Датчик концентрации кислорода: Кислородные датчики: подробное руководство — Denso

Содержание

Кислородные датчики: подробное руководство - Denso

Вы наверняка знаете, что в вашем автомобиле установлен кислородный датчик (или даже два!)… Но зачем он нужен и как он работает? На часто задаваемые вопросы отвечает Стефан Верхоеф (Stefan Verhoef), менеджер DENSO по продукту (кислородные датчики).

B: Какую работу выполняет датчик кислорода в автомобиле?
O: Датчики кислорода (также называемые лямбда-зондами) помогают контролировать расход топлива вашего автомобиля, что способствует снижению объема вредных выбросов. Датчик непрерывно измеряет объем несгоревшего кислорода в выхлопных газах и передает эти данные в электронный блок управления (ЭБУ). На основании этих данных ЭБУ регулирует соотношение топлива и воздуха в топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель, что помогает каталитическому нейтрализатору (катализатору) работать более эффективно и уменьшать количество вредных частиц в выхлопных газах.

B: Где находится датчик кислорода?
O: Каждый новый автомобиль и большинство автомобилей, выпущенных после 1980 г., оснащены датчиком кислорода. Обычно датчик установлен в выхлопной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Точное местоположение датчика кислорода зависит от типа двигателя (V-образное или рядное расположение цилиндров), а также от марки и модели автомобиля. Для того чтобы определить, где расположен датчик кислорода в вашем автомобиле, обратитесь к руководству по эксплуатации.

В: Почему состав топливовоздушной смеси нужно постоянно регулировать?
O: Соотношение «воздух — топливо» крайне важно, поскольку оно влияет на эффективность работы каталитического нейтрализатора, который снижает содержание оксида углерода (CO), несгоревших углеводородов (CH) и оксида азота (NOx) в выхлопных газах. Для его эффективной работы необходимо наличие определенного количества кислорода в выхлопных газах. Датчик кислорода помогает ЭБУ определить точное соотношение «воздух — топливо» в смеси, поступающей в двигатель, передавая в ЭБУ быстроизменяющийся сигнал напряжения, который меняется в соответствии с содержанием кислорода в смеси: слишком высокого (бедная смесь) или слишком низкого (богатая смесь). ЭБУ реагирует на сигнал и изменяет состав топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель. Когда смесь слишком богатая, впрыск топлива уменьшается. Когда смесь слишком бедная — увеличивается. Оптимальное соотношение «воздух — топливо» обеспечивает полное сгорание топлива и использует почти весь кислород из воздуха. Оставшийся кислород вступает в химическую реакцию с токсичными газами, в результате которой из нейтрализатора выходят уже безвредные газы.

В: Почему на некоторых автомобилях устанавливаются два кислородных датчика?
O: Многие современные автомобили дополнительно кроме датчика кислорода, расположенного перед катализатором, оснащаются и вторым датчиком, установленным после него. Первый датчик является основным и помогает электронному блоку управления регулировать состав топливовоздушной смеси. Второй датчик, установленный после катализатора, контролирует эффективность работы катализатора, измеряя содержание кислорода в выхлопных газах на выходе. Если весь кислород поглощается химической реакцией, происходящей между кислородом и вредными веществами, то датчик выдает сигнал высокого напряжения. Это означает, что катализатор работает нормально. По мере износа каталитического нейтрализатора некоторое количество вредных газов и кислорода перестает участвовать в реакции и выходит из него без изменений, что отражается на сигнале напряжения. Когда сигналы станут одинаковыми, это будет указывать на выход из строя катализатора.


В: Какие бывают датчики?
О: Существует три основных типа лямбда-сенсоров: циркониевые датчики, датчики соотношения «воздух — топливо» и титановые датчики. Все они выполняют одни и те же функции, но используют при этом различные способы определения соотношения «воздух — топливо» и разные исходящие сигналы для передачи результатов измерений.

Наибольшее распространение получила технология на основе использования циркониево-оксидных датчиков (как цилиндрического, так и плоского типов). Эти датчики могут определять только относительное значение коэффициента: выше или ниже соотношение «топливо — воздух» коэффициента лямбда 1.00 (идеальное стехиометрическое соотношение). В ответ ЭБУ двигателя постепенно изменяет количество впрыскиваемого топлива до тех пор, пока датчик не начнет показывать, что соотношение изменилось на противоположное. С этого момента ЭБУ опять начинает корректировать подачу топлива в другом направлении. Этот способ обеспечивает медленное и непрекращающееся «плавание» вокруг коэффициента лямбда 1.00, не позволяя при этом поддерживать точный коэффициент 1.00. В итоге в изменяющихся условиях, таких как резкое ускорение или торможение, в системах с циркониево-оксидным датчиком подается недостаточное или избыточное количество топлива, что приводит к снижению эффективности каталитического нейтрализатора.

Датчик соотношения «воздух — топливо» показывает точное соотношение топлива и воздуха в смеси. Это означает, что ЭБУ двигателя точно знает, насколько это соотношение отличается от коэффициента лямбда 1.00 и, соответственно, насколько требуется корректировать подачу топлива, что позволяет ЭБУ изменять количество впрыскиваемого топлива и получать коэффициент лямбда 1.00 практически мгновенно.

Датчики соотношения «воздух — топливо» (цилиндрические и плоские) впервые были разработаны DENSO для того, чтобы обеспечить соответствие автомобилей строгим стандартам токсичности выбросов. Эти датчики более чувствительны и эффективны по сравнению с циркониево-оксидными датчиками. Датчики соотношения «воздух — топливо» передают линейный электронный сигнал о точном соотношении воздуха и топлива в смеси. На основании значения полученного сигнала ЭБУ анализирует отклонение соотношения «воздух — топливо» от стехиометрического (то есть Лямбда 1) и корректирует впрыск топлива. Это позволяет ЭБУ предельно точно корректировать количество впрыскиваемого топлива, моментально достигая стехиометрического соотношения воздуха и топлива в смеси и поддерживая его. Системы, использующие датчики соотношения «воздух — топливо», минимизируют возможность подачи недостаточного или избыточного количества топлива, что ведет к уменьшению количества вредных выбросов в атмосферу, снижению расхода топлива, лучшей управляемости автомобиля.

Титановые датчики во многом похожи на циркониево-оксидные датчики, но титановым датчикам для работы не требуется атмосферный воздух. Таким образом, титановые датчики являются оптимальным решением для автомобилей, которым необходимо пересекать глубокий брод, например полноприводных внедорожников, так как титановые датчики способны работать при погружении в воду. Еще одним отличием титановых датчиков от других является передаваемый ими сигнал, который зависит от электрического сопротивления титанового элемента, а не от напряжения или силы тока. С учетом данных особенностей титановые датчики могут быть заменены только аналогичными и другие типы лямбда-зондов не могут быть использованы.

В: Чем отличаются специальные и универсальные датчики?
O: Эти датчики имеют разные способы установки. Специальные датчики уже имеют контактный разъем в комплекте и готовы к установке. Универсальные датчики могут не комплектоваться разъемом, поэтому нужно использовать разъем старого датчика.


B: Что произойдет, если выйдет из строя датчик кислорода?


O: В случае выхода из строя датчика кислорода ЭБУ не получит сигнала о соотношении топлива и воздуха в смеси, поэтому он будет задавать количество подачи топлива произвольно. Это может привести к менее эффективному использованию топлива и, как следствие, увеличению его расхода. Это также может стать причиной снижения эффективности катализатора и повышения уровня токсичности выбросов.

B: Как часто необходимо менять датчик кислорода?
O: DENSO рекомендует заменять датчик согласно указаниям автопроизводителя. Тем не менее следует проверять эффективность работы датчика кислорода при каждом техобслуживании автомобиля. Для двигателей с длительным сроком эксплуатации или при наличии признаков повышенного расхода масла интервалы между заменами датчика следует сократить.

Ассортимент кислородных датчиков

• 412 каталожных номеров покрывают 5394 применения, что соответствует 68 % европейского автопарка.

• Кислородные датчики с подогревом и без (переключаемого типа), датчики соотношения «воздух — топливо» (линейного типа), датчики обедненной смеси и титановые датчики; двух типов: универсальные и специальные.
• Регулирующие датчики (устанавливаемые перед катализатором) и диагностические (устанавливаемые после катализатора).
• Лазерная сварка и многоэтапный контроль гарантируют точное соответствие всех характеристик спецификациям оригинального оборудования, что позволяет обеспечить эффективность работы и надежность при длительной эксплуатации.

В DENSO решили проблему качества топлива!

Вы знаете о том, что некачественное или загрязненное топливо может сократить срок службы и ухудшить эффективность работы кислородного датчика? Топливо может быть загрязнено присадками для моторных масел, присадками для бензина, герметиком на деталях двигателя и нефтяными отложениями после десульфуризации. При нагреве свыше 700 °C загрязненное топливо выделяет вредные для датчика пары. Они влияют на работу датчика, образуя отложения или разрушая его электроды, что является распространенной причиной выхода датчика из строя. DENSO предлагает решение этой проблемы: керамический элемент датчиков DENSO покрыт уникальным защитным слоем оксида алюминия, который защищает датчик от некачественного топлива, продлевая срок его службы и сохраняя его рабочие характеристики на необходимом уровне.

Дополнительная информация

Более подробную информацию об ассортименте кислородных датчиков DENSO можно найти в разделе Кислородные датчики, в системе TecDoc или у представителя DENSO.

Как работают датчики: датчик кислорода

Датчик кислорода, также называемый датчиком O2, выполняет функцию, указанную в его названии, а именно измеряет количество кислорода в отработавших газах. И хотя это может показаться несложной задачей, датчик O2 является одним из наиболее важных датчиков транспортного средства, который отвечает за соблюдение баланса между топливом и воздухом и сведение к минимуму объема вредных выбросов. Поэтому вам полезно будет узнать, для чего он предназначен, почему он выходит из строя, и, что важно, как его заменить в случае поломки.


Как работает датчик O2?

В большинстве автомобилей установлено по крайней мере два кислородных датчика, расположенных в выхлопной системе. Один из них обязательно устанавливается перед каталитическим нейтрализатором, а один или несколько — после каталитического нейтрализатора. Кислородный датчик, установленный перед каталитическим нейтрализатором, регулирует подачу топлива, а датчик, расположенный после него, измеряет эффективность работы каталитического нейтрализатора.

Датчики O2 обычно можно отнести к категории узкодиапазонных или широкодиапазонных.  Чувствительный элемент находится внутри датчика, заключенного в стальной корпус. Молекулы кислорода из выхлопных газов проходят через крошечные прорези или отверстия в стальной оболочке датчика, чтобы достичь чувствительного элемента, или ячейки Нернста. С другой стороны ячейки Нернста кислород из воздуха вне выхлопной системы перемещается вниз по датчику O2 и контактирует с ним. Разница в количестве кислорода между наружным воздухом выхлопными газми вызывает поток ионов кислорода и создает напряжение.

