氧氣傳感器電路：為什么氧傳感器總是壞？
上一次我們分析了氧傳感器為什么會(huì)壞掉，這次我們來(lái)講講氧傳感器到底是如何工作的？
起源1889年德國(guó)物理化學(xué)家Nernest能斯特發(fā)現(xiàn)“熱力學(xué)第三定律”即能斯特方程。發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的氧化鋯在高溫下呈現(xiàn)離子導(dǎo)電現(xiàn)象，到1976年BOSCH公司將這項(xiàng)技術(shù)開發(fā)應(yīng)用到沃爾沃轎車，隨后得到廣泛應(yīng)用。
基礎(chǔ)原理氧化鋯(ZrO2)是典型離子體，在600℃以上成為氧的快離子導(dǎo)體，人們稱他為固體電解質(zhì)，這種陶瓷材料對(duì)氧具有高度敏感性，被廣泛應(yīng)用于氧探頭。氧化鋯(ZrO2)是離子導(dǎo)電體，它是通過(guò)晶格內(nèi)的氧離子空位來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的。在氧化鋯電解質(zhì)(ZrO2管)的兩側(cè)分別燒結(jié)多孔鉑(Pt)電極，在一定溫度下，當(dāng)電解質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí)，高濃度側(cè)的氧分子(O2)被吸附到鉑(Pt)電極上與電子(4e)結(jié)合形成氧離子(O2-)，使該電極帶正電(+)，氧離子(O2-)通過(guò)電解質(zhì)的氧離子空位遷移到氧濃度低的Pt電極上放出電子，轉(zhuǎn)化成楊分子(O2)，使該電極帶負(fù)電。
這樣兩個(gè)電極間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，氧化鋯、Pt電極、兩側(cè)不同的氧濃度氣體組成氧探頭即氧化鋯濃差電池(也叫能斯特電池)，其方程就是著名的能斯特方程：
公式中：
ES – 能斯特參考電壓，
R - 氣體常數(shù)8.314J/(mol·K)，
T - 絕對(duì)溫度，
F –法拉第常數(shù)C.mol-1，
Po2– 測(cè)量氣他中氧分壓，
Poref– 參考?xì)馑醴謮?通常為20.95%的標(biāo)準(zhǔn)空氣)。
通過(guò)公式可知，當(dāng)空氣為參考?xì)怏w，在知道能斯特電壓及被測(cè)氣體溫度后，便可知道被測(cè)氣體的濃度，氧傳感器正是利用這一原理制成的。
窄域氧傳感器最初BOSCH利用上述原理制作了四線窄域氧傳感器，其結(jié)構(gòu)體如下，氧化鋯元件內(nèi)外壁都設(shè)置具有催化作用的多孔鉑(Pt)電極，其內(nèi)側(cè)與氧濃度高的大氣連通。由于氧傳感器的氧化鋯材料在350℃或更高溫度是才可以引導(dǎo)氧離子擴(kuò)散，所以專門設(shè)計(jì)了加熱單元來(lái)加熱氧化鋯電解質(zhì)以使傳感器盡快進(jìn)入工作狀態(tài)。
當(dāng)氧傳感器內(nèi)外表面濃度差增大時(shí)，所產(chǎn)生的的Nernst電壓也隨之增加，當(dāng)尾氣為濃混合氣(λ
氧氣傳感器電路：氧傳感器的原理說(shuō)明
