氧氣傳感器工作原理和使用時注意事項

氧在自然界中分布較廣，占地殼質量的48.6%，是豐度較高的元素。在烴類的氧化、廢水的處理、火箭推進劑以及航空、航天和潛水中供動物及人進行呼吸等方面均需要用氧。動物呼吸、燃燒和一切氧化過程（包括有機物的腐敗）都消耗氧氣。但空氣中的氧能通過植物的光合作用不斷地得到補充。在金屬的切割和焊接中。是用純度93.5%~99.2%的氧氣與可燃氣（如乙炔）混合，產生極高溫度的火焰，從而使金屬熔融。冶金過程離不開氧氣。為了強化硝酸和硫酸的生產過程也需要氧。不用空氣而用氧與水蒸氣的混合物吹入煤氣氣化爐中，能得到高熱值的煤氣。醫療用氣極為重要。

可以說在各行各業，都會或多或少用到氧氣，而在一些特殊的行業，為了監測氧氣的濃度等信息，會用到氧氣傳感器，那么氧氣傳感器的工作原理是什么呢？它在使用時又有哪些注意事項呢？

氧氣傳感器工作原理

氧氣傳感器包括具有催化活性的貴重金屬陰極，易極化的活潑金屬陽極，酸、堿、鹽的水溶液、或其它離子導體構成的電解質，密閉外殼，管腳等。氧氣傳感器的外殼是一個密閉容器并充滿電解液，此密閉容器的頂部有一個毛細微孔，允許氧氣通過并進入工作電極。此時氧氣將在傳感器內部被電解，導致傳感器內部導電離子濃度發生變化。通過測量流過兩電極的電解電流可以準確感知環境中氧氣濃度的變化。在適當的范圍內，電解電流與氧氣濃度呈良好的線性關系。

ME2-O2-Φ20電化學氧氣傳感器

氧氣在傳感器中的電化學過程被描述為：當氧氣到達工作電極時，立即如反應（1）被還原成氫氧根離子：

O2+2H2O+4e→4OH-（1）

這些氫氧根離子通過電解質到達陽極（鉛），與鉛發生氧化反應（2），生成對應的金屬氫氧化物。

2Pb+4OH-→2Pb(OH)2+4e（2）

總電池反應：

O2+2Pb+2H2O=2Pb(OH)2（3）

反應生成的電流大小相應地取決于氧氣擴散速度，氧氣的擴散速度則取決于氧分壓和毛細孔孔徑的大小。可外接一只已知電阻來測量產生的電勢差，這樣就可以準確測量出氧氣的濃度。

電化學反應中，活潑金屬鉛參與到氧化反應中被不斷消耗和鈍化，使傳感器具有一定的使用期限，當所有可利用的活潑金屬鉛完全被氧化或鈍化時，傳感器將停止工作。通常氧氣傳感器的預期使用壽命為1-2年，但也可以通過增加陽極鉛的含量或限制接觸陽極的氧氣量來延長傳命。

電化學傳感器對要檢測的氣體有很高的靈敏度，但對其它干擾氣體的靈敏度則可以很好的分辨開，選擇性主要通過以下幾種手段來實現：

1、針對不同的反應，采用不同的催化劑制備催化電極。

2、由于每種氣體都有各自的較佳反應電位，通過調節工作電極和參比電極間的偏置電壓也可較好的提高傳感器的選擇性。

3、針對干擾氣體的物理化學性質選擇合適的過濾層也可改善傳感器的選擇性。

氧氣傳感器使用時的注意事項

1、氣體靈敏度測定時，請在潔凈的大氣中進行；

2、直接把測定氣體對傳感器的通氣面強烈吹風的狀態下測定時，對氣體的靈敏度將會很高。氣體靈敏度測定時，應避免測定氣體從正面吹來；

3、氣體的通氣面不要阻塞、不要污染，有時孔堵塞是導致靈敏度低下的原因；

4、電解液泄漏會造成損害，請不要隨意拆開傳感器；

5、傳感器避免接觸有機溶劑、涂料、藥劑、油類及高濃度氣體；

6、高濃度的氣體環境中長時間使用后恢復到初期狀態較緩慢；

7、不可過度的撞擊或震動；

為了傳感器可以正常的使用，所以還請在使用規格允許范圍內使用傳感器。