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传感器知识

电化学氧传感器在其实际应用中存在着气候影响、寿命与可靠性以及残余电流等问题 ,针对这些具体问题,我们在实际运用中采取了不同的方法加以解决。

1 、气候对氧传感器的影响

在正常情况下,气候条件的变化 ( 温度、湿度和气压的波动 ) 会对氧传感器性能的稳定性产生不同程度的影响。温度的变化会对透氧膜的透氧率产生影响,从而影响扩散电流。用热敏电阻补偿可以抵偿一部分温度波动而产生的偏差,使之变为原来的 1/2 ~ 1/3 。还有些氧传感器表面的透气膜粘附水气的能力强,其透氧量会随湿度升高而减少,造成氧传感器 性能降低, 所以选择氧传感器的透气膜时,应选择对水气的粘附力不强,对水气的粘附性也较稳定的透气膜。大气压波动会同步地引起传感器性能波动,目前许多国家正在研究消除大气压波动对氧传感器性能影响的方法,方法之一是利用池壁来安装压力缓冲器,这种压力缓冲器实质上是一张不透气的膜,利用这张膜的缓冲性可减少大气压波动对氧传感器性能的影响。

2 、化学氧传感器的寿命与可靠性

由于受电极结构、电解质材料及生产工艺的影响,电化学式氧传感器的可靠性偏低,满足不了使用要求,为客观反映电化学式氧传感器保持其性能指标的能力,分析和评价电化学式氧传感器的可靠性,建立传感器可靠度随时间变化规律模型及特征参数间关系就具有重要意义。做法之一就是从同批产品中随机抽样,先进行使用寿命试验,再根据试验数据进行寿命分布模型统计推断和失效分析。失效分析的主要指标是灵敏度、测量范围和测量精度。按企业标准 Q / UN2585 — 298 规定,氧传感器测量精度< ± 1% 时,灵敏度变化及测量范围的变化都能由测量精度反映出来。所以寿命试验中的检测参数确定为测量精度,若传感器的测量精度超出 ± 1% ,即判为该传感器失效。

3 、残余电流问题

当气样的含氧量为零时,传感器的扩散电流并不为零,这个电流我们称之为残余电流或漏电流 ( I c ) 。在传感器状态为新且电解液纯洁时, I c 很小且可以忽略。但随着使用过程中传感器被杂质的感染及酸碱度的变化, I c 逐渐变大,这将对仪表的测量精度造成影响。因此,仪表设计中应设有残流校正(利用高纯氮气或氨气定期校正残流),使得仪表在使用过程中保证测量的高精度。

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