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在過去的二十年一直不斷的改進(jìn)，通過電化學(xué)傳感器（微型燃料電池）測量氧氣已經(jīng)成為生產(chǎn)過程應(yīng)用中的一個(gè)可靠的和合適的分析方法。

在今天不僅成為**標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用而且還可應(yīng)用于腐蝕性氣體分析，或者非常復(fù)雜的氣體組成亦是可行的。測量這些不同的氣體需要選擇相對應(yīng)的電解液和電極材料。

對于一個(gè)可靠的測量，考慮到實(shí)際的工藝參數(shù)是至關(guān)重要的。被采樣氣體的溫度，壓力，組成，粉塵含量和濕度決定了分析儀的設(shè)計(jì)和選擇合適的傳感器。

產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域 應(yīng)用實(shí)例

工業(yè)氣體制造商： 測量氮和惰性氣體中氧

空分廠： 測量二氧化碳或氫中氧

工業(yè)氣體制造商，

冶金行業(yè)熱處理廠 測量氮?dú)猓瑲錃夂鸵谎趸镏醒?

工業(yè)氣體制造商， 測量高等級合金鋼鐵的焊接

焊接工廠 保護(hù)氣體中氧，如鈦，鋁等

化學(xué)工業(yè)： 測量乙烯，氫氣或混合氣體中氧

釀酒，食品加工， 測量二氧化碳中氧

技術(shù)參數(shù)：

主要特點(diǎn)：

系統(tǒng)特征

□ 適合當(dāng)?shù)貤l件和特定分析目的的五種氧氣測量儀器

□ 特殊的傳感器可應(yīng)用于復(fù)雜的環(huán)境下測量，如溫度，壓力，氣體成分， 灰塵或濕度

□ 三種安裝方式：墻掛式或者桌面式或19”機(jī)柜式，能夠在線或者便攜測量。

□ 輔助裝置（可選） ：

內(nèi)置校準(zhǔn)；

溫度穩(wěn)定單元用于傳感器，潮濕采樣氣體

□ 危險(xiǎn)區(qū)域：Zone 1的便攜式裝置和本質(zhì)安全型2線制變送器

□ 所有儀器的標(biāo)準(zhǔn)特征： 內(nèi)置式自動關(guān)閉閥和安全功能和便于操作的流量計(jì)

□ 標(biāo)準(zhǔn)探測器：所有儀器可配備燃料電池傳感器，免維護(hù)和長的使用壽命

□ 適應(yīng)特定生產(chǎn)條件工序自動化的輔助部件（選項(xiàng)，內(nèi)置式）：

旁通道傳感器

吹掃閥

氣體采樣泵

流量計(jì)

□ 測量范圍：4， AMS 3185: 5

**量程：0 - 30 vol-%

*低量程：0 - 1 ppm

□ 自診斷和報(bào)警， 數(shù)字接口

□ 傳感器特別適于測量在接近100%的氫中氧或酸性氣體如二氧化碳，或乙烯里的氧氣

□ 2通道儀器分析氧氣和其他，如氫

□ 自動/手動校準(zhǔn)

PAT 3175

在危險(xiǎn)環(huán)境的生產(chǎn)過程中測量氧氣，例如在化工廠，這是 PAT3175的主要使用的地方。這一特點(diǎn)適用于對可燃和 不燃?xì)怏w中氧氣測量。PAT3175得到認(rèn)證可在危險(xiǎn)區(qū) 為一區(qū)Zone 1的環(huán)境中使用。如果使用本質(zhì)安全型電 源，變送器也是本質(zhì)安全型，符合防爆等級 ATEX II 2 G的EEx ia IIC T6。兩個(gè)獨(dú)立的墻裝柜 （由鑄鋁制成）內(nèi)裝放電子和氣體部件用于測量。這些 柜子執(zhí)行各自的認(rèn)證EEx e II。

電化學(xué)檢測儀器

微型燃料電池傳感器測量氧氣，基本上包含五個(gè)主要組成部分：

氧傳感器陰極

陽極

電解質(zhì)