Если смесь выхлопных газов слишком богата и в выхлопе слишком мало кислорода, в электронный блок управления (ЭБУ) двигателя подается сигнал на уменьшение количества топлива, поступающего в цилиндр. Если смесь выхлопных газов слишком бедна, то посылается сигнал на увеличение количества топлива, подающегося в двигатель. Если топлива слишком много, в выхлопных газах присутствуют углеводороды и угарный газ. Если топлива слишком мало — загрязняющие атмосферу оксиды азота. Сигнал датчика помогает поддерживать оптимальный состав смеси. Широкодиапазонные датчики O2 имеют дополнительную насосную ячейку O2 для регулирования количества кислорода, подающегося к чувствительному элементу.  Это позволяет производить измерения в гораздо более широком диапазоне соотношения компонентов топливной смеси.


Почему возникают неисправности датчиков кислорода?

Поскольку датчик кислорода находится в потоке выхлопных газов, он может загрязниться. Обычно причиной загрязнения является чрезмерно богатая топливная смесь или выброс масла в более старых двигателях, а также просачивание в камеру сгорания охлаждающей жидкости через прокладки. Он также подвергается воздействию чрезвычайно высоких температур и, как и любой другой компонент, может со временем изнашиваться. Все это может повлиять на характеристики отклика кислородного датчика, что способно привести к увеличению времени отклика или изменению кривой напряжения датчика, а в долгосрочной перспективе — к снижению эффективности датчика. 


Каковы признаки неисправности датчика кислорода?

При поломке датчика кислорода компьютер больше не может определять соотношение топливно-воздушной смеси, поэтому он вынужден «гадать». В связи с этим существует несколько контрольных признаков, на которые стоит обратить внимание:

  • Индикатор проверки двигателя: хотя он может загореться по многим причинам, обычно это связано с выхлопными газами.
  • Большой расход топлива: неисправный кислородный датчик нарушит правильное смешивание воздуха и топлива, что приведет к увеличению расхода топлива.
  • Неровная работа двигателя на холостом ходу или пропуски зажигания: поскольку выходной сигнал датчика кислорода помогает контролировать синхронизацию двигателя, интервалы сгорания и топливно-воздушную смесь, неисправность датчика может стать причиной неровной работы двигателя.
  • Вялый разгон.


Устранение неисправностей датчика O2


Чтобы определить причину неправильной работы датчика O2, выполните следующие действия:

  • Считайте коды неисправностей с помощью диагностического прибора. Обратите внимание, что при обнаружении проблем с датчиками O2 прибор часто выдает несколько кодов неисправностей.
  • Лямбда-зонды имеют внутренний нагреватель, поэтому следует проверить сопротивление нагревателя — оно обычно бывает довольно низким.
  • Проверьте подачу питания на нагреватель — зачастую это провода одного цвета.
  • Проверьте электрический разъем на наличие повреждений или грязи. 
  • Проверьте выпускной коллектор и топливные форсунки на наличие утечек, а также состояние элементов системы — это может повлиять на правильность работы датчика.
  • Проверьте правильность показаний датчика O2, выполнив замер концентрации кислорода с помощью четырех- или пятикомпонентного газоанализатора.
  • Используйте осциллограф для проверки сигнала на холостом ходу и при 2500 об/мин.
  • Если доступ к проводке датчика затруднен, используйте данные в реальном времени, чтобы проверить наличие сигнала.
  • Проверьте состояние защитной трубки чувствительного элемента датчика на наличие признаков повреждения и загрязнения.


Коды распространенных неисправностей


Ниже приведены коды самых распространенных неисправностей и причины их возникновения:

  • P0135: датчик кислорода перед каталитическим нейтрализатором 1, отопительный контур / разомкнут
  • P0175: богатая топливная смесь (ряд 2)
  • P0713: неправильно сбалансирован состав смеси (ряд 2)
  • P0171: бедная топливная смесь (ряд 1)
  • P0162: неисправность цепи датчика O2 (ряд 2, датчик 3)

Как произвести замену датчика кислорода


Советы по замене кислородных датчиков
  • Прежде чем заменить датчик, вам необходимо выявить причину неисправности.  Подключите диагностический прибор, например Delphi DS, выберите нужный автомобиль и считайте код(-ы) неисправности(-ей).  Подтвердите код неисправности, выбрав действительные данные и сравнив значение с датчика, в котором вы предполагаете неисправность, со значением заведомо рабочего датчика. При необходимости обратитесь к данным производителя автомобиля, чтобы найти правильное значение для сравнения.Чтобы убедиться в том, что проблема обусловлена неисправным датчиком, а не проводкой, могут потребоваться другие инструменты или оборудование. 
  • Поскольку во многих автомобилях новых моделей имеется несколько датчиков кислорода, убедитесь, что вы правильно определили неисправный датчик, чтобы по ошибке не заменить исправный.  Производители транспортных средств несколько по-разному обозначают положение датчиков «ряд 1» и «ряд 2», «перед/зад» и «до/после», поэтому следует убедиться в том, что вы нашли нужный (неисправный) датчик. Лучший способ сделать это — с помощью диагностического инструмента посмотреть данные в реальном времени.
  • После этого отсоедините провод от датчика.
  • С помощью гаечного ключа или специального торцевого ключа для датчиков кислорода выкрутите датчик из его посадочного места.  Затем утилизируйте старый датчик и замените его новым.
  • В большинстве случаев резьбовое соединение датчика имеет специальное токопроводящее покрытие от прикипания, поэтому достаточно просто установить новый датчик на место старого.
  • Чтобы предотвратить схватывание датчика в резьбе, все датчики Delphi поставляются с высокотемпературным противозадирным составом, который либо наносится на заводе-изготовителе, либо прилагается в комплекте.  При необходимости нанесите состав на новый датчик перед установкой. Не наносите чрезмерное количество противозадирного средства на резьбу, так как это может привести к загрязнению чувствительного элемента.
  • Затяните датчик рекомендованным моментом.
  • После установки датчика подключите электронный разъем.
  • Теперь снова подключите диагностический прибор и удалите все сопутствующие коды неисправностей.
  • Наконец, включите зажигание и убедитесь, что индикатор проверки двигателя погас, а затем проведите ходовые испытания.

Датчик кислорода для автомобиля (что это такое)

Датчик кислорода нужен, чтобы регулировать смесь топлива и воздуха, поступающую в двигатель. Он обеспечивает максимальную мощность и меньший расход топлива. Поговорим для чего нужен датчика кислорода в машине и принцип его работы.

Для чего нужен

В отработавших газах бензинового двигателя можно найти немало разнообразных токсичных компонентов, но верховодит традиционная триада:
  • СО – окись углерода, угарный газ;
  • СН – несгоревшие углеводороды;
  • NOх – окислы азота.

Инженеры противопоставили этой опасной троице очень важное устройство, входящее в систему выпуска, – каталитический нейтрализатор отработавших газов. Иначе говоря, газы, пройдя через это устройство, из агрессивно-токсичных превращаются в сравнительно безопасные, нейтральные.


Чтобы нейтрализатор мог эффективно «облагораживать» поступающие в него газы, содержание каждого компонента в них должно укладываться в довольно узкие рамки, соответствующие сгоранию в цилиндрах стехиометрической рабочей смеси топлива и воздуха. Напомним, что ее состав характеризуется так называемым коэффициентом избытка воздуха a.

Если a больше 1,0 – смесь обедненная, бедная и т.д. И наоборот – смесь с a меньше 1,0 – обогащенная, богатая и т.д. Если воздуха ровно столько, сколько требуется для полного сгорания топлива, смесь называют стехиометрической – это область значений a вблизи 1,0.

Зависимость эффективности нейтрализатора от состава рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Чтобы эффективность была не ниже 80%, колебания состава относительно оптимального не должны превышать 1%.

Как обеспечить столь высокую точность и одновременно стабильность? Цель была достигнута с появлением электронной системы автоматического регулирования с датчиком кислорода в отработавших газах – по-другому, лямбда-зондом. Этот датчик – важнейший элемент обратной связи в системе впрыска, позволяющей поддерживать стехиометрический состав на установившихся режимах работы двигателя с точностью до ±1%. На современных авто можно увидеть датчики кислорода двух типов. К первому отнесем датчики на основе диоксида циркония (циркониевые), ко второму – на основе оксида титана (титановые). Принцип работы один, разница только в конструкции. Измерительный элемент датчика кислорода имеет напыление благородного металла – платины с внутренней и внешней сторон. Внутри – «твердый электролит» (керамика). Работает по принципу гальванического элемента с твердым электролитом: по достижении температуры 300–350°С керамика начинает проводить ионы кислорода.

Полезно помнить, что это минимально возможная температура функционирования измерительного элемента, тогда как при работе двигателя температура датчика около 600°С. Ограничена и максимальная рабочая температура – около 900–1000°С в зависимости от типа датчика, перегрев грозит его повреждением.

Принцип работы

При работе двигателя концентрация кислорода внутри выпускной системы и снаружи ее, в окружающем воздухе, совершенно разная. Вот эта разница и заставляет ионы кислорода двигаться в твердом электролите, в результате чего на электродах измерительного элемента появляется разность потенциалов – сигнал датчика кислорода.

Зависимость выходного сигнала зонда от температуры. Зона ниже 300°С – нерабочая: 1 – реакция на богатые смеси; 2 – реакция на бедные смеси.

Как видите, реакции на богатые и бедные смеси различаются очень сильно, но при падении температуры ниже 300°С разница постепенно уменьшается – эта зона уже нерабочая. Чтобы датчик после пуска двигателя быстрей прогревался, его размещают возможно ближе к мотору, но все же с учетом ограничений по максимальной температуре. Особенно «критична» длительная езда с полной мощностью двигателя.

Современные датчики кислорода – с электроподогревом, которым управляет электронный блок управления двигателем, меняя ток нагревателя. Соответственно, он контролирует и исправность цепи нагревателя, что очень важно.

Неисправность датчика кислорода. Признаки и причины

Неисправность датчика кислорода приводит к повышенному расходу топлива, снижению динамических характеристик автомобиля, нестабильной работе мотора на холостых оборотах, увеличение токсичности выхлопных газов. Обычно причинами неисправности датчика концентрации кислорода является его механическое повреждение, разрыв электрической (сигнальной) цепи, загрязнение чувствительной части датчика продуктами сгорания топлива. В некоторых случаях, например, при возникновении ошибки p0130 или p0141 на приборной панели активируется сигнальная лампа Check Engine. Использовать автомобиль при неисправном датчике кислорода можно, однако это приведет к указанным выше проблемам.

Содержание:

Назначение датчика кислорода

Датчик кислорода устанавливается в выпускном коллекторе (у различных машин конкретное место и ко-во может отличаться), и выполняет мониторинг наличия кислорода в выхлопных газах. В автопромышленности греческая буква «лямбда» обозначает коэффициент избытка кислорода в топливовоздушной смеси. Именно по этой причине зачастую датчик кислорода называют «лямбда-зонд».

Предоставленная датчиком информация о количестве кислорода в составе выхлопных газов электронным блоком управления двигателем (ЭБУ) используется для корректировка впрыска топлива. Если кислорода в выхлопных газах много, значит, топливовоздушная смесь, подаваемая в цилиндры, бедная (напряжение на датчике 0,1…0,3 Вольта), а если кислорода много — значит, богатая (напряжение на датчике 0,6…0,9 Вольта). Соответственно, происходит коррекция количества подаваемого топлива при необходимости. Что сказывается не только на динамических характеристиках двигателя, но и работы каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

В большинстве случаев диапазон эффективной работы катализатора составляет 14,6…14,8 долей воздуха на одну долю топлива. Это соответствует значению лямбда, равной единице. Таким образом, датчик кислорода является своеобразным контролером, расположенным в выпускном коллекторе.

