氧氣傳感器的分類(lèi)和特點(diǎn)
測(cè)量與控制氧濃度或氧分壓就必須使用氧氣傳感器，目前達(dá)到實(shí)用化水平的氧氣傳感器主要有以下幾種：
1、氧化物半導(dǎo)體型氧氣傳感器
氧化物半導(dǎo)體型氧氣傳感器的工作原理，是基于外界大氣中氧分壓的變化會(huì)引起氧化物半導(dǎo)體表面的氧化或還原而引起氧化物半導(dǎo)體電阻的變化。氧化物半導(dǎo)體型氧傳感器可根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為：燒結(jié)體型、薄膜型、厚膜型。
2、 濃差電池型氧氣傳感器
濃差電池型氧氣傳感器是基于固體電解質(zhì)兩邊氧分壓的差異而產(chǎn)生濃差電勢(shì)。濃差式ZrO2氧氣傳感器是比較成熟的產(chǎn)品，已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，特別是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比控制方面。目前，在汽車(chē)中發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的反饋控制系統(tǒng)有兩種。一種是三元催化系統(tǒng)，另一種是稀薄燃燒系統(tǒng)。濃差式ZrO2氧氣傳感器主要應(yīng)用于三元催化系統(tǒng)。
3、極限型氧氣傳感器
二氧化鋯極界式氧傳感器是典型的極限型傳感器，這是近年來(lái)研究開(kāi)發(fā)很活躍的一種新型氧傳感器。這種傳感器是在ZrO2固體電解質(zhì)施加適當(dāng)電壓時(shí)，與待測(cè)氣體有小孔相連的小室內(nèi)氧形成的氧離子（O2+）被抽到另一側(cè)，這時(shí)在電極電路中有電流通過(guò)。增大電壓，流經(jīng)回路的電流隨之增大，待電壓超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，電流不再增大而達(dá)到極限值，該極限電流大小與繼續(xù)增加的電壓無(wú)關(guān)，而與被測(cè)環(huán)境中氧分壓成正比，且該極限電流值IL完全決定于氧向小室擴(kuò)散的速率。
4、伽伐尼式氧氣傳感器
伽伐尼式氧氣傳感器廣泛用于環(huán)境氣體中氧含量的檢測(cè)。目前使用最廣泛的伽伐尼式氧氣傳感器產(chǎn)品的機(jī)理是：以銀作為陰極，以鉛作為陽(yáng)極，采用 堿性電解液，當(dāng)氧濃度發(fā)生變化時(shí)可引起電池中電化學(xué)反應(yīng)的變化。因此，根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)電流的變化，即可達(dá)到氧濃度的測(cè)量。此氧氣傳感器具有工藝簡(jiǎn)單，便攜易用和常溫條件使用等特點(diǎn)。
各種氧氣傳感器的比較
| 極限電流式 | 濃差電流式 | 氧化物半導(dǎo)體 | 伽伐尼式氧傳感器 | |
| 原理 | 根據(jù)氧氣的擴(kuò)散測(cè)定極限電流 | 根據(jù)氧氣的濃差測(cè)定產(chǎn)生的電勢(shì) | 根據(jù)半導(dǎo)體表面化學(xué)反應(yīng)測(cè)定電阻變化 | 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)測(cè)定電流 |
| 特長(zhǎng) |
三年以上壽命 無(wú)需保養(yǎng)、校正 無(wú)需基準(zhǔn)氣體 |
適合低濃度范圍測(cè)量 高溫環(huán)境中使用 |
體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 無(wú)需基準(zhǔn)氣體 |
便攜適用 簡(jiǎn)易使用型 |
| 壽命 | 三年以上 | 約一年 | 約一年 | 約半年 |
| 備注 |
不易受二氧化碳的影響 可測(cè)定從ppm級(jí)～95%的O2 不需參比氣體 可燃性氣體的影響小 |
大型 消耗電力大 需要基準(zhǔn)氣體 受可燃?xì)怏w影響大 |
靈敏度差 選擇性差 具有多功能化 |
使用時(shí)需要校正 壽命短 結(jié)露，不適應(yīng)高、低溫變化 受二氧化碳影響 |
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