什么是氧氣傳感器

氧氣傳感器簡單來說是一個密封容器（金屬的或塑料的容器），它里面包含有兩個電極：陰極是涂有活性催化劑的一片PTFE（聚四氟乙烯），陽極是一個鉛塊。這個密封容器只在頂部有一個毛細微孔，允許氧氣通過進入工作電極。兩個電極通過集電器被連接到傳感器表面突出的兩個引腳，而傳感器通過這兩個觸角被連接到所應用的設備上。傳感器內充滿電解質溶液，使不同種離子得以在電極之間交換。

氧氣傳感器工作原理

進入傳感器的氧氣的流速取決于傳感器頂部的毛細微孔的大小。當氧氣到達工作電極時，它立刻被還原釋放出氫氧根離子：
O2?+?2H2O?+?4e-?>4OH-
這些氫氧根離子通過電解質到達陽極（鉛），與鉛發生氧化反應，生成對應的金屬氧化物。
2Pb?+?4OH-?>2PbO?+?2H2O?+?4e-
上述兩個反應發生生成電流，電流大小相應地取決于氧氣反應速度（法拉第定律），可外接一只已知電阻來測量產生的電勢差，這樣就可以準確測量出氧氣的濃度。電化學反應中，鉛極參與到氧化反應中，使得這些傳感器具有一定的使用期限，一旦所有可利用的鉛完全被氧化，傳感器將停止運作。通常氧氣傳感器的使用壽命為1-2?年，但也可以通過增加陽極鉛的含量或限制接觸陽極的氧氣量來延長傳感器的使用壽命。
毛細微孔氧傳感器和分壓氧傳感器

氧氣傳感器分類

城市技術生產的氧氣傳感器根據進入傳感器的氧氣的擴散方式的不同分為兩種，一種是在傳感器頂部設有一毛細微孔，而另一種設有一層固體薄膜允許氣體通過。細孔傳感器測量的是氧氣濃度，而固體薄膜傳感器測量的是氧氣的分壓。

細孔傳感器產生的電流反映的是被測氧氣的體積百分比濃度，與氣體總壓力無關。但當氧氣壓力瞬間發生變化時，傳感器會產生一個瞬間電流，如果沒有控制好就會出現問題。同樣的問題在傳感器受到重復壓力脈沖時也會出現，例如進入傳感器的氣體是抽運式的。對這個現象的解釋如下所示：
壓力瞬變

當細孔氧氣傳感器遇到急劇增壓或減壓，氣體將被迫通過細孔柵板（大流量）。氣體的增加（或減少）產生了一個瞬變電流信號。一旦情況重新穩定不再有壓力脈沖，瞬變即告結束。此類瞬變可以通過儀器報警，這樣就可以努力尋求解決方案以減小壓力影響。
所有城市技術的細孔氧氣傳感器都采用了抗大流量機制，見圖2。根本上來說，可以增加一個PTFE?抗大流量薄膜來減弱壓力變化帶來的瞬變影響。這層薄膜用一個金屬蓋或塑料蓋緊緊固定在細孔上，這個設計可以很大程度上減少信號的瞬間變化影響。

但某些壓力變化產生的瞬變力量超過了這種設計允許的范圍，特別是使用抽取式儀器對傳感器輸送氣體的設備。某些泵產生的氣體對氧傳感器造成持續的壓力脈沖，人為地增強了信號。在這種情況下，有必要在傳感器外設計一個氣體膨脹室減小對傳感器的壓力脈沖

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