環(huán)保行業(yè)中的氧氣傳感器是一種關(guān)鍵的技術(shù)設(shè)備，氧氣傳感器可以高效、可靠地監(jiān)測(cè)環(huán)境中的氧氣濃度變化，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物排放濃度應(yīng)折算為基準(zhǔn)氧含量排放濃度，含氧量的準(zhǔn)確測(cè)量是為環(huán)境保護(hù)工作提供重要的數(shù)據(jù)支持。隨著行業(yè)內(nèi)對(duì)氧氣監(jiān)測(cè)的精度和可重復(fù)性要求也越來越高，氧氣傳感器的工作原理多種多樣，面對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的氧氣傳感器是至關(guān)重要的。在下文中，將進(jìn)一步探討氧氣傳感器的不同工作原理及其在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。
● 順磁氧傳感器
順磁氧傳感器主要設(shè)計(jì)為磁動(dòng)力或“啞鈴”類型。氧氣具有相對(duì)較高的磁化率，并表現(xiàn)出順磁行為。它由圓柱形容器和小玻璃啞鈴組成，啞鈴懸浮在拉緊的鉑絲上，置于非均勻磁場(chǎng)中。傳感器利用氧氣的順磁行為來測(cè)量含氧氣體的百分比。精密光學(xué)系統(tǒng)用于測(cè)量啞鈴的旋轉(zhuǎn)角度，并通過施加相反的電流將啞鈴恢復(fù)到正常位置。將啞鈴維持在正常狀態(tài)所需的電流與氧氣分壓成正比，并以氧氣百分比表示。
順磁性氧傳感器的優(yōu)點(diǎn)是：傳感器對(duì)機(jī)械沖擊不敏感，具有高線性，并且非常穩(wěn)定。缺點(diǎn)是容易受到其他氣體的交叉敏感。
● 氧化鋯傳感器
氧化鋯氧傳感器是利用穩(wěn)定的二氧化鋯陶瓷在650℃以上的環(huán)境中產(chǎn)生的氧離子導(dǎo)電特性而設(shè)計(jì)的。在一定的溫度條件下，如果在二氧化鋯塊狀陶瓷兩側(cè)的氣體中分別存在著不同的氧分壓(即氧濃度)時(shí)，二氧化鋯陶瓷內(nèi)部將產(chǎn)生一系列的反應(yīng)，和氧離子的遷移。這時(shí)通過二氧化鋯兩側(cè)的引出電極，可測(cè)到穩(wěn)定的毫伏級(jí)信號(hào)，
● 電化學(xué)傳感器
電化學(xué)傳感器由兩個(gè)電極組成：工作電極和參比電極。工作電極上涂有一層催化劑，通常是鉑或金屬氧化物。當(dāng)氧氣進(jìn)入傳感器時(shí)，它會(huì)與催化劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生電子和離子。這些電子和離子會(huì)在電解質(zhì)中移動(dòng)，最終到達(dá)參比電極，產(chǎn)生電流信號(hào)。這個(gè)信號(hào)會(huì)被放大并轉(zhuǎn)換成氧氣濃度的數(shù)字顯示。電化學(xué)氧傳感器優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格適中。缺點(diǎn)是隨著時(shí)間的推移，化學(xué)反應(yīng)會(huì)減慢并停止，通常在1至3年之間。隨著傳感器老化，需要頻繁重新校準(zhǔn)，并且不如其他傳感器準(zhǔn)確。
● 激光氧傳感器
可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光譜吸收技術(shù)TDLAS本質(zhì)上是一種光譜吸收技術(shù)，通過分析激光被氣體分子的選擇性吸收來獲得氣體的濃度。它與傳統(tǒng)紅外光譜吸收技術(shù)的不同之處在于，半導(dǎo)體激光光譜寬度遠(yuǎn)小于氣體吸收譜線的展寬，如上圖。因此，半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)是一種高分辨率的光譜吸收技術(shù)。系統(tǒng)采用特定波長的激光束穿過被測(cè)氣體，激光強(qiáng)度的衰減與氣體的濃度滿足朗伯.比爾定理，因此可以通過檢測(cè)激光強(qiáng)度的衰減信息分析獲得被測(cè)氣體的濃度。采用半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)的激光氣體分析儀可從原理上抗背景氣體的干擾，測(cè)量結(jié)果可靠性高。
可調(diào)諧二極管激光氧傳感器依賴于激光光譜分析。以氧氣為波長的激光束通過氣體樣本被引導(dǎo)至光電探測(cè)器。氧分子吸收的光量與樣品中分子的數(shù)量成正比。
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