На некоторых автомобилях конструктивно предусмотрено использование двух датчиков концентрации кислорода. Один расположен до катализатора, а второй — после. Задача первого состоит в коррекции состава топливовоздушной смеси, а второго — проверка эффективности работы катализатора. Сами же датчики по конструкции, как правило, идентичны.

Влияет ли лямбда зонд на запуск — что будет?

Если отключить лямбда зонд то будет возрастание расхода топлива, повышение токсичности газов, а иногда и нестабильная работа двигателя на холостых оборотах. Однако такой эффект происходит лишь после прогрева так как кислородный датчик начинает работать в условиях повышенной до +300°С температуры. Для этого его конструкция подразумевает использование специального подогрева, которая включается при запуске двигателя. Соответственно, непосредственно в момент запуска мотора лямбда зонд не работает, и никоим образом не влияет на сам запуск.

Лампочка “чек” при неисправности лямбда зонда горит когда в памяти ЭБУ сформированы конкретные ошибки связанные с повреждением проводки датчика либо самого датчика, однако код фиксируется лишь при определенных условиях работы двигателя.

Признаки неисправности датчика кислорода

Выход из строя лямбда зонда, как правило, сопровождается следующими внешними симптомами:

  • Ухудшение тяги и снижение динамических характеристик автомобиля.
  • Нестабильный холостой ход. Значение оборотов при этом могут скакать и понижаться ниже оптимальных. В самом критическом случае машина вообще не будет держать холостые обороты и без подгазовывания водителем она попросту заглохнет.
  • Увеличение расхода топлива. Обычно перерасход незначительный, однако можно определить при программном замере.
  • Увеличение токсичности выхлопа. Выхлопные газы при этом становятся непрозрачными, а имеющими сероватый либо синеватый оттенок и более резкий, топливный, запах.

Стоит оговориться, что перечисленные выше признаки могут указывать и на другие поломки двигателя или прочих систем автомобиля. Поэтому, чтобы определить неисправности датчика кислорода, нужны несколько проверок используя в первую очередь диагностический сканер и мультиметр для проверки сигналов лямбды (управляющего и цепи подогрева).

Как правило, проблемы с проводкой датчика кислорода четко фиксируется электронным блоком управления. При этом в его памяти формируются ошибки, например, p0136, p0130, p0135, p0141 и прочие. В любом случае необходимо выполнить проверку цепи датчика (проверить наличие напряжения и целостность отдельных проводов), а также посмотреть на график работы (используя осциллограф либо программу диагностик).

Причины неисправности датчика кислорода

В большинстве случаев кислородная лямбда работает около 100 тыс. км без сбоев однако есть причины которые значительно сокращают его ресурс и приводят к неисправности.

  • Неисправность цепи датчика кислорода. Выражаться по-разному. Это может быть полный обрыв питающих и/или сигнальных проводов. Возможно повреждение цепи подогрева. В этом случае лямбда зонд не будет работать до тех пор, пока выхлопные газы не разогревают его до рабочей температуры. Возможно повреждение изоляции на проводах. В этом случае имеет место короткое замыкание.
  • Замыкание датчика. В этом случае он полностью выходит из строя и, соответственно, не подает никаких сигналов. Большинство лямбда зондов ремонту не подлежат и их надо менять на новые.
  • Загрязнение датчика продуктами сгорания топлива. В процессе эксплуатации датчик кислорода по естественным причинам постепенно загрязняется и со временем может перестать передавать корректную информацию. По этой причине автопроизводители рекомендуют периодически менять датчик на новый, отдавая при этом предпочтение оригиналу так как универсальная лямбда не всегда корректно показывает информацию.
  • Термические перегрузки. Обычно это происходит по причине проблем с зажиганием, в частности, перебоев с ним. В таких условиях датчик работает при критических для него температурах, что снижает его общий ресурс и постепенно выводит из строя.
  • Механические повреждения датчика. Они могут возникнуть при неаккуратных ремонтных работах, при езде по бездорожью, ударах при ДТП.
  • Использование при установке датчика герметиков, которые вулканизируются при высокой температуре.
  • Многократные неудачные попытки запуска двигателя. При этом в двигателе, и в частности, в выпускном коллекторе накапливается несгоревшее топливо.
  • Попадание на чувствительный (керамический) наконечник датчика различных технологических жидкостей или мелких посторонних предметов.
  • Негерметичность в выпускной системе выхлопных газов. Например, может прогореть прокладка между коллектором и катализатором.

Обратите внимание, что состояние датчика кислорода во многом зависит от состояния других элементов двигателя. Так, значительно снижают ресурс лямбда зонда следующие факторы: неудовлетворительное состояние маслосъемных колец, попадание антифриза в масло (цилиндры), обогащенная топливовоздушная смесь. И если при исправном датчике кислорода количество углекислого газа составляет порядка 0,1…0,3%, то при выходе лямбда зонда из строя соответствующее значение увеличивается до 3…7%.

Как определить неисправность датчика кислорода

Существует ряд методов для проверки состояния лямбда датчика и его питающих/сигнальных цепей.

Специалисты компании BOSCH советуют проверять соответствующий датчик каждые 30 тысяч километров пробега, либо при выявлении описанных выше неисправностей.

Что нужно сделать в первую очередь при диагностике?

  1. Необходимо оценить количество сажи на трубке зонда. Если ее слишком много — датчик будет работать некорректно.
  2. Определить цвет отложений. Если на чувствительном элементе датчика имеются белые или серые отложения — это означает, что используются присадки к топливу или к маслу. Они негативно сказываются на работе лямбда зонда. Если на трубке зонда имеются блестящие отложения — это говорит о том, что в используемом топливе очень много свинца, и от использования такого бензина лучше отказаться, соответственно, сменить марку бензозаправки.
  3. Можно попытаться очистить сажу, однако это не всегда возможно.
  4. Проверить мультиметром целостность проводки. В зависимости от модели конкретного датчика он может иметь от двух до пяти проводов. Один из них будет сигнальным, а остальные — питающими, в том числе, для питания элементов подогрева. Для выполнения процедуры проверки вам понадобится цифровой мультиметр, способный измерять постоянное электрическое напряжение и сопротивление.
  5. Имеет смысл проверить сопротивление нагревателя датчика. В разных моделях лямбда зонда оно будет находиться в пределах от 2 до 14 Ом. Значение питающего напряжения должно быть около 10,5…12 Вольт. В процессе проверки также нужно обязательно проверить целостность всех проводов, подходящих к датчику, а также значение сопротивления их изоляции (как попарно между собой, так и каждого на «массу»).

Как проверить лямбда-зонд видео

Обратите внимание, что нормальная работа датчика кислорода возможна лишь при его нормальной рабочей температуре, равной +300°С…+400°С. Это обусловлено тем, что лишь в таких условиях циркониевый электролит, нанесенный на чувствительный элемент датчика, становится проводником электрического тока. Также при такой температуре разница атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе приведет к тому, что на электродах датчика появится электрический ток, который и будет передаваться на электронный блок управления двигателем.

Так как проверка кислородного датчика во многих случаях подразумевает снятие/установку то стоит учесть такие нюансы:

  • Лямбда — устройства очень хрупкие, поэтому при проверке нельзя подвергать их механическим нагрузкам и/или ударам.
  • Резьбу датчика необходимо обработать специальной термопастой. При этом нужно следить, чтобы паста не попала на его чувствительный элемент, поскольку это приведет к его некорректной работе.
  • При закручивании необходимо соблюдать значение крутящего момента, и пользоваться для этих целей динамометрическим ключом.

Точная проверка лямбда зонда

Точнее всего определить неисправность датчика концентрации кислорода позволит осциллограф. Причем использовать профессиональный аппарат необязательно можно снять осциллограмму используя программу-симулятор на ноутбуке либо другом гаджете.

График правильной работы датчика кислорода

На первом рисунке в данном разделе представлен график правильной работы датчика кислорода. В этом случае на сигнальный провод поступает сигнал, похожий на ровную синусоиду. Синусоида в данном случае означает, что контролируемый датчиком параметр (количество кислорода в выхлопных газах) находится в предельно допустимых границах, и просто происходит его постоянная и периодическая проверка.

График работы сильно загрязненного датчика кислорода

График работы датчика кислорода на обедненной топливной смеси

График работы датчика кислорода на обогащенной топливной смеси

График работы датчика кислорода на бедной топливной смеси

Далее представлены графики, соответствующие сильно загрязненному датчику, использованию двигателем автомобиля обедненной топливной смеси, богатой смеси, а также бедной смеси. Ровные линии на графиках означают, что контролируемый параметр вышел за допустимые пределы в ту или другую сторону.

Как устранить неисправность датчика кислорода

Если впоследствии проверки показало что причина в проводке, то проблема решится заменой жгута проводов либо фишки подключения, а вот при отсутствии сигнала от самого датчика зачастую говорит о необходимости замены датчика концентрации кислорода на новый, но прежде чем покупать новую лямбду можно воспользоваться одним из представленных ниже способов.

Метод первый

Предполагает очистку элемента подогре от нагара (применяется когда возникает неисправность нагревателя датчика кислорода). Для реализации этого метода необходимо обеспечить доступ к чувствительной керамической части устройства, которая скрыта за защитным колпачком. Снять указанный колпачок можно с помощью тонкого напильника, с помощью которого нужно сделать надрезы в области основания датчика. Если демонтировать колпачок полностью не получится, то допускается сделать маленькие окошки размером около 5 мм. Для дальнейшей работы необходимо около 100 мл ортофосфорной кислоты либо преобразователя ржавчины.

Когда защитный колпачок был демонтирован полностью, то для его восстановления на его посадочном месте придется воспользоваться аргоновой сваркой.

Процедура по восстановлению выполняется по следующему алгоритму:

  • Налить 100 мл ортофосфорной кислоты в стеклянную емкость.
  • Опустить керамический элемент датчика в кислоту. Полностью опускать датчик в кислоту нельзя! После этого подождать около 20 минут с тем, чтобы кислота растворила сажу.
  • Извлечь датчик и промыть его проточной водой из крана, а затем дать ему высохнуть.

Порой на выполнение чистки датчика таким методом нужно потратить до восьми часов времени, ведь если с первого раза очистить сажу не получилось, то имеет смысл повторить процедуру два и более раза, причем можно воспользоваться кистью для выполнения механической обработки поверхности. Вместо кисти можно воспользоваться зубной щеткой.

Метод второй

Предполагает выпаливание нагара на датчике. Для выполнения чистки датчика кислорода вторым методом кроме той же ортофосфорной кислоты понадобится еще и газовая горелка (как вариант использовать домашнюю газовую плиту). Алгоритм чистки следующий:

  • Окунуть чувствительный керамический элемент датчика кислорода в кислоту, обильно смочив его.
  • Взять датчик пассатижами с противоположной от элемента стороны и поднести к горящей конфорке.
  • Кислота на чувствительном элементе будет закипать, а на его поверхности образуется соль зеленоватого оттенка. Однако вместе с этим сажа с него будет удаляться.

