作為空氣中主要的氣體之一，氧氣在空氣中的體積濃度含量占比約為21%左右，由于氧氣具有助燃性，且分布具有普遍性，在一些行業(yè)中，當(dāng)人們需要它作為氧化劑時(shí)，它的純度則盡可能越高越好高。相反，在其他行業(yè)，如:石油化工工藝,煤化工工藝,泄漏檢測(cè)過(guò)程,氣態(tài)單體過(guò)程分析,氣體純度分析,惰性氣體焊接保護(hù),熱處理等行業(yè)中氧含里越少越好。因此，氧在各種氣體中的含氧范圍是一個(gè)很受關(guān)注的問(wèn)題。那么對(duì)于直接影響工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的工業(yè)生產(chǎn)能力、速度、效率和安全的一個(gè)非常重要的指標(biāo)氧氣含量如何檢測(cè)呢？下面工采網(wǎng)小編通過(guò)本文給大家介紹一下氧分析儀如何檢測(cè)微量氧高純氧氧氣濃度含量。
微量氧氣測(cè)試環(huán)境條件：很多在高濃度氣體中檢測(cè)微量氧氣的含量，例如純氫氣中檢測(cè)微量氧氣，純氮?dú)庵袡z測(cè)微量氧氣這些都是用微量氧氣檢測(cè)儀量程一般都是0-10000ppm相當(dāng)于1%vol的體積比濃度范圍。
高純度氧氣濃度檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)所：例如一些工控條件要求檢測(cè)，氧氣的純度，又或者是檢測(cè)制氧機(jī)生產(chǎn)氧氣濃度，這類應(yīng)用都是氧氣含量比較高，建議選擇0-100%vol的測(cè)量范圍。
根據(jù)上述可知微量氧氣檢測(cè)使用：0-10000ppm;高濃度測(cè)量純度的氧氣含量：0-100%vol。為了及時(shí)、更快、更方便、準(zhǔn)確、可靠地測(cè)量控制氧氣含量我們可以通過(guò)以下方式檢測(cè)，在傳統(tǒng)的氧含量測(cè)量基本上都是通過(guò)“燃料電池法（也稱電化學(xué)氧分析）”、“氧化鋯氧分析儀”、“氧化鋯氧含量分析儀”、“激光氧分析儀”、“磁氧分析儀”等原理檢測(cè)的；但是電化學(xué)氧分析儀缺點(diǎn)是傳感器工作場(chǎng)所溫度范圍窄，壓力不能高，傳感器壽命短等。另外由于電解液一直在消耗，儀表穩(wěn)定性較差，漂移偏大。在使用過(guò)程中需要經(jīng)常進(jìn)行調(diào)試校正，以確保儀表運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，目前有市場(chǎng)上基于這一需求研發(fā)的一種新型氧含量測(cè)量方法離子流法。離子流傳感器可以很好的替代電化學(xué)，在響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、儀器價(jià)格、傳感器使用壽命等方面，都要由于傳統(tǒng)的氧含量測(cè)量方式。成本上雖然比電化學(xué)要稍貴。但是量程范圍廣，精度高，耐受高溫，基于氧化鋯原理的離子流在整個(gè)生命周期中基本上只需要前期做一次校準(zhǔn)即可。后期基本不需要維護(hù)。原理如下：
在已穩(wěn)定化的ZrO2兩側(cè)被覆鉑電極，陰極側(cè)用有氣體擴(kuò)散孔的罩接合，形成陰極空腔。一定溫度下，ZrO2電極兩側(cè)如加一定電壓時(shí)，空腔內(nèi)的氧分子在陰極處獲得電子形成氧離子（O2-），O2-通過(guò)ZrO2的氧空位遷移到陽(yáng)極，放出電子后變成氧分子氣體釋放出來(lái)，這種現(xiàn)象被稱為電化學(xué)泵，這樣，陰極空腔中的氧氣就被ZrO2電解質(zhì)源源不斷地泵到空腔外，在回路中形成電流。當(dāng)氧氣摩爾分?jǐn)?shù)一定時(shí)，電壓增加，電流強(qiáng)度隨之增加，當(dāng)電壓超過(guò)某一值時(shí)，電流強(qiáng)度達(dá)到飽和，這是氧氣通過(guò)小孔向陰極空腔內(nèi)擴(kuò)散受小孔限制的結(jié)果。這個(gè)飽和電流稱為離子電流。氣體在小孔中的擴(kuò)散機(jī)制決定著傳感器的性質(zhì)。小孔擴(kuò)散一般有2種離子電流情況，即分子擴(kuò)散和Knudsen擴(kuò)散。當(dāng)小孔直徑比氣體分子的平均直徑大時(shí)，即在分子擴(kuò)散區(qū)離子電流值IL為：
