氧气传感器电路：为什么氧传感器总是坏？

上一次我们分析了氧传感器为什么会坏掉，这次我们来讲讲氧传感器到底是如何工作的？
起源1889年德国物理化学家Nernest能斯特发现“热力学第三定律”即能斯特方程。发现稳定的氧化锆在高温下呈现离子导电现象，到1976年BOSCH公司将这项技术开发应用到沃尔沃轿车，随后得到广泛应用。
基础原理氧化锆(ZrO2)是典型离子体，在600℃以上成为氧的快离子导体，人们称他为固体电解质，这种陶瓷材料对氧具有高度敏感性，被广泛应用于氧探头。氧化锆(ZrO2)是离子导电体，它是通过晶格内的氧离子空位来实现导电的。在氧化锆电解质(ZrO2管)的两侧分别烧结多孔铂(Pt)电极，在一定温度下，当电解质两侧氧浓度不同时，高浓度侧的氧分子(O2)被吸附到铂(Pt)电极上与电子(4e)结合形成氧离子(O2-)，使该电极带正电(+)，氧离子(O2-)通过电解质的氧离子空位迁移到氧浓度低的Pt电极上放出电子，转化成杨分子(O2)，使该电极带负电。
这样两个电极间会产生一个电动势，氧化锆、Pt电极、两侧不同的氧浓度气体组成氧探头即氧化锆浓差电池(也叫能斯特电池)，其方程就是著名的能斯特方程：
公式中：
ES  – 能斯特参考电压，
R - 气体常数8.314J/(mol·K)，
T - 绝对温度，
F –法拉第常数C.mol-1，
Po2– 测量气他中氧分压，
Poref– 参考气他氧分压(通常为20.95%的标准空气)。
通过公式可知，当空气为参考气体，在知道能斯特电压及被测气体温度后，便可知道被测气体的浓度，氧传感器正是利用这一原理制成的。
窄域氧传感器最初BOSCH利用上述原理制作了四线窄域氧传感器，其结构体如下，氧化锆元件内外壁都设置具有催化作用的多孔铂(Pt)电极，其内侧与氧浓度高的大气连通。由于氧传感器的氧化锆材料在350℃或更高温度是才可以引导氧离子扩散，所以专门设计了加热单元来加热氧化锆电解质以使传感器尽快进入工作状态。
当氧传感器内外表面浓度差增大时，所产生的的Nernst电压也随之增加，当尾气为浓混合气(λ

氧气传感器电路：氧传感器的原理说明

氧化钛式氧传感器，由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等组成，氧化钛式氧传感器是电阻型的传感器，当排气管中氧气浓度发生变化时，氧传感器的电阻将发生变化，废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大;废气中氧浓度较低时，二氧化钛的电阻值减小。
发动机控制模块根据传感器两端的电压来判定混合气的浓度，进而对混合气的浓度进行适当的调整，氧传感器产生的电压将在理想空燃比14.7时产生突变，浓混合气时，氧传感器输出电压几乎为舍弃，一般为0.1V;稀混合气时，氧传感器输出电压接近1V或0.9V。
氧传感器和光电开关传感器有很大的不同之处，其氧传感器的电路连接图是氧传感器与发动机控制模块的连接电路图。通常在发动机上装有两个氧传感器;三元催化器之前是主氧传感器，三元催化器之后是副氧传感器。
责任编辑：YYX

氧气传感器电路：热湿法CEMS氧化锆氧气传感器的应用举例

原标题：热湿法CEMS氧化锆氧气传感器的应用举例

采用热湿法的连续排放监测（CEM）系统从湿式洗涤器出口采集烟气样气。从CEM系统分析柜的进料管线进行湿热氧测量。必须配备用于该测量的氧气分析仪，以使样气保持在霜点以上，并将其压缩至适合分析柜的受限空间内。

Thermox的CEM/O2分析仪旨在满足热湿萃取CEM系统集成商的更换和集成需求。样品入口为带有中心安装的烟囱效应对流烟囱的直线运行样品线提供连续取样。紧凑的传感器外壳易于安装到CEM机柜中。

IQ系列变送器提供传感器头安装的全功能电子设备，具有模拟输出、警报、扩展系统诊断、自动校准功能、RS-485和可选Hart通信。

Ametek的2000系列微处理器控制单元提供四线本地显示、模拟输出、警报、扩展系统诊断、自动校准选项和RS-485通信。可选的Humox湿干计算软件可用于相关烟气湿度测量。

