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651-固态电解质氧气传感器技术原理与应用.docx
资料介绍
固态电解质氧气传感器技术原理与应用
引言
氧气传感器是工业自动化、汽车电子和医疗健康领域最常用的气体传感器之一。固态电解质氧气传感器以其高精度、宽量程和长寿命，在汽车空燃比控制、工业燃烧优化和医疗氧气监测中占据主导地位。YSZ基氧传感器是固态电解质传感器中技术最成熟、市场规模最大的产品类型，全球年出货量超过数亿颗。本文系统介绍固态电解质氧气传感器的工作原理、结构类型、性能特点及典型应用。
工作原理
能斯特电位型
浓差电池型氧传感器基于能斯特方程工作。当YSZ电解质两侧的氧分压不同时，氧离子从高氧分压侧向低氧分压侧迁移，产生电动势：
在650°C~800°C的工作温度下，传感器输出信号与氧分压之比的对数呈线性关系。
极限电流型
极限电流型氧传感器利用氧泵原理，在YSZ电解质两侧施加电压，将氧从一侧泵向另一侧。当泵电流达到极限值（扩散控制）时，极限电流与待测氧浓度成正比：
其中，D_{O_2}为氧扩散系数，S为扩散孔面积，L为扩散孔长度，C_{O_2}为氧浓度。
传感器结构类型
管式氧传感器
管式氧传感器以YSZ陶瓷管为基体，外壁涂覆多孔Pt电极（工作电极），内壁涂覆Pt电极（参比电极，暴露于空气）。管式结构机械强度高、热震性能优异，在汽车氧传感器中广泛应用，使用寿命可达15万公里以上。
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| 1787530929651-固态电解质氧气传感器技术原理与应用.docx | 38K |
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