Pt)電極，在一定溫度下，當電解質兩側氧濃度不同時，高濃度側的氧分子(O2)被吸附到鉑(Pt)電極上與電子(4e)結合形成氧離子(O2-)，使該電極帶正電(+)，氧離子(O2-)通過電解質的氧離子空位遷移到氧濃度低的Pt電極上放出電子，轉化成楊分子(O2)，使該電極帶負電。
這樣兩個電極間會產生一個電動勢，氧化鋯、Pt電極、兩側不同的氧濃度氣體組成氧探頭即氧化鋯濃差電池(也叫能斯特電池)，其方程就是著名的能斯特方程：
公式中：
ES – 能斯特參考電壓，
R - 氣體常數8.314J/(mol·K)，
T - 絕對溫度，
F –法拉第常數C.mol-1，
Po2– 測量氣他中氧分壓，
Poref– 參考氣他氧分壓(通常為20.95%的標準空氣)。
通過公式可知，當空氣為參考氣體，在知道能斯特電壓及被測氣體溫度后，便可知道被測氣體的濃度，氧傳感器正是利用這一原理制成的。
窄域氧傳感器最初BOSCH利用上述原理制作了四線窄域氧傳感器，其結構體如下，氧化鋯元件內外壁都設置具有催化作用的多孔鉑(Pt)電極，其內側與氧濃度高的大氣連通。由于氧傳感器的氧化鋯材料在350℃或更高溫度是才可以引導氧離子擴散，所以專門設計了加熱單元來加熱氧化鋯電解質以使傳感器盡快進入工作狀態。
當氧傳感器內外表面濃度差增大時，所產生的的Nernst電壓也隨之增加，當尾氣為濃混合氣(λ
氧化鈦式氧傳感器，由二氧化鈦元件、導線、金屬外殼和接線端子等組成，氧化鈦式氧傳感器是電阻型的傳感器，當排氣管中氧氣濃度發生變化時，氧傳感器的電阻將發生變化，廢氣中的氧濃度高時，二氧化鈦的電阻值增大;廢氣中氧濃度較低時，二氧化鈦的電阻值減小。
發動機控制模塊根據傳感器兩端的電壓來判定混合氣的濃度，進而對混合氣的濃度進行適當的調整，氧傳感器產生的電壓將在理想空燃比14.7時產生突變，濃混合氣時，氧傳感器輸出電壓幾乎為舍棄，一般為0.1V;稀混合氣時，氧傳感器輸出電壓接近1V或0.9V。
氧傳感器和光電開關傳感器有很大的不同之處，其氧傳感器的電路連接圖是氧傳感器與發動機控制模塊的連接電路圖。通常在發動機上裝有兩個氧傳感器;三元催化器之前是主氧傳感器，三元催化器之后是副氧傳感器。
責任編輯：YYX
原標題：熱濕法CEMS氧化鋯氧氣傳感器的應用舉例
采用熱濕法的連續排放監測（CEM）系統從濕式洗滌器出口采集煙氣樣氣。從CEM系統分析柜的進料管線進行濕熱氧測量。必須配備用于該測量的氧氣分析儀，以使樣氣保持在霜點以上，并將其壓縮至適合分析柜的受限空間內。
Thermox的CEM/O2分析儀旨在滿足熱濕萃取CEM系統集成商的更換和集成需求。樣品入口為帶有中心安裝的煙囪效應對流煙囪的直線運行樣品線提供連續取樣。緊湊的傳感器外殼易于安裝到CEM機柜中。
IQ系列變送器提供傳感器頭安裝的全功能電子設備，具有模擬輸出、警報、擴展系統診斷、自動校準功能、RS-485和可選Hart通信。
Ametek的2000系列微處理器控制單元提供四線本地顯示、模擬輸出、警報、擴展系統診斷、自動校準選項和RS-485通信。可選的Humox濕干計算軟件可用于相關煙氣濕度測量。
Thermox氧氣分析儀是排放和合規、萃取取樣系統的理想選擇，可用于濕或干氣體CEM系統或儀表柜。
O2氧氣濃度測量原理
上述舉例的美國Ametek的產品應用的就是基于氧化鋯原理的氧氣傳感器，該傳感器耐受250度高溫，可以在高溫高濕下穩定工作，氧化鋯氧氣傳感器O2S-FR-T2-18BM-C可配合電路板工作時自加熱，杜絕了冷凝高濕對它的影響，從而延長了使用壽命。