Повторить описанную процедуру нужно несколько раз до тех пор, пока чувствительный элемент не станет чистым и блестящим.

Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!

Датчики кислорода (О2) | Детекторы кислорода | Со склада

Для получения консультаций по вопросам выбора и поставки датчиков кислорода (О2) обратитесь, пожалуйста, к нашим специалистам по телефону +7 (495) 510-11-04 или просто нажмите кнопку ЗАКАЗАТЬ.

Кислород (О2) – наиболее распространенный в природе химический элемент, не имеющий окраски и вкуса. Его невозможно определить обонянием, при замерзании превращается в голубоватую жидкость. О2 находит широкое применение в медицине, металлургии при выплавке стали, его используют при сварке, добавляют к ракетному топливу в качестве окислителя. Несмотря на обширную область использования, одной из критичных характеристик кислорода остается его взрывоопасность при определенных условиях.

Датчики концентрации кислорода в воздухе устанавливаются на производственных участках с высокой вероятностью аварий из-за выброса газа в атмосферу. Для предотвращения вероятности взрыва при утечке О2 его концентрация в воздухе постоянно контролируется. Для этих целей предназначен датчик кислорода воздуха.

Особенности приборов

Повышение концентрации кислорода в воздухе нельзя обнаружить без применения специальной техники. Отсутствие у газа вкуса, запаха и цвета не позволяет получить объективную информацию о его содержании в воздушной смеси. Чтобы вовремя обнаружить утечку или повышенную концентрацию, необходим надежный детектор кислорода.

Используемые для выявления утечки кислорода приборы обладают следующими особенностями:

  • Небольшие габариты. Приборы применяются для мониторинга тоннелей, колодцев, прочих сооружений под землей, где необходимо установление уровня содержания О2.
  • Простота применения.
  • Высокочувствительная система сигнализации. Звуковое оповещение включается автоматически при обнаружении критического уровня газа в воздухе. Это позволяет предотвратить аварийную ситуацию и её последствия.

Варианты исполнения оборудования

Приборы, используемые для мониторинга содержания кислорода в воздухе, выпускаются в стационарном и мобильном (переносном) исполнении. Стационарные модели устанавливаются непосредственно на поверхность стен либо монтируются на DIN-рейку. Цифровые модели снабжаются информативным ЖК-экраном, на который выводятся показатели о текущей концентрации газа в атмосфере. Как только установленные нормы будут превышены, прибор оповестит об этом подачей световых и звуковых сигналов. Стационарные модели могут оборудоваться беспроводными датчиками.

Интернет-магазин «Энергометрика» предлагает большой выбор газоанализаторов, среди которых датчики содержания кислорода в воздухе представлены моделями от известных производителей. Все оборудование сертифицировано и соответствует установленным стандартам.

 

Датчик концентрации кислорода рено логан

Датчик концентрации кислорода подает выходной сигнал, по которому электронный блок управления (ЭБУ) двигателем определяет концентрацию кислорода в отработанных газах. По полученным данным ЭБУ корректирует количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя, и тем самым поддерживает оптимальную пропорцию смеси воздуха с топливом (это необходимо для эффективной работы каталитического нейтрализатора). Чувствительный элемент датчика концентрации кислорода расположен в потоке отработавших газов. Работоспособность датчика возможна только при нагреве его чувствительного элемента до температуры не ниже 300 градусов Цельсия. Для сокращения времени прогрева в датчик встроен нагревательный элемент.

Датчик концентрации кислорода: 1 — отверстия в корпусе датчика для подвода отработавших газов к чувствительному элементу; 2 — металлическое уплотнительное кольцо датчика; 3 — жгут проводов датчика; 4 — соединительная колодка.

Система выпуска отработавших газов автомобиля оборудована двумя датчиками концентрации кислорода. Датчик, установленный перед каталитическим нейтрализатором, — управляющий, а дополнительный, установленный после каталитического нейтрализатора, — диагностический.

Место установки управляющего датчика концентрации кислорода (на фото впускной коллектор снят): 1 — место крепления соединительной колодки датчика; 2 — датчик концентрации кислорода.

Место установки диагностического датчика концентрации кислорода: 1 — место крепления соединительной колодки датчика; 2 — датчик концентрации кислорода.

Наличие в отработавших газах соединений свинца и кремния может привести к выходу из строя датчика концентрации кислорода. Поэтому не допускается использование этилированного бензина, в котором содержатся эти компоненты. При ремонте двигателя нельзя применять герметик с большим содержанием силикона (соединений кремния), пары которого могут попасть через систему вентиляции картера в цилиндры и далее в выпускной тракт. Следует использовать герметик, на упаковке которого указано, что он безопасен для датчика концентрации кислорода.

Замена датчика концентрации кислорода на Рено Меган 2


Для выполнения работы потребуются смотровая яма и накидной ключ с прорезью или специальная головка на 22мм.

Верхний (управляющий) датчик удобно отворачивать торцовым ключом со специальной головкой, сняв воздухо-подводящий патрубок с дроссельного узла. Во избежании получения ожогов работу следует выполнять после остывания деталей системы выпуска отработавших газов до безопасной температуры.

1. Обрабатываем соединения датчика с трубой проникающей смазкой.

2. Снизу автомобиля поддев шлицевой отверткой, отсоединяем соединительные колодки от держателя.

3. Извлекаем жгут проводов из держателей.

4. Освобождаем фиксатор, отсоединяем колодку жгута проводов от колодки датчика.

5. Специальным накидным ключом на 22 мм с прорезью отворачиваем датчик концентрации кислорода.

Поскольку для отворачивания датчика концентрации кислорода требуется значительное усилие, не следует использовать для этой цели рожковый ключ. Если для отворачивания требуется очень большое усилие, можно попробывать ослабить затяжку датчика, не дожидаясь, когда система выпуска отработавших газов остынет (т.е. сразу же после остановки двигателя). Но, во избежании ожога, работать необходимо в защитных перчатках, соблюдая осторожность.

Датчик кислорода ВАЗ - фото и видео, принцип работы, цена и замена на 2114

Датчик кислорода – он же лямбда-зонд. Устройство призванное замерять уровень кислорода в смеси отработанных газов.

В автомобиле он нужен для достижения правильного сочетания пропорции кислорода и топлива в рабочей смеси. При правильной пропорции кислорода и топлива в смеси, двигатель работает максимально эффективно и что немаловажно уменьшается расход самого топлива.

Виды датчиков и принцип работы

Лямбда-зонд устанавливается в выхлопной системе. Делятся датчики на два вида: двухточечный и широкополосный.

Двухточечный датчик состоит из керамики, элементы которого с двух сторон покрыты диоксидом циркония. Устанавливается перед каталитическим нейтрализатором либо за ним.

Принцип работы – измерение уровня концентрации кислорода в окружающей среде и выхлопных газах. Если уровень меняется и становится разным, на концах элементов датчика создается напряжение, от низкого до высокого. Низкое напряжение создается, если кислорода в системе с избытком.

В противном случае если в системе не хватает нужного уровня кислорода, то создастся высокое напряжение. Эти сигналы поступают в блок управления двигателем, который различает их по силе тока.

Широкополосный датчик – более современная конструкция. Так же имеет два керамических элемента. Один из них можно назвать «закачивающим». Он отвечает за активацию процесса закачивания или удаления воздуха из системы.

Второй элемент можно условно назвать «двухточечным». Принцип работы базируется на том, что пока кислорода в смеси нужное количество сила тока на «закачивающем» элементе не меняется и передается на «двухточечный» элемент.

Он в свою очередь, получая постоянную силу тока от «закачивающего» элемента поддерживает постоянное напряжение между своими элементами и бездействует.

Как только уровень кислорода меняется, «закачивающий» элемент подает измененное напряжение на «двухточечный». Тот в свою очередь обеспечивает либо закачку воздуха в систему либо его откачку обратно.

Лямбда-зонд на автомобилях ВАЗ

На ВАЗах используется несколько типов датчиков:

1. Bosch № 0 258 005 133, норма Евро – 2. Устанавливался на устаревших моделях с объемом двигателя 1,5 литра. На поздних моделях с нормой Евро – 3, этот датчик использовался как первый, и ставили его до катализатора.

Вторым ставили датчик, у которого есть «обратный разъем». Но можно встретить установленные два одинаковых датчика

2. Bosch № 0 258 006537 устанавливался на автомобилях, выпущенных с октября 2004 года.имеют  в своем строении нагревательный элемент.

Лямбда – зонды, выпускаемые фирмой «Bosch», взаимозаменяемы с похожими по строению циркониевыми датчиками. Обратите внимание, что датчик без подогрева можно заменить подогреваемым датчиком. Только не наоборот.

Неисправности датчика кислорода и коды ошибок

Из возможных поломок лямбда – зонда можно выделить такие: потеря чувствительности, неработающий подогрев. Как правило, бортовой компьютер не покажет вам поломку, если проблема в потере чувствительности. Другое дело, если оборвалась цепь подогрева – тогда неисправность будет зафиксирована.

  • Ошибка Р1115 – в цепи нагрева произошла поломка
  • Ошибка Р1102 — на нагревателе кислорода низкое сопротивление
  • Ошибка Р0141 — на втором датчике произошла поломка нагревателя
  • Ошибка Р0140 – произошел обрыв датчика номер два
  • Ошибка Р0138 – второй датчик сигнализирует о завышенном уровне сигнала
  • Ошибка Р0137 – второй датчик сигнализирует о пониженном уровне сигнала
  • Ошибка Р0136 – произошло замыкание «на массу» второго датчика
  • Ошибка Р0135 – вышел из строя нагреватель на первом датчике
  • Ошибка P0134 – у первого датчика отсутствует сигнал
  • Ошибка Р0133 – первый датчик медленно отвечает на запрос
  • Ошибка Р0132 – мало кислорода в системе, сигнал на высоком уровне на первом датчике
  • Ошибка Р0131 – много кислорода в системе, сигнал на низком уровне на первом датчике
  • Ошибка Р0130 – первый датчик подает неправильные сигналы

Замена датчика кислорода

Если возникает какая–либо поломка, датчик нужно заменить. Можно попробовать сделать это самостоятельно. Рассмотрим ситуацию замены лямбда-зонда на ВАЗе 2114:

  1. Машину ставим на эстакаду или загоняем на яму и снимаем защиту мотора (для замены датчика с нейтрализатором).
  2. Ищем провода от датчика кислорода, и по ним идем к самим датчикам, стоят они на катализаторе (первый до нейтрализатора, второй после).
  3. Разрезаем хомуты, разъединяем разъемы.
  4. Оставляем систему остывать.
  5. Берем гаечный ключом на «22» или спец. головку и откручиваем датчик.
  6. Берем новый датчик и так же устанавливаем его на место старого. Прикручиваем гайки.
  7. Соединяем провода с разъёмам.
  8. Новыми хомутами крепим провода к системе охлаждения (не допускать соприкосновения с выхлопной трубой).
  9. Устанавливаем защиту в обратном порядке.

На остальных моделях машин замена датчика будет происходить идентично.