式中，F(xiàn)—法拉第常數(shù)；D—自由空間氧分子擴(kuò)散系數(shù)；S—擴(kuò)散小孔的截面積；L—擴(kuò)散小孔的長(zhǎng)度；C—傳感器周圍氧的摩爾分?jǐn)?shù)；CT—整個(gè)氣體物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。當(dāng)C/CT＜1時(shí)，由式（1）可知，離子電流值與氧的摩爾分?jǐn)?shù)就變成正比關(guān)系，離子電流值IL為：
由式（2）可知，離子電流和氧摩爾分?jǐn)?shù)幾乎成線性關(guān)系。根據(jù)輸出電流大小就可以確定被測(cè)氣體中的氧摩爾分?jǐn)?shù)。用多孔陶瓷基片作為擴(kuò)散層控制供給傳感器陰極的氧，這種利用LSM作為多孔層型結(jié)構(gòu)的致密擴(kuò)散障礙層如圖所示。
這種多孔層型氧傳感器的離子電流和式（2）相同，離子電流值為：
式中，F(xiàn)—法拉第常數(shù)；Deff—多孔層內(nèi)氧有效擴(kuò)散系數(shù)；S—陰極面積；L—多孔層基片厚度；C—傳感器周圍的氧摩爾分?jǐn)?shù)。由式（3）可知，多孔層型氧傳感器的極限電流值與氧摩爾分?jǐn)?shù)成線性關(guān)系。
由上述介紹可知氧分析儀如何檢測(cè)微量氧高純氧氧氣濃度含量，工采網(wǎng)推薦在儀器中安裝奧地利SENSORE微量氧離子流氧氣傳感器。奧地利SENSORE 微量氧離子流氧氣傳感器也被用戶稱為離子流傳感器。其中傳感器的氧化鋯電解質(zhì)中電流的載體是氧離子，所以當(dāng)電壓施加到氧化鋯電解槽時(shí)，氧氣通過(guò)氧化鋯盤被抽到陽(yáng)極。如果給電解槽陰極加上一個(gè)帶孔的蓋子，氧氣流向陰極的速率就會(huì)受到限制。受到這個(gè)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(huì)達(dá)到飽和。這個(gè)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?；谶@個(gè)原理極限電流氧傳感器測(cè)量范圍非常廣，可測(cè)量的氧濃度從10 ppm到96%氧氣不等。而且高精度，響應(yīng)快，在多數(shù)情況下傳感器壽命期間只需進(jìn)行一次“單點(diǎn)校準(zhǔn)”，后期維護(hù)非常方面。
另一方面氧分析儀是一種工業(yè)過(guò)程分析儀表，主要用于各種工業(yè)過(guò)程混合氣體中氧含量檢測(cè)根據(jù)不同的工況工藝，有不同原理的氧分析儀。工采網(wǎng)提供的奧地利SENSORE 微量氧 離子流氧氣傳感器 - SO-B0-001內(nèi)部電解槽內(nèi)的飽和電流，它與周邊環(huán)境中的氧氣濃度時(shí)刻成正比。通過(guò)氧分析儀的顯示屏讓您一目了然地確保環(huán)境、工況一切正常。離子流傳感器寬量程范圍選擇，以及長(zhǎng)壽命特性非常適合氧分析設(shè)備上。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：傳感器應(yīng)用_儀表儀器應(yīng)用_電子元器件產(chǎn)品 – 工采資訊 http://www.negome.com/31610.html