O2S-FR-T2-18BM-C氧化鋯傳感器
一、特征
1、快速響應的二氧化鋯（ZrO2）傳感器 ，與OXY-LC氧氣傳感器接口板配合使用
2、壽命長，不消耗技術
3、一體式加熱元件
4、高精確度
5、線性輸出信號
二、技術指標
工作原理：氧化鋯
量 程：0.1-25%或0.1—** O2
精 度：0.5%FS
工作環境：探頭：-100-250℃；變送板：-30-70℃
尺 寸：M18x1.5螺絲安裝 ，探頭安裝長度：28mm，45mm和55mm
電源電壓: RS485輸出型號：8—28V
模擬輸出：20—28V
電源電流: 600mA在24V下1.2A在12V
通 訊：RS485(Modbus RTU)
模擬輸出：4—20mA;比較大負載600Ω要么0—10V直流電;小10kΩ
700°C時的泵阻抗：<6kΩ
氣體溫度： -100°C至250°C
工作壓力： 0—10m /s相對值260—1260mbar
安裝螺紋： M18x 1.5返回搜狐，查看更多
責任編輯：
采用熱濕法的連續排放監測（CEM）系統從濕式洗滌器出口采集煙氣樣氣。從CEM系統分析柜的進料管線進行濕熱氧測量。必須配備用于該測量的氧氣分析儀，以使樣氣保持在霜點以上，并將其壓縮至適合分析柜的受限空間內。
Thermox的CEM/O2分析儀旨在滿足熱濕萃取CEM系統集成商的更換和集成需求。樣品入口為帶有中心安裝的煙囪效應對流煙囪的直線運行樣品線提供連續取樣。緊湊的傳感器外殼易于安裝到CEM機柜中。
IQ系列變送器提供傳感器頭安裝的全功能電子設備，具有模擬輸出、警報、擴展系統診斷、自動校準功能、RS-485和可選Hart通信。
Ametek的2000系列微處理器控制單元提供四線本地顯示、模擬輸出、警報、擴展系統診斷、自動校準選項和RS-485通信。可選的Humox濕干計算軟件可用于相關煙氣濕度測量。
Thermox氧氣分析儀是排放和合規、萃取取樣系統的理想選擇，可用于濕或干氣體CEM系統或儀表柜。
O2氧氣濃度測量原理
上述舉例的美國Ametek的產品應用的就是基于氧化鋯原理的氧氣傳感器，該傳感器耐受250度高溫，可以在高溫高濕下穩定工作，氧化鋯氧氣傳感器O2S-FR-T2-18BM-C可配合電路板工作時自加熱，杜絕了冷凝高濕對它的影響，從而延長了使用壽命。
O2S-FR-T2-18BM-C氧化鋯傳感器
一、特征
1、快速響應的二氧化鋯（ZrO2）傳感器 ，與OXY-LC氧氣傳感器接口板配合使用2、壽命長，不消耗技術
3、一體式加熱元件
4、高精確度
5、線性輸出信號
二、技術指標
工作原理：氧化鋯
量 程：0.1-25%或0.1—** O2
精 度：0.5%FS
工作環境：探頭：-100-250℃；變送板：-30-70℃
尺 寸：M18x1.5螺絲安裝 ，探頭安裝長度：28mm，45mm和55mm
電源電壓: RS485輸出型號：8—28V
模擬輸出：20—28V
電源電流: 600mA在24V下1.2A在12V
通 訊：RS485(Modbus RTU)
模擬輸出：4—20mA;比較大負載600Ω要么0—10V直流電;小10kΩ
700°C時的泵阻抗：<6kΩ
氣體溫度： -100°C至250°C
工作壓力： 0—10m /s相對值260—1260mbar
安裝螺紋： M18x 1.5
舉報/反饋
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 電氣控制線路圖控制原