Проблемы при замене

При замене старый датчик может прикипеть к трубе. В этом случае действуйте так:

  1. Щедро полейте wd – 40 и пробуйте открутить
  2. Включаем двигатель, нагреваем выхлопную систему и откручиваем датчик
  3. Пробуем нагреть (соблюдая осторожность) сам датчик и открутить его
  4. Несильно обстучите молотком и пробуйте открутить заново
  5. Если не помогает, попробуйте «термоудар». На хорошо разогретый датчик вылейте холодную воду. Попробуйте снова открутить.

Цена на датчик кислорода

Цена на датчик кислорода будет зависеть от региона и модели. Колеблется она от 1000 до 3000 р. Покупайте лямбда–зонд в специализируемых магазинах и только с гарантией.

Причины поломки датчика кислорода

  • На корпус датчика попала охлаждающая, либо тормозная жидкость
  • В используемом топливе большое содержание свинца
  • Сильный перегрев датчика, вызванный неочищенным топливом (засорение фильтров очистки)
  • Датчик просто выработал свой ресурс
  • Механическое повреждение датчика во время движения автомобиля.

Вышедший из строя датчик скажется на работе автомобиля в целом и повлечет за собой дополнительные проблемы. Но по ним Вы сможете сразу определить возможную поломку датчика и провести своевременную его замену.

Сопутствующие проблемы при выходе из строя датчика кислорода

  • Автомобиль стал потреблять больше топлива, чем обычно
  • Автомобиль стал двигаться рывками
  • Двигатель стал работать нестабильно
  • Нарушилась нормальная работа катализатора
  • При проверке на токсичность выхлопных газов — результат дает завышенные показатели.

В завершение хочется дать совет: чтобы в будущем избежать изложенных проблем – следите за работоспособностью лямбда-зонда. Проверяйте его состояние через каждые пять – десять тысяч километров пробега.

Как работает датчик кислорода?

Датчики кислорода

используются в различных приложениях, таких как автомобильная промышленность, медицинские учреждения, промышленная безопасность, модифицированная атмосферная упаковка и многое другое. В каждом из них используется свой тип сенсорной технологии, который лучше всего подходит для конкретного приложения или среды.

Независимо от области применения, большинство кислородных датчиков предназначены для измерения количества кислорода в воздухе или в закрытых помещениях.Важно помнить, что кислородные датчики обычно измеряют 0,01-25% кислорода, а также могут использоваться для контроля кислородного истощения. Конечно, доступны специальные кислородные датчики, которые могут измерять 0–100% кислорода, но, как правило, они стоят дороже.

Какие бывают типы кислородных датчиков?

  1. Датчик кислорода электрохимический
  2. Циркониевый датчик кислорода
  3. Оптический датчик кислорода
  4. Датчик кислорода Clark
  5. Инфракрасный датчик кислорода
  6. Электрогальванический датчик
  7. Ультразвуковой датчик кислорода
  8. Лазерный датчик кислорода
  9. Парамагнитный датчик кислорода

Как правило, большинство датчиков кислорода измеряют уровень кислорода в газе или жидкости с использованием одной из трех технологий: электрохимической, циркониевой или оптической.Другие методы измерения кислорода, такие как метод Кларка, инфракрасный, ультразвуковой, лазерный, парамагнитный, радиоизотопный, магнитный резонанс и электронный резонанс, используются в узкоспециализированных медицинских, промышленных и научных приложениях.

1. Электрохимический датчик кислорода

Электрохимические датчики кислорода в основном используются для измерения уровня кислорода в окружающем воздухе. Они измеряют химическую реакцию внутри датчика, которая создает электрический выходной сигнал, пропорциональный уровню кислорода.Поскольку некоторые электрохимические датчики вырабатывают собственный аналоговый ток, они могут иметь автономное питание, что делает их полезными для измерения подводных погружений с кислородным аккумулятором и портативных устройств личной безопасности. Примеры могут включать алкотестеры, респираторные датчики и датчики глюкозы в крови.

С точки зрения преимуществ сенсоров, электрохимические сенсоры востребованы из-за их более низкого энергопотребления, более низких пределов обнаружения и часто менее напрямую подвержены влиянию мешающих газов.Кроме того, они, как правило, являются наименее дорогими датчиками.

Проблема электрохимических датчиков кислорода заключается в том, что они зависят от химических процессов, которые зависят от температуры. Выходной сигнал большинства электрохимических датчиков будет во многом зависеть от температурной компенсации, чтобы обеспечить надежные показания в широком диапазоне условий окружающей среды.

Другая проблема электрохимических кислородных датчиков заключается в том, что со временем химическая реакция прекращается, обычно от 1 до 3 лет в зависимости от конструкции датчика.Хранение их в бескислородной среде не продлит срок службы датчика. По мере старения сенсора он требует частой повторной калибровки и не так точен, как другие сенсоры.

Однако из-за их прочной конструкции, низкой стоимости и автономных электрохимических датчиков используются во многих устройствах, особенно в портативных газоанализаторах.

AlphaSense - один из самых популярных производителей электрохимических датчиков кислорода. Их датчики используются в десятках детекторов 4-х газов и портативных счетчиков безопасности, используемых по всему миру.

2. Циркониевый кислородный датчик

Датчики кислорода из диоксида циркония - это разновидность электрохимических датчиков. Диоксид циркония покрыт тонким слоем платины, чтобы сформировать твердотельный электрохимический топливный элемент. Окись углерода, если она присутствует в тестовом газе, окисляется O2 с образованием CO2 и, таким образом, вызывает прохождение тока. Датчик из диоксида циркония определяет не O2 напрямую, а разницу между концентрацией O2 в выхлопных газах и нормальном воздухе.

В то время как датчики кислорода из диоксида циркония чаще всего используются в автомобилях для контроля соотношения воздух-топливо, они также важны в промышленных приложениях. Например, система датчика измерения кислорода из диоксида циркония SST использует эту технологию для измерения содержания кислорода в дымовых газах, системах контроля горения, угле, нефти, газе, биомассе и системах выработки кислорода.

Еще одной особенностью системы датчика измерения кислорода на основе диоксида циркония является то, что в основе ее датчика лежит небольшой элемент на основе циркония, и для него не требуется эталонный газ.Они также сохраняют свою точность, когда кислород смешивается с другими газами.

Когда мы смотрим на преимущества датчика, способность диоксида циркония работать при высоких температурах и давлениях, возможности интеграции приложений практически безграничны, что делает этот датчик полезным во многих отраслях промышленности. Например, каждый произведенный автомобиль использует два датчика кислорода из диоксида циркония для регулировки соотношения топливо-воздух для максимальной эффективности сгорания.

Недостатки датчиков из диоксида циркония в том, что процесс окисления требует высоких температур, поэтому в экспериментах датчик будет изменять температуру измеряемого газа.Высокие температуры также означают, что ему требуется много энергии, поэтому датчики кислорода из диоксида циркония не используются в устройствах с батарейным питанием или в портативных устройствах. Кроме того, датчики из диоксида циркония бесполезны там, где требуется точность датчика ppm или ppb.

3. Оптический датчик кислорода

Оптические датчики кислорода основаны на принципе тушения флуоресценции кислородом. Они полагаются на использование источника света, детектора света и люминесцентного материала, который реагирует на свет. Во многих областях датчики кислорода на основе люминесценции заменяют электрод Кларка.

Принцип тушения флуоресценции молекулярным кислородом известен давно. Некоторые молекулы или соединения при воздействии света флуоресцируют (т. Е. Излучают световую энергию). Однако, если присутствуют молекулы кислорода, энергия света передается молекуле кислорода, что приводит к меньшей флуоресценции. При использовании известного источника света количество регистрируемой световой энергии обратно пропорционально количеству молекул кислорода в образце. Следовательно, чем меньше флуоресценции регистрируется, тем больше молекул кислорода должно присутствовать в анализируемом газе.

В некоторых датчиках флуоресценция обнаруживается дважды через известный интервал времени. Вместо измерения общей флуоресценции измеряется падение люминесценции (т. Е. Тушение флуоресценции) с течением времени. Этот метод определения времени, основанный на затухании, позволяет упростить конструкцию датчика.

Примером датчика, который измеряет уровни кислорода в окружающей среде с помощью гашения флуоресценции кислородом, является LuninOX LOX-02. Хотя он имеет такую ​​же площадь основания, что и традиционные электрохимические датчики, он не поглощает кислород и имеет преимущество в гораздо более длительном сроке службы.

Распространенные области применения оптических датчиков: медицинские учреждения, лазеры, системы визуализации и волокна. Что касается преимуществ сенсоров, многие находят оптические сенсоры с большей чувствительностью, более широким динамическим диапазоном, распределенной конфигурацией и возможностями мультиплексирования.

Другой пример - портативный анализатор кислорода TecPen с упаковкой в ​​модифицированной атмосфере. В TecPen используется тонкий слой люминесцентного красителя на датчике и микронасос для протягивания пробы воздуха мимо флуоресцирующего красителя.Краситель возбуждается при 507 мкм, и результирующее событие флуоресценции регистрируется при 650 мкм. Продолжительность этого события флуоресценции, известная как время жизни, зависит от количества адсорбированного кислорода в сенсорном слое и, таким образом, может использоваться для определения концентрации кислорода.

Поскольку в нем используется более быстрая технология оптохимического зондирования, он может проводить измерения за несколько секунд. Кроме того, оптические датчики кислорода могут быть очень точными с возможностью измерения содержания кислорода на уровне частей на миллиард.Это делает оптические датчики кислорода полезными в процессах, требующих измерения отсутствия кислорода, таких как TS-200, описанный выше, или датчик кислорода TecMicro, способный измерять до 3-4 частей на миллиард молекул кислорода.

4. Датчик кислорода с электродом Кларка

Электрод Кларка представляет собой электрохимический датчик кислорода. Он измеряет уровень кислорода в жидкости с помощью катода и анода, погруженных в электролит.

Электрод Кларка был изобретен для измерения уровня кислорода в крови во время кардиохирургических операций.Сегодня он широко используется в портативных устройствах для измерения уровня глюкозы в крови, для которых требуется капля крови.

Датчик использует тонкий слой глюкозооксидазы (GOx) на кислородном электроде. Путем измерения количества кислорода, потребляемого GOx во время ферментативной реакции с глюкозой, можно рассчитать и отобразить уровень глюкозы в крови.

Доступны дополнительные датчики типа Clarke, которые включают измерение озона (O3), перекиси водорода (h302), водорода (H) и сероводорода (h3S).

Хотя их точность составляет лишь десятые доли процента кислорода, их низкая стоимость сделала электродные кислородные датчики Clarke доступными в качестве потребительских товаров.

5. Инфракрасный датчик кислорода


Автор UusiAjaja - Собственная работа, CC0, Ссылка

Инфракрасные пульсоксиметры, обычно называемые кончиками пальцев или пальцевыми пульсоксиметрами, представляют собой кислородные датчики, которые измеряют количество кислорода в крови с помощью света. Чаще всего они используются в недорогих устройствах для измерения кончика пальца или мочки уха для измерения насыщения кислородом тела для домашнего использования в медицинских целях.

Для работы инфракрасный и красный свет проходят через тонкий слой кожи и измеряются фотодиодом. Поскольку длины волн двух источников света различаются, коэффициент поглощения света кожей пропорционален количеству оксигенированного гемоглобина в артериях.

