氧量分析儀傳感器原理解析

在化工企業生產過程中，尤其是存在化學反應的的生產過程中，氣體分析儀表的應用非常的廣泛，對生產過程控制及工藝指導起著關鍵作用。

隨著技術發展，氣體分析儀器的種類也越來越多，一般根據氣檢測原理來劃分，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，最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，會自發形成濃差電動勢，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展相對較晚的一種，其原理是根據濃差電池原理。

在氧化鋯電解質的兩面各燒結一個鉑電極，當氧化鋯兩側的氧分壓不同時，氧分壓高的一側的氧以離子形式向氧分壓低的一側遷移，結果使氧分壓高的一側鉑電極失去電子顯正電，而氧分壓低的一側鉑電極得到電子顯負電，因而在兩鉑電極之間產生氧濃差電勢。此電勢在溫度一定時只與兩側氣體中氧氣含量的差（氧濃差）有關。若一側氧氣含量已知，則另一側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。