氧化鈦式氧傳感器，由二氧化鈦元件、導(dǎo)線、金屬外殼和接線端子等組成，氧化鈦式氧傳感器是電阻型的傳感器，當(dāng)排氣管中氧氣濃度發(fā)生變化時(shí)，氧傳感器的電阻將發(fā)生變化，廢氣中的氧濃度高時(shí)，二氧化鈦的電阻值增大;廢氣中氧濃度較低時(shí)，二氧化鈦的電阻值減小。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊根據(jù)傳感器兩端的電壓來(lái)判定混合氣的濃度，進(jìn)而對(duì)混合氣的濃度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，氧傳感器產(chǎn)生的電壓將在理想空燃比14.7時(shí)產(chǎn)生突變，濃混合氣時(shí)，氧傳感器輸出電壓幾乎為舍棄，一般為0.1V;稀混合氣時(shí)，氧傳感器輸出電壓接近1V或0.9V。
氧傳感器和光電開關(guān)傳感器有很大的不同之處，其氧傳感器的電路連接圖是氧傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的連接電路圖。通常在發(fā)動(dòng)機(jī)上裝有兩個(gè)氧傳感器;三元催化器之前是主氧傳感器，三元催化器之后是副氧傳感器。
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氧氣傳感器電路：熱濕法CEMS氧化鋯氧氣傳感器的應(yīng)用舉例
原標(biāo)題：熱濕法CEMS氧化鋯氧氣傳感器的應(yīng)用舉例
采用熱濕法的連續(xù)排放監(jiān)測(cè)（CEM）系統(tǒng)從濕式洗滌器出口采集煙氣樣氣。從CEM系統(tǒng)分析柜的進(jìn)料管線進(jìn)行濕熱氧測(cè)量。必須配備用于該測(cè)量的氧氣分析儀，以使樣氣保持在霜點(diǎn)以上，并將其壓縮至適合分析柜的受限空間內(nèi)。
Thermox的CEM/O2分析儀旨在滿足熱濕萃取CEM系統(tǒng)集成商的更換和集成需求。樣品入口為帶有中心安裝的煙囪效應(yīng)對(duì)流煙囪的直線運(yùn)行樣品線提供連續(xù)取樣。緊湊的傳感器外殼易于安裝到CEM機(jī)柜中。
IQ系列變送器提供傳感器頭安裝的全功能電子設(shè)備，具有模擬輸出、警報(bào)、擴(kuò)展系統(tǒng)診斷、自動(dòng)校準(zhǔn)功能、RS-485和可選Hart通信。
Ametek的2000系列微處理器控制單元提供四線本地顯示、模擬輸出、警報(bào)、擴(kuò)展系統(tǒng)診斷、自動(dòng)校準(zhǔn)選項(xiàng)和RS-485通信。可選的Humox濕干計(jì)算軟件可用于相關(guān)煙氣濕度測(cè)量。
Thermox氧氣分析儀是排放和合規(guī)、萃取取樣系統(tǒng)的理想選擇，可用于濕或干氣體CEM系統(tǒng)或儀表柜。
O2氧氣濃度測(cè)量原理
上述舉例的美國(guó)Ametek的產(chǎn)品應(yīng)用的就是基于氧化鋯原理的氧氣傳感器，該傳感器耐受250度高溫，可以在高溫高濕下穩(wěn)定工作，氧化鋯氧氣傳感器O2S-FR-T2-18BM-C可配合電路板工作時(shí)自加熱，杜絕了冷凝高濕對(duì)它的影響，從而延長(zhǎng)了使用壽命。
O2S-FR-T2-18BM-C氧化鋯傳感器
一、特征
1、快速響應(yīng)的二氧化鋯（ZrO2）傳感器 ，與OXY-LC氧氣傳感器接口板配合使用
2、壽命長(zhǎng)，不消耗技術(shù)
3、一體式加熱元件
4、高精確度
5、線性輸出信號(hào)
二、技術(shù)指標(biāo)
工作原理：氧化鋯
量 程：0.1-25%或0.1—** O2
精 度：0.5%FS
工作環(huán)境：探頭：-100-250℃；變送板：-30-70℃
尺 寸：M18x1.5螺絲安裝 ，探頭安裝長(zhǎng)度：28mm，45mm和55mm
電源電壓: RS485輸出型號(hào)：8—28V
