Hapnikusensorid

Hapnikusensorid on seadmed, mis mõõdavad hapniku (O2) sisaldust gaasides või vedelikes ning annavad signaali, mis peegeldab kontsentratsiooni. Neid kasutatakse laialdaselt tööstuses, transpordis ning tervishoius, kus hapniku tase mõjutab põletust, ohutust ja protsesside toimimist.

Sensing põhimõtted ja tüübid

Elektrokeemilised hapnikusensorid (galvanic või amperomeetrilised) toodavad voolu või pinget, mis on proportsionaalne hapniku kontsentratsiooniga. Zirkoniumi-põhised sensorid kasutavad kõrgel temperatuuril toimivat hapnikonduvust oksüütsiooni ja esinevad peamiselt seetõttu, et neid saab kasutada kõrgete temperatuuride keskkondades, näiteks autotööstuses väljalaskesüsteemide lambda-sensorites. Optilised hapnikusensorid kasutavad hapnikku mõju funkteerivas valguses: hapnik quenching või muude valgustuslikke muutuste abil saadakse väljund, mis ei nõua pidevat elektrodi-keemia reagendi tarbimist. Mõned sensorid kasutavad ka parameetrilist magnetismi hapniku eristamiseks. Iga tehnoloogia on erinevas keskkonnas sobiv ja neil on erinev vastus, drift ja tööiga.

Rakendused

Automobillises tööstuses kasutatakse hapnikusensorid peamiselt heitgaaside ja põletusprotsessi kontrolliks (lambda-sensorid). Keskkonnaseires mõõdetakse õhu, mullade ja vee hapniku taset. Tööstuses juhitakse põletus- ja segamisprotsesse ning kvaliteedinõudeid. Meditsiinis ja laborites kasutatakse lahjendatud hapniku mõõtmiseks nii gaas- kui vedelkeskkondades ning mõnes haigla- ja laboriseadmes on kasutusel optilised sensorid.

Tähtsad tegurid

Töötemperatuur, kalibreerimine, vananemine ja gaaside koostis mõjutavad täpsust. Galvanic sensorid võivad olla odavamad, kuid neil on lühem eluiga; zirkoniumi-sensorid on stabiilsed kõrgel temperatuuril; optilised sensorid pakuvad sageli pikaajalist stabiilsust, kuid võivad olla kallimad ning tundlikud kiirguse ja niiskuse suhtes.

Lisaks käsitleb artikkel hapniku erinevaid seeriaid ja nende kasutusvaldkondi, rõhutades maailma laialdast tähtsust hapnikusensoritele.