Преимущества покупки инфракрасных датчиков кислорода связаны с тем, что они неинвазивны, экономичны, компактны и легко могут быстро определять низкий уровень кислорода в крови.Их обратная сторона - то, что некоторые из менее дорогих моделей не одобрены в качестве медицинских устройств из-за низкой точности и повторяемости.

6. Электрогальванический датчик

Электрогальванический датчик кислорода - это топливный элемент, основанный на окислении свинца, который дает электрический выходной сигнал, пропорциональный уровню кислорода внутри датчика. Он похож на электрохимический датчик в том, что он потребляет себя в течение нескольких месяцев, поскольку подвергается воздействию кислорода.

Поскольку гальванические датчики являются относительно недорогими и надежными устройствами, которые могут измерять уровень кислорода от 0 до 100%, они используются в качестве медицинских кислородных датчиков во многих больничных аппаратах ИВЛ, а также в оборудовании для подводного плавания с аквалангом.Обратной стороной электрогальванических кислородных датчиков, таких как медицинские кислородные ячейки, является то, что они обычно имеют срок службы, измеряемый месяцами. Эти датчики обычно имеют точность в пределах десятых долей процента от содержания кислорода.

7. Ультразвуковой датчик кислорода

Ультразвуковые датчики кислорода используют скорость звука для измерения количества кислорода в газовой или жидкой пробе. В жидкости датчики на входе и выходе измеряют разницу скоростей между высокочастотными звуковыми волнами. Изменение скорости пропорционально количеству кислорода в образце.В газах скорость звука меняется в зависимости от молекулярного состава газа. Это делает ультразвуковые датчики кислорода полезными для аппаратов ИВЛ для анестезии или генераторов кислорода, где выходной сигнал является известной концентрацией газообразного кислорода. Типичные области применения, требующие ультразвуковых методов измерения кислорода, - это больницы, анализ газов или приложения, в которых используются концентраторы кислорода или портативные генераторы кислорода.

8. Лазерный датчик кислорода

Датчики кислорода

с настраиваемым диодным лазером (TDL) основаны на спектральном анализе.Луч лазера на длине волны кислорода направляется через образец газа к фотоприемнику. Количество света, поглощаемого молекулами кислорода, пропорционально количеству молекул в образце.

Механизм лазерного датчика кислорода был создан для разработки анализаторов для измерения в реальном времени таких газов, как h30, h3S, CO2, Nh4 и C2h3 в газовых потоках. Многие датчики использовались в различных приложениях, таких как системы сжигания, электростанции, угольные печи и мусоросжигательные заводы.

Преимуществами лазерных датчиков кислорода являются их быстрое время отклика, точность в пределах десятых долей процента кислорода, отсутствие необходимости в калибровке и долгий срок службы. К их недостаткам в первую очередь относится их восприимчивость к перекрестной чувствительности от других газов.

9. Парамагнитный датчик кислорода

Парамагнитные датчики кислорода основаны на том факте, что молекулы кислорода притягиваются сильными магнитными полями. В некоторых конструкциях проба газа вводится в датчик и пропускается через магнитное поле.Скорость потока изменяется пропорционально уровню кислорода в газе. В разновидности этой конструкции кислород в магнитном поле создает физическую силу на стеклянных сферах, которые измеряются. Хотя это не распространенная технология датчиков, она может использоваться в приложениях управления промышленными процессами, где циркониевый кислородный датчик не может.

Дополнительные преимущества использования парамагнитного датчика кислорода заключаются в том, что датчики нечувствительны к механическим ударам, имеют высокую линейность и невероятную стабильность.Недостатком является подверженность перекрестной чувствительности от других газов.


Источники:

https://aoi-corp.com/articles/oxygen-sensor-types/

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/bies.201500002

https://o2sensors.com.au/static/what-is-oxygen-sensor

https://www.newswire.com/different-types-of-o2-sensors/23890

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4744989/

https: //www.systechillinois.com / en / support / technologies / paramagnetic-cells

http://vakratoond.com/instrumentation/paramintage-o2-oxygen-analyzer/

https://en.wikipedia.org/wiki/Electro-galvanic_oxygen_sensor

Изображение от pixabay

Типы кислородных датчиков

| Инструменты Alpha Omega

В современных анализаторах кислорода используется один из нескольких типов кислородных датчиков. Поскольку промышленные процессы требуют повышения точности и повторяемости измерений, пользователям также требуются анализаторы, требующие минимального обслуживания и калибровки.С этой целью пользователям анализаторов кислорода рекомендуется оценивать достоинства конкретного типа датчика кислорода в контексте приложения, для которого он предназначен. Универсального типа кислородного датчика не существует.

Краткий обзор различных датчиков кислорода в газовой фазе, представленный ниже, следует использовать вместе с информацией, полученной от производителей анализаторов кислорода. Эта комбинация поможет обеспечить выбор правильного типа датчика для рассматриваемого приложения.

  • Электрохимические кислородные датчики температуры окружающей среды
  • Парамагнитные датчики кислорода
  • Полярографические датчики кислорода
  • Датчики кислорода оксида циркония

Электрохимические датчики кислорода температуры окружающей среды

Электрохимический датчик температуры окружающей среды, часто называемый гальваническим датчиком, обычно представляет собой небольшое частично герметичное цилиндрическое устройство (диаметр 1-1 / 4 дюйма на высоту 0,75 дюйма), которое содержит два разнородных электрода, погруженных в водный электролит, обычно гидроксид калия.Когда молекулы кислорода диффундируют через полупроницаемую мембрану, установленную на одной стороне датчика, молекулы кислорода восстанавливаются на катоде с образованием положительно заряженного гидроксильного иона. Ион гидроксила мигрирует к аноду сенсора, где происходит реакция окисления. В результате реакции восстановления / окисления генерируется электрический ток, пропорциональный концентрации кислорода в анализируемом газе. Генерируемый ток измеряется и регулируется внешней электроникой и отображается на цифровом панельном измерителе в процентах или частях на миллион концентраций.Благодаря усовершенствованию механических конструкций, усовершенствованию материалов электродов и улучшенному составу электролитов гальванический датчик кислорода обеспечивает более длительный срок службы по сравнению с более ранними версиями и известен своей точностью как в процентном, так и в измеренном содержании кислорода диапазонах. Время отклика также было улучшено. Основным ограничением электрохимических датчиков температуры окружающей среды является их подверженность повреждению при использовании с пробами, содержащими кислые газы, такие как сероводород, хлористый водород, диоксид серы и т. Д.Если опасный газовый компонент не будет очищен перед анализом, его присутствие значительно сократит срок службы датчика. Гальванический датчик также подвержен избыточному давлению. Для применений, в которых давление пробы превышает 5 фунтов на квадратный дюйм, обычно рекомендуется использовать регулятор давления или регулирующий клапан.

Парамагнитные датчики кислорода

В этой категории преобладающим типом датчиков является магнитодинамический или "гантельный" тип конструкции. Кислород имеет относительно высокую магнитную восприимчивость по сравнению с другими газами, такими как азот, гелий, аргон и т. Д.и демонстрирует парамагнитное поведение. Парамагнитный датчик кислорода представляет собой контейнер цилиндрической формы, внутри которого находится небольшая стеклянная гантель. Гантель заполнена инертным газом, например азотом, и подвешена на тугой платиновой проволоке в неоднородном магнитном поле. Гантель предназначена для свободного перемещения, так как подвешена на проволоке. Когда проба газа, содержащего кислород, проходит через датчик, молекулы кислорода притягиваются к более сильному из двух магнитных полей.Это вызывает смещение гантели, что приводит к ее вращению. Прецизионная оптическая система, состоящая из источника света, фотодиода и схемы усилителя, используется для измерения степени вращения гантели. В некоторых конструкциях парамагнитных датчиков кислорода применяется противодействующий ток для восстановления нормального положения гантели. Ток, необходимый для поддержания гантели в нормальном состоянии, прямо пропорционален парциальному давлению кислорода и представлен в электронном виде в процентах кислорода.Существуют конструктивные вариации, связанные с различными производителями магнитодинамических парамагнитных датчиков кислорода. Кроме того, были разработаны другие типы датчиков, которые используют восприимчивость кислорода к магнитному полю, в том числе термомагнитные датчики или датчики "магнитного ветра" и магнитопневматические датчики. В целом, парамагнитные датчики кислорода обладают очень хорошими характеристиками времени отклика и не используют расходных деталей, что продлевает срок службы датчика при нормальных условиях. Он также обеспечивает отличную точность в диапазоне от 1% до 100% кислорода.Магнитодинамический датчик довольно хрупкий и чувствителен к вибрации и / или положению. Из-за потери чувствительности измерения, как правило, парамагнитный датчик кислорода не рекомендуется для измерения следовых количеств кислорода. Другие газы, обладающие магнитной восприимчивостью, могут приводить к значительным ошибкам измерения. Производители парамагнитных кислородных датчиков и анализаторов должны предоставить подробную информацию об этих мешающих газах.

Полярографические датчики кислорода

Полярографический датчик кислорода часто называют ячейкой Кларка [J.Л. Кларк (1822–1898)]. В сенсоре этого типа и анод (обычно серебро), и катод (обычно золото) погружены в водный электролит хлорида калия. Электроды отделены от образца полупроницаемой мембраной, которая обеспечивает механизм диффузии кислорода в датчик. Серебряный анод обычно имеет потенциал 0,8 В (напряжение поляризации) по отношению к золотому катоду. Молекулярный кислород потребляется электрохимически с сопутствующим прохождением электрического тока, прямо пропорционального концентрации кислорода в соответствии с законом Фарадея.Выходной ток, генерируемый датчиком, измеряется и усиливается электроникой, чтобы обеспечить измерение процента кислорода. Одним из преимуществ полярографического датчика кислорода является то, что в нерабочем состоянии электрод (анод) не расходуется. Срок хранения практически неограничен. Как и гальванический датчик кислорода, они не чувствительны к положению. Благодаря уникальной конструкции полярографического кислородного датчика этот датчик лучше всего подходит для измерения растворенного кислорода в жидкостях.Для измерения кислорода в газовой фазе полярографический датчик кислорода подходит только для измерения процентного уровня кислорода. Еще одним потенциальным недостатком является относительно высокая частота замены сенсора, равно как и проблема обслуживания мембраны сенсора и электролита.
Вариант полярографического датчика кислорода - это то, что некоторые производители называют неизрасходованным кулонометрическим датчиком, в котором два одинаковых электрода погружены в электролит, состоящий из гидроксида калия. Обычно внешняя ЭДС 1.На оба электрода подается 3 В постоянного тока, которые действуют как приводной механизм для реакции восстановления / окисления. Электрический ток, возникающий в результате этой реакции, прямо пропорционален концентрации кислорода в анализируемом газе. Как и в случае с другими типами датчиков, сигнал, полученный от датчика, перед отображением усиливается и кондиционируется. В отличие от обычного полярографического датчика кислорода, этот тип датчика может использоваться как для измерения процента, так и следовых количеств кислорода. Однако, в отличие от оксида циркония, один датчик не может использоваться для измерения как высоких процентных уровней, так и следовых концентраций кислорода.Одним из основных преимуществ этого типа датчика является его способность измерять содержание кислорода в миллиардных долях. Датчики чувствительны к положению, и затраты на замену довольно дороги, в некоторых случаях сопоставимые с затратами на весь анализатор другого типа. Они не рекомендуются для приложений, где концентрация кислорода превышает 25%.

