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什么是氧氣傳感器？氧氣傳感器是如何工作的？

什么是氧氣傳感器？氧氣傳感器是如何工作的？雖然氧氣傳感器有多種類型，但其測量氧氣的工作原理可分為以下三種方式之一：

在有氧的情況下放出電子的化學反應

熒光材料暴露在氧氣中時發出的光強度變化

在高溫加熱下的氧化鋯具有運載氧離子的能力

每種類型的氧氣傳感器都有優缺點。它們用于許多應用和行業，包括汽車、健康和醫藥、工業、食品和飲料包裝、制藥等。每種傳感器都使用適合應用或環境的不同類型的氧氣傳感器。

請注意，大多數氧氣傳感器設計用于測量0到25%的氧氣濃度（按體積計）或可呼吸空氣中的氧氣。但是，也有專門的氧氣傳感器，可以測量100%的氧氣。

以下是目前使用的氧氣感應技術的具體類型。請注意，每一個都適合一個或多個特定應用。

1.電化學氧氣傳感器

電化學氧氣傳感器主要用于測量環境空氣中的氧含量。它們測量傳感器內的化學反應，產生與氧氣水平成比例的電輸出。由于一些電化學傳感器會產生自己的模擬電流，因此它們可以自行供電，因此可用于測量氧氣電池驅動的水下潛水和手持個人安全裝置。示例包括呼吸機、呼吸傳感器和血糖傳感器。

就傳感器的優點而言，電化學傳感器因其較低的功率要求、較低的檢測限以及受干擾氣體的直接影響較小而備受追捧。它們也往往是便宜的傳感器。

電化學氧氣傳感器面臨的一個挑戰是，它們依賴于溫度相關的化學過程。大多數電化學傳感器的輸出在很大程度上依賴于溫度補償，以在普遍的環境條件下提供可靠的讀數。

電化學氧氣傳感器的另一個挑戰是，隨著時間的推移，化學反應停止，通常在1到3年之間，這取決于傳感器的設計。將其儲存在無氧環境中不會延長傳感器的使用壽命。隨著傳感器老化，它需要頻繁重新校準，并且不如其他傳感器準確。

2. 熒光氧傳感器

熒光氧傳感器基于氧的熒光猝滅原理。它們依靠使用光源、光檢測器和對光起反應的發光材料。在許多領域，基于發光的氧氣傳感器正在取代電化學氧氣傳感器。

分子氧熒光猝滅的原理早已為人所知。一些分子或化合物在暴露于光時會發出熒光（即發射光能）。然而，如果存在氧分子，光能會轉移到氧分子，從而產生較少的熒光。通過使用已知光源，檢測到的光能量與樣品中氧分子的數量成反比。因此，檢測到的熒光越少，樣氣中必須存在越多的氧分子。

在某些傳感器中，熒光在已知的時間間隔內檢測兩次。不是測量總熒光，而是測量熒光隨時間的下降（即熒光猝滅）。這種基于衰減的時間方法允許更簡單的傳感器設計。

管道式熒光氧傳感器是一種利用氧的熒光猝滅來測量環境氧氣水平的傳感器。雖然它與傳統的電化學傳感器具有相同的柱狀結構、4系大小，但它不吸收氧氣，并且具有壽命更長的優勢（5年）。這使得它對于諸如房間氧氣耗盡安全警報之類的設備非常有用，這些設備可以監控室內空氣中儲存的壓縮氣體中氧氣含量的突然下降。

管道式熒光氧傳感器

涉及光學傳感器的常見應用包括醫療設施、激光器、成像系統和光纖。關于傳感器的優勢，許多人發現光學傳感器具有更高的靈敏度、更寬的動態范圍、分布式配置和多路傳輸能力。

3.氧化鋯氧氣傳感器

氧化鋯氧氣傳感器是一種類似電化學方式的氧氣傳感器。二氧化鋯涂有一層薄薄的鉑金電極，在高溫（＞650?C），穩定的氧化鋯（ZrO2?）表現出兩種機制：

1、部分離解，產生移動的氧離子，因而形成一種氧氣的固態電解質。氧化鋯盤覆有與恒定DC電流相連的通透電極，使環境中的氧離子能夠穿過這種材料，進而在陽極釋放一定量的且與輸送電荷（電化學泵吸）成正比的氧氣。

2、電解質兩端的兩種不同離子濃度將產生一種電位，又稱為能斯特電壓。電壓大小與兩種不同離子濃度比例的自然對數成正比。

SST利用這兩個特性，制作了雙氧化鋯原理的氧化鋯氧氣傳感器，螺紋型氧化鋯氧氣傳感器O2S-FR-T2-18BM-C測量0.2-300Kpa的氧氣分壓，也就能測量0-100%Vol氧濃度（在一個大氣壓下）、準確和可靠性高。可以提供各種屬性：結構小,測量范圍寬且精度高,線性輸出信號,堅固的不銹鋼結構內部和外部,可以直接使用在高溫和高壓環境中,高耐腐蝕性使的傳感器可以用于惡劣的環境和燃燒煙道或堆肥的應用程序氣流中，不需要參考氣體創建的能力來衡量一個寬氧范圍與所有版本的產品，非常簡單的校準，壽命長達10年，可以提高效率和減少排放燃燒應用。

四氣兩塵傳感器