工作原理

極限電流型氧傳感器基于穩(wěn)定的ZrO2（氧化鋯）固體電解質(zhì)的氧泵作用。其基本構(gòu)造包括在穩(wěn)定化的ZrO2兩側(cè)覆蓋鉑電極，陰極側(cè)有氣體擴(kuò)散孔的罩接合形成陰極空腔。在特定溫度下，當(dāng)在ZrO2電極兩側(cè)施加一定電壓時(shí)，空腔內(nèi)的氧分子在陰極處獲得電子形成氧離子（O2-），這些氧離子通過(guò)ZrO2的氧空位遷移到陽(yáng)極，放出電子后變回氧分子氣體釋放出來(lái)，形成所謂的電化學(xué)泵。這樣，空腔中的氧被ZrO2電解質(zhì)不斷泵到空腔外，在回路中形成電流。當(dāng)氧摩爾分?jǐn)?shù)一定時(shí)，電壓增加，電流強(qiáng)度隨之增加，但當(dāng)電壓超過(guò)某一值時(shí)，電流強(qiáng)度達(dá)到飽和，這是由于氧氣通過(guò)小孔向空腔內(nèi)擴(kuò)散受小孔限制的結(jié)果。這個(gè)飽和電流被稱為極限電流。極限電流與氧摩爾分?jǐn)?shù)幾乎成線性關(guān)系，因此可以通過(guò)測(cè)量極限電流來(lái)確定被測(cè)氣體中的氧摩爾分?jǐn)?shù)。

應(yīng)用場(chǎng)景

1. 汽車燃燒控制：用于貧燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比控制，使空燃比控制在18～22的范圍內(nèi)，以充分燃燒燃料并減少?gòu)U氣中的NOx排放，提高燃料利用率，滿足汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

2. 鍋爐燃燒控制：在工業(yè)燃燒設(shè)備中監(jiān)測(cè)和控制燃燒過(guò)程中的氧含量，確保燃燒效率，減少污染物排放。

3. 環(huán)境監(jiān)測(cè)：測(cè)量大氣中的氧含量，為空氣質(zhì)量評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持。

4. 醫(yī)療設(shè)備：用于監(jiān)測(cè)呼吸機(jī)中的氧氣濃度，確保患者獲得足夠的氧氣供應(yīng)。

5. 其他工業(yè)應(yīng)用：在鋼鐵、化工等行業(yè)中監(jiān)測(cè)和控制氧含量，是許多工藝過(guò)程的重要參數(shù)。

6. 科研與教學(xué)：用于研究燃燒過(guò)程、氣體擴(kuò)散機(jī)制等，并作為傳感器原理、電化學(xué)原理等課程的實(shí)驗(yàn)器材。

7. 環(huán)保技術(shù)：在固定污染源排放氣體中的高溫濕度測(cè)量，尤其是在煙塵濕度監(jiān)測(cè)方面具有重要應(yīng)用。