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电化学氧气传感器的种类介绍

  氧气的分析测定广泛应用于实验室、生物学、医学、汽车制造、化工、能源、军事等许多领域。氧传感器根据工作原理不同可以分为电化学型氧传感器、热磁式氧传感器、光学氧传感器、半导体电阻式氧传感器等。电化学型氧传感器利用电化学反应实现对氧气测量,这类氧传感器具有灵敏度高、测量范围宽、响应时间快、可靠性高等优点,被广泛应用在化工、医疗、生物以及军事领域,是目前研究最多、技术最为成熟、应用最为广泛的一类氧传感器。
 
       固体电解质氧传感器固体电解质氧传感器以固体敏感材料作为电解质,目前使用最多的固体电解质材料主要有ZrO2、LiCO3、NASICON等,这类传感器不存在电解质挥发以及腐蚀电极材料等问题,有利于传感器的微型化。但是,固体电解质只有加热到一定温度才能正常工作,目前研究最多技术最为成熟的固体电解质氧传感器就是氧化锆氧传感器。
 
       液体电解质氧传感器液体电解质氧传感器使用液体作为电解质材料,液体电解质材料在室温下即显示良好的离子导电性,因此在室温条件即能够正常工作。液体电解质氧传感器具有灵敏度高、响应时间快、功耗低等特点,受到广大用户的青睐。
 
       液体电解质材料以传统钾盐电解质材料制作的氧传感器具有灵敏度高、响应时间快等特点,但同时存在电解质挥发、渗漏等问题,影响传感器性能及寿命。针对传统电解质材料挥发问题,人们开展了低挥发性甚至零挥发液体电解质材料的研究与开发。离子液体具有高离子导电性、宽电化学窗口、低蒸汽压等优点,特别是其室温下为液态,成为目前研究最为广泛的新型电解质材料。
 
       电极材料液体电解质氧传感器电极材料由最初铜、铅及其氧化物,这些材料成本低,但催化性能差,现已逐渐被金、铂等贵金属取代。金、铂等贵金属作为电极材料具有良好的催化性能、稳定性,但这类电极材料成本高,在一定程度上限制了其使用。
 
       液体电解质氧传感器技术现状目前世界各国对液体电解质氧传感器的研究较多,取得了一系列的成果。
 
       热磁式氧传感器热磁式氧传感器是利用氧气的顺磁性特点来进行氧气的测量分析。氧气的磁化率比其它气体(NO除外,而一般气体中很少含有NO,且NO极易和氧化合为NO)2要大得多,故气体的总磁化率几乎完全取决于氧气的含量。
 
       光纤式氧传感器光纤法测量氧气浓度是一项新兴的技术。现主要介绍一种较成熟的方法荧光猝灭原理的光纤氧传感器。氧气对一些荧光物质的荧光具有猝灭作用,从而导致其荧光强度的降低和荧光寿命的缩短,荧光物质的荧光强度或寿命与氧气浓度的线性关系,通过测定有氧和无氧条件下的荧光强度或者寿命就可以得出氧气的浓度。
 
       可调谐激光式氧传感器可调谐激光式氧传感器是基于可调谐激光光谱吸收技术对氧气浓度进行测量。传感器选择的激光器波长与氧气的特征吸收谱线相匹配,此波长在近红外区,760nm。将激光器连续调制,使其波长周期性的扫过氧气的吸收光谱,可以从光电管中收到相应的周期信号,信号的幅值与被测气体的氧气浓度成一定的对应关系。这种测量方法采用的是精细光谱吸收技术,对氧气的测量不受化学和干扰气体的影响,具有较高的检测精度。