烟气在线监测设备中氧气传感器原理简介

　　环保行业中的氧气传感器是一种关键的技术设备，氧气传感器可以高效、可靠地监测环境中的氧气浓度变化，根据国家标准大气污染物排放浓度应折算为基准氧含量排放浓度，含氧量的准确测量是为环境保护工作提供重要的数据支持。随着行业内对氧气监测的精度和可重复性要求也越来越高，氧气传感器的工作原理多种多样，面对不同应用场景选择合适的氧气传感器是至关重要的。在下文中，将进一步探讨氧气传感器的不同工作原理及其在环保领域的应用。
 

　　● 顺磁氧传感器
 

　　顺磁氧传感器主要设计为磁动力或“哑铃”类型。氧气具有相对较高的磁化率，并表现出顺磁行为。它由圆柱形容器和小玻璃哑铃组成，哑铃悬浮在拉紧的铂丝上，置于非均匀磁场中。传感器利用氧气的顺磁行为来测量含氧气体的百分比。精密光学系统用于测量哑铃的旋转角度，并通过施加相反的电流将哑铃恢复到正常位置。将哑铃维持在正常状态所需的电流与氧气分压成正比，并以氧气百分比表示。
 

　　顺磁性氧传感器的优点是：传感器对机械冲击不敏感，具有高线性，并且非常稳定。缺点是容易受到其他气体的交叉敏感。
 

　　● 氧化锆传感器
 

　　氧化锆氧传感器是利用稳定的二氧化锆陶瓷在650℃以上的环境中产生的氧离子导电特性而设计的。在一定的温度条件下，如果在二氧化锆块状陶瓷两侧的气体中分别存在着不同的氧分压(即氧浓度)时，二氧化锆陶瓷内部将产生一系列的反应，和氧离子的迁移。这时通过二氧化锆两侧的引出电极，可测到稳定的毫伏级信号，
 

　　● 电化学传感器
 

　　电化学传感器由两个电极组成：工作电极和参比电极。工作电极上涂有一层催化剂，通常是铂或金属氧化物。当氧气进入传感器时，它会与催化剂发生氧化还原反应，产生电子和离子。这些电子和离子会在电解质中移动，最终到达参比电极，产生电流信号。这个信号会被放大并转换成氧气浓度的数字显示。电化学氧传感器优点是结构简单，价格适中。缺点是随着时间的推移，化学反应会减慢并停止，通常在1至3年之间。随着传感器老化，需要频繁重新校准，并且不如其他传感器准确。
 

　　● 激光氧传感器

　　可调谐半导体激光光谱吸收技术TDLAS本质上是一种光谱吸收技术，通过分析激光被气体分子的选择性吸收来获得气体的浓度。它与传统红外光谱吸收技术的不同之处在于，半导体激光光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽，如上图。因此，半导体激光吸收光谱技术是一种高分辨率的光谱吸收技术。系统采用特定波长的激光束穿过被测气体，激光强度的衰减与气体的浓度满足朗伯.比尔定理，因此可以通过检测激光强度的衰减信息分析获得被测气体的浓度。采用半导体激光吸收光谱技术的激光气体分析仪可从原理上抗背景气体的干扰，测量结果可靠性高。
 

　　可调谐二极管激光氧传感器依赖于激光光谱分析。以氧气为波长的激光束通过气体样本被引导至光电探测器。氧分子吸收的光量与样品中分子的数量成正比。