環(huán)保行業(yè)中的氧氣傳感器是一種關鍵的技術設備，氧氣傳感器可以高效、可靠地監(jiān)測環(huán)境中的氧氣濃度變化，根據(jù)國家標準大氣污染物排放濃度應折算為基準氧含量排放濃度，含氧量的準確測量是為環(huán)境保護工作提供重要的數(shù)據(jù)支持。隨著行業(yè)內(nèi)對氧氣監(jiān)測的精度和可重復性要求也越來越高，氧氣傳感器的工作原理多種多樣，面對不同應用場景選擇合適的氧氣傳感器是至關重要的。在下文中，將進一步探討氧氣傳感器的不同工作原理及其在環(huán)保領域的應用。
● 順磁氧傳感器
順磁氧傳感器主要設計為磁動力或“啞鈴”類型。氧氣具有相對較高的磁化率，并表現(xiàn)出順磁行為。它由圓柱形容器和小玻璃啞鈴組成，啞鈴懸浮在拉緊的鉑絲上，置于非均勻磁場中。傳感器利用氧氣的順磁行為來測量含氧氣體的百分比。精密光學系統(tǒng)用于測量啞鈴的旋轉(zhuǎn)角度，并通過施加相反的電流將啞鈴恢復到正常位置。將啞鈴維持在正常狀態(tài)所需的電流與氧氣分壓成正比，并以氧氣百分比表示。
順磁性氧傳感器的優(yōu)點是：傳感器對機械沖擊不敏感，具有高線性，并且非常穩(wěn)定。缺點是容易受到其他氣體的交叉敏感。
● 氧化鋯傳感器
氧化鋯氧傳感器是利用穩(wěn)定的二氧化鋯陶瓷在650℃以上的環(huán)境中產(chǎn)生的氧離子導電特性而設計的。在一定的溫度條件下，如果在二氧化鋯塊狀陶瓷兩側(cè)的氣體中分別存在著不同的氧分壓(即氧濃度)時，二氧化鋯陶瓷內(nèi)部將產(chǎn)生一系列的反應，和氧離子的遷移。這時通過二氧化鋯兩側(cè)的引出電極，可測到穩(wěn)定的毫伏級信號，
● 電化學傳感器
電化學傳感器由兩個電極組成：工作電極和參比電極。工作電極上涂有一層催化劑，通常是鉑或金屬氧化物。當氧氣進入傳感器時，它會與催化劑發(fā)生氧化還原反應，產(chǎn)生電子和離子。這些電子和離子會在電解質(zhì)中移動，最終到達參比電極，產(chǎn)生電流信號。這個信號會被放大并轉(zhuǎn)換成氧氣濃度的數(shù)字顯示。電化學氧傳感器優(yōu)點是結(jié)構簡單，價格適中。缺點是隨著時間的推移，化學反應會減慢并停止，通常在1至3年之間。隨著傳感器老化，需要頻繁重新校準，并且不如其他傳感器準確。
● 激光氧傳感器
可調(diào)諧半導體激光光譜吸收技術TDLAS本質(zhì)上是一種光譜吸收技術，通過分析激光被氣體分子的選擇性吸收來獲得氣體的濃度。它與傳統(tǒng)紅外光譜吸收技術的不同之處在于，半導體激光光譜寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬，如上圖。因此，半導體激光吸收光譜技術是一種高分辨率的光譜吸收技術。系統(tǒng)采用特定波長的激光束穿過被測氣體，激光強度的衰減與氣體的濃度滿足朗伯.比爾定理，因此可以通過檢測激光強度的衰減信息分析獲得被測氣體的濃度。采用半導體激光吸收光譜技術的激光氣體分析儀可從原理上抗背景氣體的干擾，測量結(jié)果可靠性高。
可調(diào)諧二極管激光氧傳感器依賴于激光光譜分析。以氧氣為波長的激光束通過氣體樣本被引導至光電探測器。氧分子吸收的光量與樣品中分子的數(shù)量成正比。
