Sauerstoffsensoren

Sauerstoffsensoren sind Messgeräte, die den Anteil von Sauerstoff in Gasen oder Flüssigkeiten bestimmen. Sie werden in der Automobiltechnik, der Industrie, Umweltüberwachung, Medizin und Forschung eingesetzt. Je nach Funktionsprinzip unterscheiden sich Aufbau, Messprinzip und Einsatztemperatur.

Zu den Haupttypen gehören elektrochemische Sauerstoffsensoren, keramische Sauerstoffsensoren und optische Sauerstoffsensoren. Elektrochemische Sensoren arbeiten amperometrisch: Eine Elektrolytschicht trennt die Elektroden, und der erzeugte Strom ist proportional zum Sauerstoffpartialdruck. Sie sind kompakt, relativ kostengünstig und benötigen Kalibrierung sowie eine Bezugsstelle. Keramische Sauerstoffsensoren verwenden Zirkonoxid als Elektrolyt. Bei hohen Temperaturen wandern Sauerstoffionen durch das Kristallgitter, wodurch eine elektrochemische Spannung entsteht, die den O2-Gehalt widerspiegelt. Diese Sensoren finden sich häufig in Abgassystemen von Verbrennungsmotoren. Optische Sauerstoffsensoren nutzen Lumineszenzquenching: Sauerstoff reduziert die Leuchtdauer oder -intensität eines Lumineszenzmarkers, was Rückschlüsse auf den O2-Gehalt erlaubt. Sie arbeiten kontaktlos und eignen sich gut für anspruchsvolle Umgebungen.

Im Automobilbereich sind Sauerstoffsensoren als Lambda-Sensoren bekannt. Narrowband-Lambda-Sensoren liefern eine grobe Regelung des Luftverhältnisses, während Wideband-Sensoren eine präzisere Steuerung ermöglichen. In der Industrie und Umwelttechnik dienen Sensoren der Prozesssteuerung, Emissionsüberwachung und Wettbewertung von Gasen. Medizinische Anwendungen umfassen Geräte zur Überwachung desO2-Gehalts in Gasgemischen oder Atemgasanalyse.

Wichtige Eigenschaften sind Temperaturbereich, Ansprechzeit, Lebensdauer, Kalibrierbedarf und Empfindlichkeiten gegenüber anderen Gasen. Sicherheits- und Qualitätsstandards gelten je nach Anwendungsgebiet.