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光學與電化學氧傳感器技術有什么不同,光學與電化學氧傳感器的功能優勢?

發布時間:2023-05-11 18:05:32人氣:

 光學氧氣傳感器能夠準確測量非常低水平的氧氣,是傳統電化學傳感器的有效且經濟實惠的替代品。它們基于氧熒光猝滅的原理,并依賴于光能測量與化學反應測量,這具有大量的功能和技術優勢。


 這就是為什么在氧氣測量是關鍵參數的許多領域中,光學傳感器迅速成為流行的首選解決方案。在過去十年中,這些傳感器已廣泛用于實驗室、過程環境和現場測量應用。在本文中,我想簡要概述這兩種替代技術,目的是說明光學氧傳感器與電化學傳感器相比的優勢。


 一、光學與電化學氧傳感器如何工作?


 在電化學傳感器中,無論是原電池還是極譜傳感器,氧氣都會透過傳感器膜并發生化學還原反應,從而產生與樣品中氧氣濃度成正比的電信號。在這種類型的測量過程中,氧氣會在此過程中被消耗,這意味著需要以一定的速度恒定流入樣品以保持測量精度。


 另一方面,在光學傳感器中沒有發生氧氣消耗。在這里,聚合物膜包含一種特殊的發光染料,當在沒有氧氣的情況下暴露在光源下時,會發出明亮的光(下圖中的厚粉色光暈)。當樣品中存在氧分子時,它們會與染料分子碰撞并淬滅其發光(下圖中減少的粉紅色光暈),然后再傳輸回檢測器。這種效應稱為淬火。樣品中的氧氣越多,返回的光就越少。差異是樣品中氧氣濃度的指標。光學技術不依賴于流量,使測量過程更輕松、更快捷。

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 二、光學與電化學氧傳感器的功能優勢:


 由于電化學傳感器由電極組成并且需要極化才能運行,因此某些類型的傳感器需要幾分鐘的預熱時間才能開始測試。相比之下,光學傳感器沒有這樣的停機時間。它們在啟動時很容易執行檢測,提供前所未有的低響應時間,在特殊情況下從幾秒到幾分之一秒。


 由于光學技術的多功能設計,傳感器可以很容易地小型化,為許多使用電化學傳感器無法實現的應用開辟了機會。非接觸式和長期現場測量的可能性是光學傳感器的其他獨特屬性。此外,光學氧傳感器往往比電化學傳感器更準確,因為它們不受硫化氫或其他可滲透電化學膜的氣體的影響。


 三、光學與電化學氧傳感器的維護事項:


 電化學傳感器中有相當多的組件需要定期維護。提供導電性的電解質溶液需要定期補充,傳感器膜磨損需要更換,電極氧化需要清潔。此外,電化學傳感器在每次使用前都必須進行校準,而光學傳感器可以實現長期的原位測試。


 對于光學傳感器,維護的唯一原因是發光染料可能會隨著時間的推移而褪色和降解。當信號強度指示器下降到某個點以下時,需要更換傳感器。根據我們的經驗,光學傳感器可以使用數年,具體取決于使用情況。

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