氧氣擴(kuò)散限制膜

有電子節(jié)點(diǎn)的外殼

采樣氣體攜帶氧氣會透過擴(kuò)散至傳感器膜，然后通過電 解質(zhì)薄層。到達(dá)傳感器陰極，氧氣減少，同時(shí)氧化陽極 （例如鉛）迅速開始：

陰極反應(yīng)：O2 + 2 H2O + 4 e- 4 OH--

陽極反應(yīng)：2 Pb + 4 OH- 2 PbO + 2 H2O + 4e-

氧化還原反應(yīng)：O2 + 2 Pb 2 PbO

從陽極傳感器陰極的電子流是直接氣腔中氧氣總量成比例的。電解質(zhì)（可呈堿性或酸性，這取決于實(shí)際應(yīng)用）由遷移OH-群體產(chǎn)生，作為電流導(dǎo)體。氧氣到達(dá)陰極總量是被一個(gè)適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散式柵欄限制，通常是特氟隆或聚乙烯膜，伸展在傳感陰極。

探測器的結(jié)構(gòu) 傳感器是與外殼一起整裝一起為一個(gè)高度密封的單元。 此外，這個(gè)設(shè)計(jì)也非常方便地用于更換傳感器，從而避免更換用完的電解質(zhì)。測量氣腔體積只有數(shù)立方毫米，可確保短的反應(yīng)和凈化時(shí)間。測量氣腔會是直接固定微型燃料電池上的，只留下膜，電解質(zhì)層和陰極接觸到采樣氣體。

采樣系統(tǒng) 甚至差異很大的采樣氣體流量也不會影響到測量， 因此在大 多數(shù)情況下一個(gè)簡單的采樣系統(tǒng)就足夠了。

靈敏度

任何微型燃料電池的敏感性是由擴(kuò)散膜的厚度和材料， 傳感陰極的材料和數(shù)量以及電解液的類型決定的。

溫度影響

擴(kuò)散和電化學(xué)反應(yīng)是與溫度有關(guān)的。因此，所有型號的參考溫度為25 ℃，所有的AMS傳感器都經(jīng)過NTC電阻器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。應(yīng)用在測量高于100 ppm的氧氣時(shí)，溫度的穩(wěn)定影響可以忽略，但對于較底的測量范圍時(shí)，推薦使用我們的帶有溫度調(diào)節(jié)裝置的傳感器，或者分析儀器可放置在控制溫度的區(qū)域使用。

壓力影響

擴(kuò)散到傳感器氣體數(shù)量是直接和壓力成正比的。因此，在氧濃度恒定的情況下，測量信號將正比于樣氣壓力。以應(yīng)付這個(gè)的建議的方法，同時(shí)以保護(hù)傳感器免受壓力沖擊，讓傳感器膜沒有反壓力發(fā)生，小心釋放采樣氣體到周圍空氣里。為了滿足一個(gè)非常高的測量精度，周圍環(huán)境壓力的變化應(yīng)考慮進(jìn)去。因此測量值可相應(yīng)補(bǔ)償（氣壓校正）。如果用做特殊用途，維持恒定的氣體壓力很重要，即便是在幾毫巴以內(nèi)。當(dāng)然這需要提供進(jìn)一步的技術(shù)支持。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)使用校準(zhǔn)氣體應(yīng)該運(yùn)用與生產(chǎn)氣體相同的壓力。

載體影響

擴(kuò)散到傳感器的氧含量，也取決于承載氣體的分子量（在復(fù)雜化合物的情況下與分子的大小有關(guān)）。因此，在恒氧濃度下，測量信號將與承載氣體的組成有關(guān)。同時(shí)，傳感器的反應(yīng)時(shí)間也有區(qū)別。因此，所有的值的靈敏度和響應(yīng)時(shí)間都是以氮作為參考?xì)怏w的。

校準(zhǔn)

為了校準(zhǔn)氧氣分析儀，將要用到適當(dāng)?shù)臏y試氣體。在較高的測量范圍，一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)就足夠了。應(yīng)該避免用環(huán)境空氣去校準(zhǔn)，這將很快減少傳感器的使用壽命。此外，當(dāng)濃度值低于10 ppm的氧氣，該傳感器可能需要數(shù)個(gè)小時(shí)才能完全穩(wěn)定。

壽命

通常情況下，傳感器壽命至少6個(gè)月，如果長期在空氣（ 20.9 ％氧氣）下壽命為9個(gè)月。如果傳感器總是在ppm濃度的氧氣下，預(yù)期壽命將大大延長（ 3年或以上） 。如果傳感器長時(shí)間在極度干燥氣體狀態(tài)下使用，也將產(chǎn)生不利影響縮短壽命。如果可能，采樣器體應(yīng)在約在30到50%相對濕度下使用。