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传感器知识

    氧气体传感器是一个密封的容器,它由塑料或金属制造而成,内部有两个电极:阳极就是一块铅块;而阴极就是一片涂着具有活性催化剂的PTFE。此容器只有在顶部位置具有一个毛细微孔,它的作用是可以让氧气顺利地进入到工作电极。通过集电器,阳极和阴极和气体传感器表面的两个突出来的引脚连接到一起。通过两个触角,传感器和需要应用到的设备连接起来。传感器里面装满了电解质溶液,这是为了让不一样种类的离子可以在电极之间互相交换。
    传感器顶部位置的毛细微孔的大小决定了进入到传感器的氧气的速度。如果氧气进入到工作电极的时候,它就可以马上被还原,然后释放出氢氧根离子。通过电解质,这些氢氧根离子可以快速到达阳极的位置,然后跟阳极的铅发生氧化反应,最后形成与之相对应的金属氧化物。这两个反应发生之后,都会形成一定的电流,而氧气的反应速度就决定了电流的相应大小。如果在外面连接一个已知的电阻,就可以测量到产生的电势差的值,因此能够测量出相应的氧气的浓度。在电化学反应之中,阳极的铅会参与到氧化反应当中的,这就让这种气体传感器有一定的使用寿命。如果可被使用的铅被完全利用之后,传感器就会停止工作了。传感器的一般使用年限是一到两年,如果可以限制与阳极接触的氧气的含量或者是加大铅的量就可以让传感器的使用年限得到延长。
  因为氧气进入到这种气体传感器中的扩散的方式不一样,因此可以把氧气传感器分为两类。一类是设置一层固体的薄膜,让气体可以顺利穿过;一种是在传感器的顶部位置设置一个毛细微孔,让气体可以顺利穿过。前者是用来测量氧气的分压,后者则是用来测量氧气的相关浓度。
    前者称作细孔传感器,它所形成的电流可以真实有效地反映出待测的氧气的体积百分比浓度,因此它跟气体的总压力是没有关系的。如果氧气压力突然发生改变,这种气体传感器就会形成一个瞬间电流,一旦不能很好地控制的话,就会出现很大的问题,当传感器受到重复的压力脉冲作用的时候,这种问题也是会出现的。这种传感器都是根据抗大流量机制,如果多加一个PTFE抗大流量薄膜就可以有效地减小由压力的变化而导致的瞬间变化的影响。其实这层薄膜是通过一个塑料盖或者是金属盖来让它牢固地固定在细孔上的,这样的一个设计在一定的程度上能够把信号的瞬变而带来的影响降低。但也有一些压力的变化所形成的瞬变已经超出了上面这个设置的规定范围,某些气体会对这种气体传感器产生持续不断的压力脉冲的作用,这就是人为地把信号加强了。这样的话,就需要增加一个气体膨胀室,使其可以有效地降低对传感器的压力脉冲的作用。

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