解決方案與產(chǎn)品應(yīng)用
氧化鋯傳感器----測(cè)量原理的種類和異同
更新時(shí)間：2013-09-18 11:59:29
下載資料應(yīng)用介紹
一．Lambda傳感器或能斯特感應(yīng)單元
測(cè)量原理：這些傳感器原理是利用氧化鋯在高溫時(shí)釋放氧離子的特性。混合氣體的氧氣濃度通過測(cè)量能斯特電壓得出。能斯特電壓取決于混合氣體氧分壓（P1），參考?xì)怏w氧分壓（Pref）和溫度（K）。參考?xì)怏w一般用普通大氣。有些行業(yè)使用金屬和金屬氧化物的混合物作為氧氣參考值。
這些傳感器的用戶有來自于鍋爐或燃燒器及工業(yè)處理過程（制陶，玻璃，石化）等行業(yè)。
它們的優(yōu)勢(shì)是測(cè)量范圍寬，可以用于惡劣的環(huán)境和高濕高溫的場(chǎng)合。
劣勢(shì)是它們工作時(shí)需要參考?xì)怏w，需要嚴(yán)格的氣密控制，致使價(jià)格非常昂貴（例如，yokogawa一套需要四千到六千美金），而且只有在高濃度氧測(cè)量時(shí)才能保證精度。
附加信息：Lambda傳感器有一款專用于汽車的測(cè)氧單元。它用來控制汽車催化劑轉(zhuǎn)換的過程。雖然這款傳感器也用于其它的場(chǎng)合，但是它的精度確實(shí)很差（5%-10%O2），精度差的主要原因是傳感單元的結(jié)構(gòu)問題。傳感器里面的加熱絲會(huì)造成傳感單元的內(nèi)外溫差很大（大部分應(yīng)用外部溫度都比較低）。氧化鋯/鉑有一個(gè)高的熱電壓特性（0.5V/C）。溫度造成的熱電壓與能斯特電壓是同樣的值；它們都依賴于氧壓和溫度。
二．?dāng)U散限制氧傳感器
測(cè)量原理：擴(kuò)散限制氧傳感器原理是基于氧氣對(duì)氧化鋯的作用屬性。當(dāng)氧化鋯從一個(gè)小的空間把氧分子泵走時(shí)，氧氣會(huì)通過小孔或孔層擴(kuò)散進(jìn)入這個(gè)小空間，泵電流大小取決于溫度，擴(kuò)散孔徑的大小和環(huán)境的氧氣濃度。
這類傳感器用戶主要是測(cè)試測(cè)量設(shè)備行業(yè)，醫(yī)療行業(yè)和燃燒應(yīng)用。
使用這類傳感器的好處是成本低，體積小和功耗低，而且測(cè)量原理簡(jiǎn)單，也可以用來測(cè)量水蒸汽濃度。然而，這類傳感器對(duì)壓力變化和氣體污染非常敏感（因?yàn)楹泻芏嘈】缀涂讓樱?/SPAN>
附加信息：日本公司Nippon利用此原理制造出汽車用的氧氣傳感器。像lambda傳感器，該傳感器包含一個(gè)具有傳感功能的嵌環(huán)，加熱元件在嵌環(huán)內(nèi)部。氧氣從加在陶瓷外部的多孔擴(kuò)散板被泵入。泵電流值與氧氣濃度成正比。這個(gè)傳感器只能用于高濃氧測(cè)量（稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)）
三．混合測(cè)量原理的氧氣傳感器（SST氧化鋯傳感器）
測(cè)量原理：這類傳感器利用氧化鋯的兩個(gè)特性（泵特性和感應(yīng)特性）。Pone氧化鋯盤用來把氧氣泵入內(nèi)部氣室；另外一個(gè)單元用來測(cè)量氣室另一側(cè)內(nèi)外氧分壓的差值，并檢測(cè)預(yù)設(shè)的感應(yīng)電壓值。如果使用恒定的泵電流恒，到達(dá)預(yù)設(shè)的高電壓值和低電壓值的時(shí)間與環(huán)境氧分壓成正比。
汽車用的傳感器利用擴(kuò)散限制電流原理和能斯特傳感器單元。傳感器內(nèi)部的氧分壓保持在恒定的低水平的值（相對(duì)于一個(gè)空氣參考值）。漏入的氧氣被移除；泵周期是環(huán)境氧濃度的一個(gè)測(cè)量方式。
這類傳感器的客戶主要是燃燒控制，農(nóng)業(yè)（加速堆肥和蘑菇種植），航空（航空制惰和航空制氧系統(tǒng)），工業(yè)過程控制和汽車（柴油機(jī)應(yīng)用和測(cè)試）等行業(yè)。
這類傳感器的好處是成本低，精度高（小于0.5%氧氣），不受高濕環(huán)境影響，能在惡劣和腐蝕性環(huán)境下工作。然而，這類傳感器控制電路比較復(fù)雜。而且當(dāng)用于測(cè)量可燃性氣氛時(shí)，傳感器測(cè)得是氧余量值。
