| 氧气传感器 概况 所有的氧气传感器都是自身供电，有限扩散，其金属-空气型电池由空气阴极，阳极和电解液组成。 氧气传感器简单来说是一个密封容器（金属的或塑料的容器），它里面包含有两个电极：阴极是涂有活性催化剂的一片PTFE（聚四氟乙烯），阳极是一个铅块。这个密封容器只在顶部有一个毛细微孔，允许氧气通过进入工作电极。两个电极通过集电器被连接到传感器表面突出的两个引脚，而传感器通过这两个触角被连接到所应用的设备上。传感器内充满电解质溶液，使不同种离子得以在电极之间交换（参见图1）。 Figure 1 - Schematic of oxygen sensor. | |
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| 进入传感器的氧气的流速取决于传感器顶部的毛细微孔的大小。当氧气到达工↑作电极时，它立刻被还原释放出氢氧根离子： O2 + 2H2O + 4e- " type="#_x0000_t75">4OH- 这些氢氧根离子通过电解质到达阳极（铅），与铅发生氧化反应，生成对应的金属氧化物。 2Pb + 4OH- " type="#_x0000_t75">2PbO + 2H2O + 4e- 上述两个反应发生生成电流，电流大小相应地取决于氧气反应速度（法拉第定律），可外接一只已知电阻来测量产生的电势差，这样就可以准确测量出氧气的浓度。电化∑ 学反应中，铅极参与到氧化反应☉中，使得这些传感器具有一定的使用期限，一旦所有◆可利用的铅完全被氧化，传感器将停止运作。通常氧气传感器的使用寿⊙命为1-2 年，但也可以通过增加阳极铅的含量或限制接触阳极的氧气量来延长※传感器的使用寿命。 毛细微孔氧传感器和分压氧传感器 城市技术生产的氧气传感器根据进入传感器的氧气的扩①散方式的不同分为两种，一种是在传感器顶部设有一毛细微孔，而另一种设有一层固体薄膜允许气体通过。细孔传感器测量的是氧气卐浓度，而固体薄膜传感器测量的是氧气的分压。 细孔传感器产生的电流反映的是被测氧气的体积百分比浓度，与气体总Ψ 压力无关。但当氧气压力瞬间发生变化时，传感Ψ器会产生一个瞬间电流，如果没有控制好就会出现问题。同样的问题在传感器受到重复压力脉冲时也会出现，例如进入传感器⊙的气体是抽运式的。对这个现象的解释如下所示： 压力瞬变 当细〖孔氧气传感器遇到急剧增压或减压，气体将被迫通过细孔栅板（大流量）。气体的增加（或减少）产生了一个瞬变电流信号。一旦情况重新稳定不再有压力脉冲，瞬变即告结束。此类瞬变可以通过仪器报警，这样CityTech就可以努力寻求解决方案ζ 以减小压力影响。 所有城市技术的细孔氧气传感器都采用了抗大流量【机制，见图2。根本上来说，可以增☆加一个PTFE 抗大流量薄膜来减弱压力变化带来的瞬变影○响。这层薄膜用一个金属盖或塑料盖紧紧固定ω在细孔上，这个设计可以很大程度上减少信号的瞬间〗变化影响。 | |
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| Figure 2 - Bulk Flow Membrane on Capillary Sensor | |
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| 但某些压力变︽化产生的瞬变力量超过了这种设计允许的范围，特别是使用抽取〖式仪器对传感器输送ω 气体的设备。某些泵产生的气体对CiTiceL 氧传感器造成持续的压力脉冲，人为地※增强了信号。在这种情况下，有必要在传感器外设计一个气体膨胀室减小对传感器的压力脉冲。 | |
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| 部分分压型氧传感器▆ 毛细微孔控制气体扩散并不是控制氧■气进入传感器的唯一方法，我们还可以使用一个非常薄的塑料薄膜覆盖在传感器顶部，使氧气分子分散之后再能进入传感器（图3）。 | |
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| Figure 3 - Solid Membrane (partial pressure) oxygen sensor | |
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| 氧气进入工作电极的流量由通过薄膜的氧气的分①压决定。这意味着,传感器的输」出信号与与混合气体中氧气的分压是成比例的。大气压的变化将导致传感器输出电流的相应№变化。如果使用抽取式气体输送，在设备的设计阶段就必♂须确保脉冲作用力不会对传感器造成影响。 城市技术生产两种部分分压氧传感器，AO2/AO3（汽车）和MOX（医疗），为固体薄膜式，响应关※系呈线性，量程为0-100%。 线性关系 从细孔氧气传感器传出的信号是非线性的，与氧浓度（c）有如下关系□： Signal = constant * ln [ 1/(1-C) ] 实际上，传感器的输出呈线性上升，直至氧气浓度超过30%时才︾出现偏差，给测量带来困难。而分压传感＠器的线性输出可以达到100% 氧气（或1.0氧气浓度百分比）。 温度 细孔和薄膜氧气传感器对对温度的变动都是敏感的，但敏感程度不々同。 温度对细孔氧气传感器的影响相对较小，通常温度从+20°C到–20°C会导致输出信号损失10%。相对的，温度对薄膜氧气传感◤器的影响要大得多，气体扩散通过薄膜是一个活动的过程，通常10°C的温度变化就会导致传感器信♀号输出加倍。薄膜氧气传感器要求温度的相对稳定，因而许多CiTiceLs?产品带有内置热敏电阻。 活性储备 设计任何电化学传感器时都应通过栅板（薄膜或细孔）来限制气体通过速率，而其它各阶段速率都明显的快得多。所以，为保证电化学反应速度，必须使用具有高催化活性的电极材料。 所有CiTiceLs?产品←都使用高活性电极，使传感器具有高活性储备，保证了传感器的长期稳定性和低漂移性。 | |
| 系列 | 气体类型 | 产品名称 | 使用寿命* | 量程 | 产品描述 |
| 四系 | O2 | 4OX-1 | 空气中1年 | 0-30% | 微型传感器，塑料容器 |
| 四系 | O2 | 4OX-2 | 空气中2年 | 0-30% | 微型传感器，塑料容器 |
| 七系 | O2 | 7OX-V | 空气中2年 | 0-30% | 微型传感器 – 塑料罐。用于№极端环境 |
| 七系 | O2 | T7OX-V | 空气中2年 | 0-25% | 微型传感器，塑料容器，带传输板 |
| 系列 | 气体类型 | 产品名称 | 使用寿命* | 量程 | 产品描述 |
| CiTiceL® | O2 | 2FO | 空气中2年 | 0-30% | 塑料容器传感器 |
| CiTiceL® | O2 | 2FO-N | 空气中2年 | 0-30% | 塑料容器装传感器带细管头 |
| 五系 | O2 | 5FO | 空气中2年 | 0-30% | 废气传感器 |
| 系列 | 气体类型 | 产品名称 | 使用寿命* | 量程 | 产品描述 |
| AutoO2® | O2 | AO2 | 空气中2年 | 0-100% | 汽车传感▲器（内置热敏电阻），通过BAR97和PTB认证 |
| AutoO2® | O2 | AO3 | 空气中2年 | 0-100% | 汽车传感↓器，含0.141"微型电话插口，通过BAR97和PTB认证 |
