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氧气传感器内部结构与工作原理详解
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氧气传感器内部结构与工作原理详解氧气传感器内部结构与工作原理详解 广东德鑫李志辉 所有的氧气传感器都是自身供电,有限扩散,其金属-空气型电池由空气阴极, 阳极和电解液组成。氧气传感器简单来说是一个密封容器(金属的或塑料的容 器),它里面包含有两个电极:阴极是涂有活性催化剂的一片 PTFE(聚四氟乙 烯),阳极是一个铅块。这个密封容器只在顶部有一个毛细微孔,允许氧气通过 进入工作电极。两个电极通过集电器被连接到传感器表面突出的两个引脚,而传 感器通过这两个触角被连接到所应用的设备上。传感器内充满电解质溶液,使不 同种离子得以在电极之间交换(参见图 1)。 图 1 氧气传感器结构示意图 进入传感器的氧气的流速取决于传感器顶部的毛细微孔的大小。 当氧气到达工作 电极时,它立刻被还原释放出氢氧根离子:O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-这些氢氧 根离子通过电解质到达阳极 (铅) , 与铅发生氧化反应, 生成对应的金属氧化物。 2Pb + 4OH- --> 2PbO + 2H2O + 4e-上述两个反应发生生成电流,电流大小相应 地取决于氧气反应速度(法拉第定律),可外接一只已知电阻来测量产生的电势 差, 这样就可以准确测量出氧气的浓度。 电化学反应中, 铅极参与到氧化反应中, 使得这些传感器具有一定的使用期限,一旦所有可利用的铅完全被氧化,传感器 将停止运作。通常氧气传感器的使用寿命为 1-2 年,但也可以通过增加阳极铅 的含量或限制接触阳极的氧气量来延长传感器的使用寿命。 毛细微孔氧传感器和氧分压传感器城市技术生产的氧气传感器根据进入传感器 的氧气的扩散方式的不同分为两种,一种是在传感器顶部设有一毛细微孔,而另 一种设有一层固体薄膜允许气体通过。细孔传感器测量的是氧气浓度,而固体薄

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用户评论:

LIZHIHUI
于 2018-04-18 上传
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