什么是微量氧傳感器?它們都是如何工作的?在當今的工業環境中，氧氣的含量對工業生產有著重要的影響，因此經常進行測量。儀器市場上有各種各樣的產品，但在測量原理上，微量氧氣變送器/分析儀的測量原理主要有四種：

1.在有氧的情況下放出電子的化學反應——電化學微量氧傳感器

2.飽和極限電流與周邊環境中的氧氣濃度成正比——極限電流氧傳感器

3.熒光材料暴露在氧氣中時發出的光強度的猝滅變化——光學微量氧傳感器

4.在氧化鋯在高溫下兩邊氧濃度差形成電動勢差——氧化鋯氧傳感器

一、電化學(燃料電池)微量氧傳感器——燃料電池微量氧分析儀

電化學微量氧分析儀采用完全密封的燃料電池O2氧傳感器，是目前世界上氧測量方法之一。燃料池氧傳感器由高活性氧電極和鉛電極組成，浸入KOH溶液中。氧氣在陰極被還原成氫氧根離子，鉛在陽極被氧化。

KOH 溶液通過聚合物薄膜與外部隔開。樣氣不直接進入傳感器，因此溶液和鉛電極不需要定期清洗或更換。樣氣中的氧分子通過聚合物薄膜擴散到氧電極中進行電化學反應。電化學反應產生的電流由擴散到氧電極中的氧分子數量決定，氧的擴散速率與樣氣中的擴散速率成正比。

典型的電化學微量氧傳感器廠家美國AII、特利丹、GE等品牌?？梢詼y量的氧濃度范圍0-10PPM是它的特點，在低氧監控時的選擇。愛爾蘭Ntron基于電化學微量氧傳感器設計的SenzTx-100系列微量氧變送器將電化學氧傳感器輸出的微弱信號轉化成常規使用的電信號。

二、極限電流氧氣傳感器——極限電流型微量氧變送器

測量原理，在氧化鋯固態電解質中流動的電流導致氧氣從負極移動到正極(充當氧氣泵)。 如果氧氣流向負極受到氧化鋁基板的限制，則會產生電流飽和區域，并且無論施加的電壓如何，都會流過相同的電流。 流過的電流稱為極限電流。 當施加固定電壓時，電流與氧氣濃度成正比。常規用于0-1000PPM以及以上的測量場合，當低于10PPM時，由于氧化鋯的固有特性，此時微水，CO2都能產生電流變化，因此不建議用于該濃度以下的場合。

三、熒光微量氧傳感器

熒光氧傳感器基于氧的熒光猝滅原理。它們依靠使用光源、光檢測器和對光起反應的發光材料。在許多領域，基于發光的氧氣傳感器正在取代電化學O2氧氣傳感器。

熒光氧測量技術基于有機金屬熒光染料的發光猝滅。由于有用的金屬到配體電荷轉移 (MLCT) 過程，染料在可見光譜的藍色域吸收，并在橙紅色域顯示出強烈的熒光。氧的存在會猝滅熒光強度(下圖1)以及染料的熒光壽命，因為氧分子與處于激發態的染料發生碰撞，導致熒光分子更快地返回其基態。因此，存在的氧越多，熒光強度和壽命的下降幅度越大。

熒光染料的熒光強度和壽命(衰減)的變化與氧分壓 (ppO2) 成正比——見圖 2。熒光衰減測量原理是被動的、可逆的和穩健的，并且在檢測過程中不消耗氧氣。過程。出于這個原因，熒光染料的熒光壽命與 ppO2 的變化導致校準的、具有大動態范圍的小型化氧傳感器。

LuminOx 還包含一個可選的氣壓傳感器，它允許傳感器計算和輸出除 ppO2 之外的 O2%。常規的測量范圍0-1000PPM，0-25%Vol

四、氧化鋯氧氣傳感器——耐高溫氧化鋯微量氧變送器

氧化鋯氧氣傳感器其氧化鋯 (ZrO2) 是一種陶瓷，是一種具有離子傳導特性的固體。當溫度達到600℃以上時，ZrO2成為良好的氧離子導體。

鉑電極燒結在氧化鋯電解質的每一側。當氧化鋯兩側的氧分壓不同時，氧分壓較高的一側的氧以離子的形式遷移到氧分壓較低的一側，產生氧分壓。高側的鉑電極失去電子變為正極，而低氧側的鉑電極接收電子并產生負電，從而在兩個鉑電極之間產生氧勢差。這個電位只與溫度恒定時兩側氣體中氧含量的差異(氧濃度差)有關。如果一側的含氧量已知(例如空氣中的含氧量恒定)，則另一側的含氧量(例如手套箱內的微含氧量)可以用氧濃度勢來表示。如果測量氧濃度電位，就可以知道待測氣體中的氧含量。

微量氧氣分析儀的典型應用：

食品包裝、儲存和吹掃氣體監測。空氣分離裝置、氮氣吹掃焊接系統、鋼瓶氣體質量。手套箱、車間空氣監測、監測。化學過程中氧含量的自動分析;半導體、磁性材料生產;浮法玻璃、水泥建材行業;自動分析各種工業爐、熱處理過程中的氧含量，以及電子元件、制藥等的科學研究。

審核編輯：湯梓紅