Southland电化学PPM级氧气传感器TO2-1x特点及影响因素

凤凰火

Southland电化学氧气传感器TO2-1x可测量低至百万分之一（PPM）的纯气体中的氧气水平，以提高产品质量和产量。传感器基于电化学电镀微燃料电池的测量原理，并在严格的质量程序下在内部制造，传感器的可检测限值低于亿分之1，具有出色的性能、精度和稳定性，同时最大限度地延长预期寿命。

除了低测量范围外，氧气传感器TO2-1x还是一种极具成本效益的选择。传感器寿命一般为24个月，这取决于传感器类型、氧气暴露水平和样气/环境温度。无需清洁电极或添加电解质，为了保证传感器的精度，建议每三个月校准一次。传感器响应时间小于13秒，最快7s，可以对气体纯度的变化做出快速反应。0 - 10 ppm低量程，用于大多数工业应用，典型应用包括手套箱监控、半导体制造、空气分离和工业过程控制。下面工采网简要说明一下影响TO2-1x的影响因素：

第一、温度影响

含有氧气的样气通过扩散穿过屏障膜进入电化学传感器。扩散速率取决于样气的压力和温度，温度的升高或降低会改变通过膜的扩散速率，从而导致以下变化：

1.响应时间

冷传感器单元的响应比热传感器慢得多，因为扩散速度较慢。当传感器的温度升高时，扩散更快，对氧含量变化的响应速度增加。

2.寿命

温度也会影响传感器的使用寿命。传感器变得越热，电解液消耗得越快，因为更多的O2穿过扩散屏障与电解液发生反应。使用Southland传感器，25°C以上每升高一度，预期寿命将减少2.5%，反之亦然：传感器越冷，传感器的使用寿命就越长。

例如TO2-1x传感器将在<1,000ppm O2 @ 25°C 中持续24个月，但是：

在30°C下运行传感器，持续大约 21 个月

在20°C下操作传感器，持续大约 27 个月

3.信号输出

温度每升高1摄氏度，信号输出就会升高2%到3%。为了减轻这种影响，Southland使用负温度系数电阻器 (NTC)。如果气体温度可能发生变化，可以在传感器之前将样气温度升高或降低到环境温度。

第二、湿度影响

气流中的湿气对电化学传感器来说不是问题。从气流中冷凝到传感器膜表面上的水分不一定会损坏它，但是这种液态水的积累会阻止氧气扩散到传感器中，从而影响传感器性能。确保样品温度远高于露点以避免传感器受潮这种情况发生，同时保持温度低于传感器的温度。这可以通过伴热管或在任何其他可能被水分阻塞的组件例如流量计之前使用冷却器、膜或聚结过滤器来完成。

第三、压力影响

大多数电化学氧气传感器在标准大气压下工作，且传感器不能承受任何真空，仅适用于正压应用。

电化学氧气传感器实际上测量环境或流动气体中的氧气分压，其中入口压力超过出口压力。氧气传感器的入口压力可达1.5bar最大值，但必须注意防止压力冲击。

压力脉冲和增加的信号输出：泵有时会引起压力脉冲，这些脉冲可以增加或减少压力，从而增加氧气的分压。当样品中氧气的分压增加时，更多的气体通过传感器的扩散屏障，导致氧气读数升高。然而，一旦脉冲停止，这种信号的增加很快就会稳定下来。泵和传感器之间的储液器（甚至是过滤器外壳）可以帮助平滑脉冲。

一般规则：

(1) 校准氧气分析仪尽可能接近样气的温度和压力。

(2) 在设置流量控制阀之前，将调节器设置在样气预期的最低压力下。

第四、物理伤害

传感器压力的突然变化会对传感器造成物理损坏，例如刺穿扩散膜和阴极层，导致电解液泄漏到过程中。电解液具有很强的腐蚀性，无论是碱性还是酸性，这既会破坏过程，也会使操作员处于危险之中。

为了减轻突然的压力冲击，可以使用针阀、减压阀或压力调节器来缓慢升高和降低传感器中的压力。

尽管存在针阀、压力调节器，但传感器压力的突然变化可能会对传感器造成物理损坏，例如，将手指放在通风口上以确认流量计中的球没有卡住会产生足够的真空以损坏传感器并可能撕裂扩散膜或其有些脆弱的热封（特氟龙到 HDPE 不是熔化的密封），导致电解液从传感器泄漏。

电解液是一种类似于家用漂白剂的温和腐蚀性物质，泄漏到样品管或过程中的情况很少见，除非使传感器承受异常高压。

第五、流量影响

如果改变流量，这会改变气体温度和氧气与电解质的相互作用速率，并可能影响读数。应始终以与工艺气体采样相同的流速校准传感器。

样气压力会影响流量：样气放空压力必须小于入口压力，样气才能流过氧气传感器外壳。理想情况下，应将样品排放到大气中或在大气压下放入管中。在火炬气中测量时，该装置可在高达0.5 bar的压力下运行，但必须在此压力下进行校准。在这种情况下，应使用背压调节器来保持恒定压力。

TO2-1x氧气传感器不受流量变化 (1-5SCFH) 的影响，过高的流速加上1/8”直径的采样管会在传感器上产生背压，从而导致读数偏高，并可能损坏氧气传感器。在设置流量控制阀之前，将调节器设置在样气预期的最低压力下。低于设定流速的压力下降将导致读数不稳定（因为传感器对压力变化做出响应）。