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氧量分析儀傳感器原理解析

時間:2020/12/22閱讀:2027
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在化工企業(yè)生產(chǎn)過程中,尤其是存在化學反應的的生產(chǎn)過程中,氣體分析儀表的應用非常的廣泛,對生產(chǎn)過程控制及工藝指導起著關鍵作用。

隨著技術發(fā)展,氣體分析儀器的種類也越來越多,一般根據(jù)氣檢測原理來劃分,如電化學原理、熱導原理、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。

電化學式傳感器是利用被檢測氣體的電化學活性,將其氧化或還原,從而檢測氣體含量。

電化學傳感器分類:

1、 原電池型傳感器(又稱燃料電池法),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,電子通過電流表流到陽極,在那里鉛金屬被氧化,電流的大小與氧氣的濃度直接相關,通過檢測電流大小即可檢測出氣體的濃度,常見的應用就是各種場景下的氧氣含量檢測。

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

3、 濃差電池型傳感器,其工作原理是氣敏材料會吸收氣體,在吸收氣體時形成濃差電池,具有電化學活性的氣體在電化學電池的兩側(cè),會自發(fā)形成濃差電動勢,電動勢的大小與氣體的濃度有關,通過測量輸出的電動勢,即可檢測出被測氣體的濃度含量。這種傳感器的成功實例就是汽車用氧氣傳感器、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,所以當電壓施加到氧化鋯電解槽時,氧氣通過氧化鋯盤被抽到陽極。如果給電解槽陰極加上一個帶孔的蓋子,氧氣流向陰極的速率就會受到限制。受到這個速率的限制,隨著所施加的電壓逐漸增加,電解槽內(nèi)的電流會達到飽和。這個飽和電流被稱為極限電流,它與周邊環(huán)境中的氧氣濃度成正比。通過檢測電流的強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,是電化學式分析傳感器中發(fā)展相對較晚的一種,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)一個鉑電極,當氧化鋯兩側(cè)的氧分壓不同時,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電,因而在兩鉑電極之間產(chǎn)生氧濃差電勢。此電勢在溫度一定時只與兩側(cè)氣體中氧氣含量的差(氧濃差)有關。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表示,測出氧濃差電勢,便可知道氧氣含量。

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