Thermox氧气分析仪是排放和合规、萃取取样系统的理想选择，可用于湿或干气体CEM系统或仪表柜。

O2氧气浓度测量原理

上述举例的美国Ametek的产品应用的就是基于氧化锆原理的氧气传感器，该传感器耐受250度高温，可以在高温高湿下稳定工作，氧化锆氧气传感器O2S-FR-T2-18BM-C可配合电路板工作时自加热，杜绝了冷凝高湿对它的影响，从而延长了使用寿命。

O2S-FR-T2-18BM-C氧化锆传感器

一、特征

1、快速响应的二氧化锆（ZrO2）传感器 ，与OXY-LC氧气传感器接口板配合使用

2、寿命长，不消耗技术

3、一体式加热元件

4、高精确度

5、线性输出信号

二、技术指标

工作原理：氧化锆

量 程：0.1-25%或0.1—** O2

精 度：0.5%FS

工作环境：探头：-100-250℃；变送板：-30-70℃

尺 寸：M18x1.5螺丝安装 ，探头安装长度：28mm，45mm和55mm

电源电压: RS485输出型号：8—28V

模拟输出：20—28V

电源电流: 600mA在24V下1.2A在12V

通 讯：RS485(Modbus RTU)

模拟输出：4—20mA;比较大负载600Ω要么0—10V直流电;小10kΩ

700°C时的泵阻抗：<6kΩ 气体温度： -100°C至250°C 工作压力： 0—10m /s相对值260—1260mbar 安装螺纹： M18x 1.5返回搜狐，查看更多                       责任编辑：

氧气传感器电路：螺纹安装氧化锆氧气O2传感器O2S-FR-T2-18A

采用热湿法的连续排放监测（CEM）系统从湿式洗涤器出口采集烟气样气。从CEM系统分析柜的进料管线进行湿热氧测量。必须配备用于该测量的氧气分析仪，以使样气保持在霜点以上，并将其压缩至适合分析柜的受限空间内。
Thermox的CEM/O2分析仪旨在满足热湿萃取CEM系统集成商的更换和集成需求。样品入口为带有中心安装的烟囱效应对流烟囱的直线运行样品线提供连续取样。紧凑的传感器外壳易于安装到CEM机柜中。
IQ系列变送器提供传感器头安装的全功能电子设备，具有模拟输出、警报、扩展系统诊断、自动校准功能、RS-485和可选Hart通信。
Ametek的2000系列微处理器控制单元提供四线本地显示、模拟输出、警报、扩展系统诊断、自动校准选项和RS-485通信。可选的Humox湿干计算软件可用于相关烟气湿度测量。
Thermox氧气分析仪是排放和合规、萃取取样系统的理想选择，可用于湿或干气体CEM系统或仪表柜。
O2氧气浓度测量原理
上述举例的美国Ametek的产品应用的就是基于氧化锆原理的氧气传感器，该传感器耐受250度高温，可以在高温高湿下稳定工作，氧化锆氧气传感器O2S-FR-T2-18BM-C可配合电路板工作时自加热，杜绝了冷凝高湿对它的影响，从而延长了使用寿命。
O2S-FR-T2-18BM-C氧化锆传感器
一、特征
1、快速响应的二氧化锆（ZrO2）传感器 ，与OXY-LC氧气传感器接口板配合使用2、寿命长，不消耗技术
3、一体式加热元件
4、高精确度
5、线性输出信号
二、技术指标
工作原理：氧化锆
量   程：0.1-25%或0.1—** O2
精    度：0.5%FS
工作环境：探头：-100-250℃；变送板：-30-70℃
尺    寸：M18x1.5螺丝安装 ，探头安装长度：28mm，45mm和55mm
电源电压: RS485输出型号：8—28V
模拟输出：20—28V
电源电流: 600mA在24V下1.2A在12V
通    讯：RS485(Modbus RTU)
模拟输出：4—20mA;比较大负载600Ω要么0—10V直流电;小10kΩ
700°C时的泵阻抗：<6kΩ 气体温度： -100°C至250°C 工作压力： 0—10m /s相对值260—1260mbar 安装螺纹： M18x 1.5 举报/反馈