模擬輸出：20—28V
電源電流: 600mA在24V下1.2A在12V
通 訊：RS485(Modbus RTU)
模擬輸出：4—20mA;比較大負(fù)載600Ω要么0—10V直流電;小10kΩ
700°C時(shí)的泵阻抗：<6kΩ
氣體溫度： -100°C至250°C
工作壓力： 0—10m /s相對(duì)值260—1260mbar
安裝螺紋： M18x 1.5返回搜狐，查看更多
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氧氣傳感器電路：螺紋安裝氧化鋯氧氣O2傳感器O2S-FR-T2-18A
采用熱濕法的連續(xù)排放監(jiān)測(cè)（CEM）系統(tǒng)從濕式洗滌器出口采集煙氣樣氣。從CEM系統(tǒng)分析柜的進(jìn)料管線進(jìn)行濕熱氧測(cè)量。必須配備用于該測(cè)量的氧氣分析儀，以使樣氣保持在霜點(diǎn)以上，并將其壓縮至適合分析柜的受限空間內(nèi)。
Thermox的CEM/O2分析儀旨在滿足熱濕萃取CEM系統(tǒng)集成商的更換和集成需求。樣品入口為帶有中心安裝的煙囪效應(yīng)對(duì)流煙囪的直線運(yùn)行樣品線提供連續(xù)取樣。緊湊的傳感器外殼易于安裝到CEM機(jī)柜中。
IQ系列變送器提供傳感器頭安裝的全功能電子設(shè)備，具有模擬輸出、警報(bào)、擴(kuò)展系統(tǒng)診斷、自動(dòng)校準(zhǔn)功能、RS-485和可選Hart通信。
Ametek的2000系列微處理器控制單元提供四線本地顯示、模擬輸出、警報(bào)、擴(kuò)展系統(tǒng)診斷、自動(dòng)校準(zhǔn)選項(xiàng)和RS-485通信。可選的Humox濕干計(jì)算軟件可用于相關(guān)煙氣濕度測(cè)量。
Thermox氧氣分析儀是排放和合規(guī)、萃取取樣系統(tǒng)的理想選擇，可用于濕或干氣體CEM系統(tǒng)或儀表柜。
O2氧氣濃度測(cè)量原理
上述舉例的美國(guó)Ametek的產(chǎn)品應(yīng)用的就是基于氧化鋯原理的氧氣傳感器，該傳感器耐受250度高溫，可以在高溫高濕下穩(wěn)定工作，氧化鋯氧氣傳感器O2S-FR-T2-18BM-C可配合電路板工作時(shí)自加熱，杜絕了冷凝高濕對(duì)它的影響，從而延長(zhǎng)了使用壽命。
O2S-FR-T2-18BM-C氧化鋯傳感器
一、特征
1、快速響應(yīng)的二氧化鋯（ZrO2）傳感器 ，與OXY-LC氧氣傳感器接口板配合使用2、壽命長(zhǎng)，不消耗技術(shù)
3、一體式加熱元件
4、高精確度
5、線性輸出信號(hào)
二、技術(shù)指標(biāo)
工作原理：氧化鋯
量 程：0.1-25%或0.1—** O2
精 度：0.5%FS
工作環(huán)境：探頭：-100-250℃；變送板：-30-70℃
尺 寸：M18x1.5螺絲安裝 ，探頭安裝長(zhǎng)度：28mm，45mm和55mm
電源電壓: RS485輸出型號(hào)：8—28V
模擬輸出：20—28V
電源電流: 600mA在24V下1.2A在12V
通 訊：RS485(Modbus RTU)
模擬輸出：4—20mA;比較大負(fù)載600Ω要么0—10V直流電;小10kΩ
700°C時(shí)的泵阻抗：<6kΩ
氣體溫度： -100°C至250°C
工作壓力： 0—10m /s相對(duì)值260—1260mbar
安裝螺紋： M18x 1.5
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