Датчики кислорода оксида циркония

Этот тип сенсора иногда называют «высокотемпературным» электрохимическим сенсором, и он основан на принципе Нернста [W.Х. Нернст (1864-1941)]. В датчиках из оксида циркония используется твердотельный электролит, обычно изготовленный из оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия. Зонд из оксида циркония покрыт с противоположных сторон платиной, которая служит электродом датчика. Для правильной работы датчика из оксида циркония его необходимо нагреть примерно до 650 градусов по Цельсию. При этой температуре на молекулярной основе решетка циркония становится пористой, позволяя ионам кислорода перемещаться от более высокой концентрации кислорода к более низкой в ​​зависимости от парциального давления кислорода.Чтобы создать этот перепад парциального давления, один электрод обычно подвергается воздействию воздуха (20,9% кислорода), в то время как другой электрод подвергается воздействию измеряемого газа. Движение ионов кислорода через оксид циркония создает напряжение между двумя электродами, величина которого основана на разнице парциального давления кислорода, создаваемой эталонным газом и исследуемым газом. Датчик кислорода из оксида циркония демонстрирует отличные характеристики времени отклика. Еще одно преимущество состоит в том, что один и тот же датчик можно использовать для измерения 100% кислорода, а также его концентраций в миллиардных долях.Из-за высоких рабочих температур срок службы датчика может быть сокращен за счет включения / выключения. Коэффициенты расширения, связанные с материалами конструкции, таковы, что постоянный нагрев и охлаждение часто вызывает «усталость датчика». Основным ограничением кислородных датчиков из оксида циркония является их непригодность для измерения следовых количеств кислорода, когда в анализируемом газе присутствуют восстановительные газы (углеводороды любых видов, водород и оксид углерода). При рабочих температурах 650 градусов по Цельсию восстановительные газы вступают в реакцию с кислородом, потребляя его до измерения, что приводит к более низкому показанию кислорода, чем фактическое.Величина ошибки пропорциональна концентрации восстановительного газа. Датчики кислорода из оксида циркония являются «стандартом де-факто» для приложений контроля горения на месте.

Другие типы методов измерения кислорода находятся в стадии разработки и в некоторых случаях используются для конкретных целей. Они включают, помимо прочего, поляризацию люминесценции, оптико-химические датчики, лазерные газовые датчики и др. По мере дальнейшего развития и совершенствования этих методов они могут представлять собой жизнеспособные альтернативы основным типам датчиков кислорода, которые используются в настоящее время.

Детекторы кислорода (O2) | Продукты для управления вентиляцией, Швеция, AB

Детекторы кислорода (O2) используются для обнаружения кислорода в помещениях, где возможны изменения концентрации кислорода, например, в лабораториях, больницах, на предприятиях пищевой промышленности и т. Д.


Пределы аварийного сигнала по уменьшению концентрации газа устанавливаются на 18-19%.

Другие причины, по которым уровень кислорода может упасть, среди прочего:

• Сгорание того, что потребляет кислород
• Коррозия того, что снижает концентрацию кислорода
• Потребление кислорода из-за дыхания в плотных местах.

Проблемы обычно возникают в замкнутых пространствах, таких как резервуары, туннели и т. Д.

Нефтегазовая промышленность

Обычно закрытые помещения, такие как цистерны, контейнеры, понтоны, и т.д ..
коррозия могла способствовать снижению уровня кислорода до низких значений.

Рабочий, войдя в такую ​​зону, может немедленно умереть.

Поэтому важно сначала проверить концентрацию кислорода в отсеке. В некоторых случаях могут присутствовать другие газы, как токсичные, так и взрывоопасные.Поэтому может потребоваться переносной прибор, который измеряет несколько газов одновременно.

Перед тем, как войти, например, в резервуар, вы должны проверить концентрацию кислорода в резервуаре с помощью портативного детектора газа.

Подземный

В туннелях, таких как канализация и другие подземные сооружения, концентрация кислорода может падать по разным причинам. Кроме того, другие, как взрывоопасные, так и токсичные газы, могли образоваться в результате биологических реакций.

Например, метан (Ch5), сероводород (h3S), окись углерода (CO).

Подземный двигатель внутреннего сгорания может потреблять кислород и оставлять окись углерода.

Утечка различных газов, которые легче или тяжелее воздуха, может привести к накоплению в разных полостях. Если кто-то войдет в такую ​​полость, не проверив предварительно концентрацию газа с помощью инструмента, это может привести к немедленной смерти.

Размещение датчика (детектора) для контроля кислорода

Если вы хотите контролировать концентрацию кислорода в комнате, Важно помнить, какой газ может вытеснить кислород.

Примерами газов, которые могут вытеснять кислород, вызывая удушье, являются инертные газы, такие как азот (N), аргон, гелий, диоксид углерода, используемые в различных промышленных процессах, больницах и т. д.

Здесь важно отметить тот факт, что углекислый газ не только вытесняет кислород, но и сам токсичен.

Если есть утечка, например, криптона, который имеет более высокую плотность, чем воздух, и будет тонуть, датчик кислорода следует разместить ниже.Если должен вытекать газ с более низкой плотностью, чем воздух, например гелий, датчик кислорода следует разместить высоко.

Если кислород в комнате рискует быть потребленным в результате какой-либо формы горения, концентрация кислорода будет снижена по всей комнате, что означает, что размещение датчика здесь не так критично, как в приведенных выше примерах.

Высокая концентрация кислорода

Если концентрация кислорода в воздухе увеличивается, резко возрастает риск возгорания.Все горючие продукты будут намного более легковоспламеняющимися.

Вдыхание кислорода с высокой концентрацией со временем может быть вредным.
Предел аварийного сигнала установлен на 23% O2.


Детектор кислорода (O2) GO2 025

  • Выход 4-20 мА или 2-10 В постоянного тока
  • Источник питания 24 В постоянного тока
  • Диапазон измерения 0-25 об.%
  • Чувствительный элемент электрохимический

Подробнее о
Детектор кислорода (O2) GO2 025


Оптические датчики O2

Наши датчики кислорода охватывают диапазон измерений от 1 до 45 частей на миллион растворенного кислорода и даже измеряют сверхнизкие следы кислорода до 0.5 ppmv O 2 в газах. По сравнению с другими методами, оптические датчики O 2 не потребляют аналит во время измерений, что является важным преимуществом при измерениях в средах с низким содержанием кислорода. Все наши кислородные датчики предварительно откалиброваны и имеют штрих-код. Этот штрих-код можно сканировать с помощью более новых версий наших измерителей кислорода, в которые встроен считыватель штрих-кода. Данные датчика и калибровки могут быть переданы всего за несколько щелчков мышью, а многочисленные датчики могут быть калиброваны в кратчайшие сроки.

Волоконно-оптические датчики O 2 устойчивы к давлению, не имеют поляризации и, благодаря оптическому принципу измерения, не зависят от электромагнитных полей. Не нужно очищать мембраны или добавлять растворы электролитов. Бесконтактное измерение с помощью точечных датчиков кислорода или проточных ячеек открывает совершенно новые возможности для исследований и промышленности и позволяет осуществлять онлайн-мониторинг во многих приложениях, где раньше просто не существовало подходящего метода измерения кислорода.Поскольку нет необходимости в отборе проб, риск загрязнения сводится к минимуму. Кроме того, сигнал оптических датчиков кислорода не зависит от скорости потока пробы, и надежные результаты измерения могут быть получены в любой ситуации.

Основными преимуществами волоконно-оптических микродатчиков кислорода являются их высокое пространственное разрешение (<50 мкм) и быстрое время отклика (<3 сек.). Различные конструкции микродатчиков - от имплантируемых микродатчиков O 2 без покрытия, игольчатых до надежных профилирующих микродатчиков - позволяют проводить минимально инвазивные измерения кислорода в самых различных областях.

Прочные волоконно-оптические кислородные зонды с фитингами из нержавеющей стали обладают превосходной долговременной стабильностью. Они доступны в различных автоклавируемых версиях; эти оптические кислородные датчики выдерживают SIP и очистку на месте. Мы также предлагаем зонды растворенного кислорода для поточных измерений в трубах или мониторинга кислорода в стальных ферментерах, а также тонкие оптоволоконные погружные зонды O 2 для инвазивных измерений и быстрой оценки уровня кислорода даже в диапазоне следов кислорода.

Кроме того, мы предлагаем системы для двумерной кислородной визуализации. Оптические сенсоры O 2 из фольги различного размера можно размещать непосредственно на поверхности или поперечном сечении образца для анализа распределения кислорода и отслеживания развития градиента во времени. Оптическая визуализация O 2 может быть использована для самых разных целей - от мониторинга поступления кислорода в искусственно созданные ткани, исследований перфузии кожи до двумерной оценки концентраций O 2 в отложениях или почвах.
Просмотрите наши продукты и найдите оптический датчик кислорода для своего применения!

Медицинский датчик O2 | Оптический датчик кислорода

Медицинский датчик O2 | Оптический датчик кислорода | Производитель На главную / Оптические датчики кислорода / Медицинский датчик O2: LuminOx

Ищете датчики кислорода для вашего медицинского оборудования? Ознакомьтесь с нашим ассортиментом ЗДЕСЬ

Щелкните здесь, чтобы увидеть техническое описание >>

Низкая стоимость, низкое энергопотребление и длительный срок службы - вот что отличает оптические кислородные датчики LuminOx от других кислородных датчиков.

Семейство LuminOx, разработанное и изготовленное компанией SST, представляет собой серию калиброванных на заводе датчиков кислорода, которые измеряют уровень кислорода в окружающей среде с использованием оптической технологии на основе люминесценции. Определение содержания кислорода с помощью этого датчика позволяет рассчитать концентрацию кислорода.

Запатентованная технология позволяет SST производить датчик, который обеспечивает работу с низким энергопотреблением, но при этом предлагает гораздо более длительный срок службы, чем электрохимические и гальванические датчики.

Оптические датчики кислорода LuminOx имеют внутреннюю температурную компенсацию, поэтому заказчику не нужно учитывать это при разработке.Он также напрямую связывается с пользовательским UART, поэтому никаких схем формирования сигнала не требуется.

LuminOx - это полностью твердотельный датчик, не содержащий свинца или жидких электролитов. Таким образом, он на 100% соответствует требованиям RoHS. Он также практически не имеет перекрестной чувствительности, что позволяет использовать его в приложениях, где другие технологии ненадежны из-за особой смеси присутствующих газов.

LuminOx измеряет парциальное давление кислорода (ppO 2 ), которое вместе с температурой внутреннего датчика последовательно передается на главный микроконтроллер.LuminOx также доступен с внутренним датчиком атмосферного давления. Это позволяет рассчитать и передать концентрацию кислорода (% O 2 ), а также ppO 2 , температуру и барометрическое давление.

