专栏名称: 传感器技术
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一文读懂氧传感器

传感器技术  · 公众号  ·  · 2017-06-25 07:01

正文

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氧化锆式氧传感器结构

氧化锆式氧传感器主要由氧化锆(ZrO2)、和护套组成。氧化锆式氧传感器有加热式的和非加热式的两种。加热式的氧传感器在锆管中间有加热棒, 锆管是由陶瓷体制成、固定在带有安装螺纹的固定套中。


导人排插入排气管中,它的内表面与空气相通,外表面与废气相通。锆管的内、外表面覆盖一层多孔性铂膜作电极,为防止废气腐蚀铂膜,在锆管外表面的铂膜层上覆盖一层多孔陶瓷层,并有一个防护套管,套管上开有槽口或孔。


氧传感器的接线端有一个金属护套,上面开有孔,使锆管内表面与空气相通,电线将锆管内表面铂极经绝缘套从传感器引出。



氧化锆式传感器结构



带加热的氧化锆式传感器结构


氧化锆式氧传感器特点

优点:结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量,又可缩短生产周期,节约能源。


缺点:其缺点是这种特性只有在温度较高时(600℃左右)才充分体现出来。在低温时,这种特性会发生很大变化。

氧化钛式氧传感器


氧化钛式氧传感器工作原理

相对于氧化锆型的氧传感器是以产生电压的讯号,氧化钛(TiO2)型则是利用电阻的变化来判别其中的含氧量。在某个温度以上钛与氧的结合微弱,在氧气极少的情况下就必须放弃氧气,因此缺氧而形成低电阻的氧化半导体。


相反的,若氧气较多,则形成高电阻的状态。就像水温度传感器一样,有着电阻高低的变化,这时只要供给一参考电压,即可由电压来可知冷却水的温度。



氧化钛式传感器结构


氧化钛式氧传感器特点

氧化钛式氧传感器对比氧化锆式氧传感器的工作原理有很大的不同,它是利用多孔状导体TiO2的导电性随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的,故又称电阻性氧传感器。


这种传感器的结构简单、体积小、成本低,但是在300℃~900℃工作时,电阻值随温度变化较大,所以必须用温度补偿的方法来提高精度,通常用另一个实心TiO2导体作为温度补偿。

氧传感器的未来发展

前面提到过,氧传感器并不仅仅应用在汽车发动机,它还广泛应用于各类烧煤、烧油、烧气等炉体的气成分控制,甚至在医疗领域也有广泛应用。


但汽车行业是目前国际上应用传感器的最大市场之一,而从世界各国公布的专利情况来看,氧传感器的申报专利数,居汽车传感器的首位。因此氧传感器(氧探头)的市场前景非常广阔。

从目前情况来看,针对氧传感器材料的研究重点应在以下几个方面:







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