氧量分析仪传感器原理解析

氧量分析仪传感器原理解析

在化工企业生产过程中，尤其是存在化学反应的的生产过程中，气体分析仪表的应用非常的广泛，对生产过程控制及工艺指导起着关键作用。

随着技术发展，气体分析仪器的种类也越来越多，一般根据气检测原理来划分，如电化学原理、热导原理、红外原理、激光原理；今天诺科仪器主要介绍一下氧量分析仪的传感器原理。

电化学式传感器是利用被检测气体的电化学活性，将其氧化或还原，从而检测气体含量。

电化学传感器分类：

1、 原电池型传感器（又称燃料电池法），燃料电池法的原理行同生活用的干电池原理类似，不同的是，氧量分析仪的电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧量分析仪传感器为例，氧在阴极被还原，电子通过电流表流到阳极，在那里铅金属被氧化，电流的大小与氧气的浓度直接相关，通过检测电流大小即可检测出气体的浓度，最常见的应用就是各种场景下的氧气含量检测。

2、 恒定电位电解池型传感器，此类型传感器用于检测还原性气体非常有效，它的原理与原电池型传感器不同，它的电化学反应是在电流强制下发生的，是一种真正的基于库仑分析法的传感器。恒定电位电解池型传感器常见检测气体有，一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测，是目前有毒有害气体检测的主流传感器。

3、 浓差电池型传感器，其工作原理是气敏材料会吸收气体，在吸收气体时形成浓差电池，具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧，会自发形成浓差电动势，电动势的大小与气体的浓度有关，通过测量输出的电动势，即可检测出被测气体的浓度含量。这种传感器的成功实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。

4、 极限电流型传感器，其原理是在电解质中电流的载体是氧离子，所以当电压施加到氧化锆电解槽时，氧气通过氧化锆盘被抽到阳极。如果给电解槽阴极加上一个带孔的盖子，氧气流向阴极的速率就会受到限制。受到这个速率的限制，随着所施加的电压逐渐增加，电解槽内的电流会达到饱和。这个饱和电流被称为极限电流，它与周边环境中的氧气浓度成正比。通过检测电流的强度即可反映出氧气浓度含量的变化。

5、 氧化锆型，氧量分析仪传感器，是电化学式分析传感器中发展相对较晚的一种，其原理是根据浓差电池原理。

在氧化锆电解质的两面各烧结一个铂电极，当氧化锆两侧的氧分压不同时，氧分压高的一侧的氧以离子形式向氧分压低的一侧迁移，结果使氧分压高的一侧铂电极失去电子显正电，而氧分压低的一侧铂电极得到电子显负电，因而在两铂电极之间产生氧浓差电势。此电势在温度一定时只与两侧气体中氧气含量的差（氧浓差）有关。若一侧氧气含量已知，则另一侧氧气含量就可用氧浓差电势表示，测出氧浓差电势，便可知道氧气含量。