Руководство по нумерации деталей

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Напряжение питания (Вс) 5 В DC (4,5 В DC мин. –5,5 В DC макс.)
Ток питания
Тип выхода 3.Уровень 3 В TTL USART (допуск 5 В)
Рабочие температуры от -30 до + 60 ° C
Температура хранения от -30 до + 60 ° C
Влажность 0-99% Rh (без конденсации)
Диапазон барометрического давления 500-1200 мбар

ВЫХОДНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ

Диапазон кислорода 0-25%
Время отклика Т90
Точность & NBSP
& NBSP & NBSP & NBSP ppO₂
& NBSP & NBSP & NBSP температуры Индикация только
& NBSP & NBSP & NBSP давления ± 5mbar
& NBSP & NBSP & NBSP O₂ Определяется ppO₂ и точностью давления
Разрешение & nbsp 903 48
& nbsp & nbsp & nbsp ppO₂ 0.1mbar
& NBSP & NBSP & NBSP Температура 0,1 ° С
& NBSP & NBSP & NBSP давления 1mbar
& NBSP & NBSP & NBSP O₂ 0,01%
Lifetime > 5 лет

ГАБАРИТНЫЕ ЧЕРТЕЖИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ИНТЕРФЕЙС

3 Передача датчика UART * на 3 В
Штифт Обозначение
1 Vs (+ 5V)
2 GND (0V)
4 Приемник датчика UART на 3,3 В
  • Расширенный диапазон температур
  • Не требует обслуживания
  • Энергопотребление батареи
  • Нет необходимости в дополнительной электронике
  • Компактный размер
  • ПРЕИМУЩЕСТВА

    • Длительный срок службы, технология без истощения
    • Низкое энергопотребление
    • Высокая точность
    • Низкая стоимость
    • Соответствует RoHS
    • Не содержит опасных материалов
    • Доступна полная техническая поддержка и поддержка приложений

    Загрузки

    Загрузки

    Листы данных

    Оценочный комплект

    Руководство пользователя

    Примечания по применению

    3D-чертежи

    {{{ данные.Вариант.price_html}}}

    {{{data.variation.availability_html}}}

    Свяжитесь с нами

    Наши инженеры обладают более чем 60-летним опытом работы в сенсорной индустрии. Чтобы задать вопрос или получить ценовое предложение, свяжитесь с нами

    Датчик гальванической ячейки | КОРПОРАЦИЯ ГАСТЕК

    Этот датчик с гальваническим элементом, измеряющий концентрацию кислорода, используется с середины 1960-х годов для обнаружения (и предупреждения) дефицита кислорода во всех отраслях промышленности.

    • Никаких технических знаний не требуется
    • Компактный и легкий
    • Превосходная производительность с мгновенным измерением в реальном времени
    • Счетчик кислорода искробезопасного взрывозащищенного исполнения
    • Для работы датчика не требуется электричество
    • Недорогие кислородные счетчики стали реальностью

    конфигурация датчика

    Принцип измерения включает в себя металлический анод, растворимый в электролите, и катод из нерастворимого металла, которые погружены в электролит.Когда металл анода растворяется, он испускает электроны, которые достигают катода. В катоде кислород, проникающий через тонкую пленку мембраны, поглощает электроны, испускаемые анодом. Поток (ток) этого электрона пропорционален концентрации кислорода, проникающего через мембранную пленку, и концентрацию кислорода можно измерить с помощью измерителя. Поскольку реакция происходит спонтанно, этот тип датчика не требует источника питания.

    * Товар может не продаваться в зависимости от страны и региона.

    Сопутствующие товары

    Компания GASTEC предлагает широкий спектр типов датчиков, подходящих для различных типов кислородных счетчиков: жестко установленные, переносные или стационарные, работающие по принципу диффузии или всасывания.

    Вопросы о продукции

    Воспользуйтесь соответствующей ссылкой ниже, чтобы сделать запрос.

    Анализ оксида циркония на кислород

    Измерение газа с помощью циркониевого анализатора кислорода от Systech

    Анализатор кислорода из диоксида циркония подходит для измерения содержания кислорода в газе или смеси газов от ppm до%.Элемент из диоксида циркония представляет собой электрохимический гальванический элемент, в котором используется высокотемпературный керамический датчик, содержащий стабилизированный оксид циркония.

    Внутри прибора ячейка из диоксида циркония установлена ​​в печи с регулируемой температурой с необходимой электроникой для обработки сигнала от ячейки обнаружения. Обычно измерения отображаются непосредственно на цифровом дисплее в виде концентрации кислорода в диапазоне от 0,01 ppm до 100%.

    Теория, лежащая в основе циркониевого анализатора кислорода Systech

    Ячейка из диоксида циркония представляет собой высокотемпературный керамический датчик.Это электрохимический гальванический элемент, состоящий из двух электрически проводящих, химически инертных электродов, прикрепленных к каждой стороне трубки с твердым электролитом. Это схематично показано на Рисунке 1 ниже.

    Трубка полностью газонепроницаема и изготовлена ​​из керамики (стабилизированного оксида циркония), которая при рабочей температуре проводит электричество посредством ионов кислорода. (Примечание: в датчиках этого типа температура должна быть выше 450 ° C, прежде чем они станут проводниками электролита).Разность потенциалов на ячейке определяется уравнением Нернста.

    Где:

    E - разность потенциалов (вольт)
    R - газовая постоянная (8,314 Дж моль -1 K -1 )
    T - абсолютная температура (K)
    F - постоянная Фарадея (96484 кулонов моль - 1 )
    P 1 и P 2 - парциальные давления кислорода по обе стороны от циркониевой трубки

    Таким образом, уравнение Нернста можно свести к:

    Таким образом, если парциальное давление кислорода на одном из электродов известно и температура датчика регулируется, то измерение кислородом разности потенциалов между двумя электродами позволяет вычислить неизвестное парциальное давление.

    Примечание

    Парциальное давление газа равно молярной концентрации компонента в газовой смеси, умноженной на общее давление газовой смеси.

    PO 2 = CO 2 P 2

    где:

    PO 2 = Парциальное давление кислорода
    CO 2 = Молярная концентрация кислорода
    P 2 = Общее давление

    Пример

    Для атмосферного воздуха:

    CO 2 = 20.9%
    P 2 = 1 атмосфера

    PO 2 = (0,209 / 100) x 1

    PO 2 = 0,209 атмосферы

    Принцип работы

    Элемент из диоксида циркония, используемый Systech Illinois, изготовлен из оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, в виде керамики с пористыми платиновыми электродами. Эта ячейка показана на рисунке 1.

    Рисунок 1: Увеличенное изображение поперечного сечения подложки из диоксида циркония

    Молекулярный кислород ионизируется на пористых платиновых электродах.

    PtO → Pt + ½ O2
    ½ O2 + 2 e- → O2 -

    Платиновые электроды на каждой стороне ячейки обеспечивают каталитическую поверхность для изменения молекул кислорода, O 2 , чтобы ионы кислорода и ионы кислорода к молекулам кислорода. Молекулы кислорода на стороне высококонцентрированного эталонного газа ячейки приобретают электроны и становятся ионами, которые попадают в электролит. Одновременно на другом электроде ионы кислорода теряют электроны и высвобождаются с поверхности электрода в виде молекул кислорода.

    Содержание кислорода в этих газах и, следовательно, парциальные давления кислорода различны. Поэтому скорость, с которой ионы кислорода образуются и попадают в электролит из оксида циркония на каждом электроде, различается. Поскольку оксид циркония обеспечивает подвижность ионов кислорода, количество ионов, движущихся в каждом направлении через электролит, будет зависеть от скорости, с которой кислород ионизируется и поступает в электролит на каждом электроде. Механизм этого переноса ионов сложен, но известно, что он включает вакансии в решетке оксида циркония за счет легирования оксидом иттрия.

    Результатом миграции ионов кислорода через электролит является чистый поток ионов в одном направлении, зависящий от парциального давления кислорода на двух электродах. Например, в уравнении Нернста:

    Если P 1 > P 2 поток ионов будет от P 1 до P 2 , т. Е. Положительный ЭДС.
    Если P 1

    2 поток ионов будет от P 2 до P 1 , т. Е. Отрицательный E.М.Ф.
    Если P 1 = P 2 , чистый поток ионов не будет, т.е. нулевой ЭДС.

    В анализаторе диоксида циркония уравнение Нернста записывается

    В анализаторе диоксида циркония в качестве эталона используется воздух, постоянная концентрация кислорода 20,9%, а ячейка из диоксида циркония устанавливается внутри печи, температура которой регулируется на уровне 650 ° C (923 K).

    Таким образом, наше уравнение Нернста сокращается до:

    Анализатор диоксида циркония электронным способом рассчитывает парциальное давление кислорода и, следовательно, концентрацию кислорода в пробе газа с неизвестной концентрацией кислорода.Это достигается путем измерения потенциала E, возникающего на электродах циркониевой ячейки, замены E в уравнении Нернста и предотвращения каротажа для получения PO 2 . Выходной потенциал ячейки показан на рисунке 2.

    Рис. 2 График зависимости потенциала ячейки от концентрации кислорода в элементе из диоксида циркония.

    За счет защиты от записи уравнения выходной сигнал может отображаться непосредственно на цифровом считывающем устройстве в виде концентрации кислорода в ppm или%.

    Калибровка

    Поскольку прибор для измерения диоксида циркония использует абсолютный принцип измерения после сборки и калибровки на заводе, не требует дальнейшей заводской калибровки .

    Заводская калибровка состоит из калибровки электроники для приема входного милливольтного сигнала от ячейки детектирования и проверки правильности показаний прибора в воздухе, 20,9%. Затем прибор проверяется на правильность показаний содержания кислорода в азоте в ppm.

    Применение циркониевых анализаторов кислорода

    Анализаторы диоксида циркония могут использоваться для измерения кислорода на любом уровне от 0 до 100% в газах или газовых смесях.

    Единственным ограничением на использование прибора является то, что измеряемый газ не должен содержать горючие газы или какой-либо материал, который может отравить ячейку обнаружения оксида циркония.

    Любой горючий газ, например CO, h3, углеводороды, такие как метан, в анализируемом газе, поступающем в прибор, будут соединяться с любым кислородом в анализируемом газе в печи из-за высокой температуры, при которой поддерживается печь.Это фактически снизит количество кислорода в анализируемом газе и приведет к тому, что прибор будет давать неверные низкие показания.

    Материалы, отравляющие ячейку обнаружения:

    • галогены например Хлор
    • Галогенированные углеводороды напр. Метилхлорид
    • Серосодержащие соединения, например Сероводород
    • Свинецсодержащие соединения, например Сульфид свинца

    Газы или газовые смеси, содержащие любое из вышеперечисленных, не подходят для определения содержания кислорода с помощью анализатора кислорода циркониевого типа.

    Анализаторы ZR800 используются производителями промышленных газов, потребителями промышленных газов и компаниями по упаковке пищевых продуктов:

    Приложение Использует

    Производители газа

    для обеспечения качества продукции путем измерения содержания кислорода или контроля чистоты кислорода.

    Пользователи газа

    для обеспечения надежности подушек инертного газа.
    для обеспечения качества газов, используемых в качестве производственных материалов в химической промышленности.

    Пищевая упаковка

    для обеспечения надлежащего уровня кислорода в упаковках, содержащих измененную или контролируемую атмосферу

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    2019 © Все права защищены.