电化学氧分析仪阅读：31

　　电化学氧分析仪的核心是电化学氧气传感器，通常为燃料电池型或原电池型传感器。

　　一、基本结构

　　1.阴极：通常为贵金属（如金、铂）。

　　2.阳极：通常为铅（Pb）或银（Ag）等活性金属。

　　3.电解液：可以是液体（如KOH溶液）或固体聚合物。

　　4.透气膜：允许氧气扩散进入传感器，但阻止电解液泄漏。

　　二、工作过程

　　1.待测气体中的氧气通过透气膜扩散进入传感器。

　　2.氧气在阴极被还原：O?+2H?O+4e?→4OH?（碱性电解液中）。

　　3.在阳极，金属被氧化：2Pb+4OH?→2PbO+2H?O+4e?（以铅阳极为例）。

　　4.这个氧化还原反应产生电流，电流大小与扩散进入传感器的氧气量成正比。

　　5.仪器测量该电流，并通过校准曲线将其转换为氧气体积浓度（%vol或ppm）。

　　一、主要优点

　　1.成本低：

　　相比于顺磁、激光或氧化锆氧分析仪，电化学传感器的制造成本和整机价格通常更低，适合预算有限的应用。

　　2.功耗低：

　　传感器本身是自供电的（原电池原理），无需外部电源驱动反应，因此整机功耗非常低，非常适合便携式和手持式设备，可长时间使用电池供电。

　　3.响应速度快：

　　通常能在几秒到几十秒内达到稳定读数（T90<30秒），能够快速反映氧浓度变化。

　　4.操作简单：

　　结构相对简单，易于操作和维护，适合现场快速检测。

　　5.测量范围广：

　　可覆盖从ppm级（如0-1000ppm）到100%氧气的测量范围，具体取决于传感器类型。

　　6.无需载气：

　　与色谱法不同，电化学法不需要额外的载气，使用更方便。

　　二、主要缺点

　　1.传感器寿命有限：

　　这是最显著的缺点。传感器中的阳极材料（如铅）在反应中会被消耗，且电解液可能干涸或污染。典型寿命为1-3年，即使不使用也会自然老化，需要定期更换。

　　2.易受干扰气体影响：

　　某些气体（如CO?、SO?、H?S、Cl?、酸性气体）可能与电解液反应，改变其pH值或毒化电极，导致读数漂移、响应变慢甚至永久损坏传感器。

　　3.温度和压力敏感：

　　扩散速率和电化学反应速率受温度影响显著，通常需要温度补偿。气压变化也会影响氧气分压，从而影响读数，在高海拔或压力波动环境中需注意。

　　4.线性度和精度相对较低：

　　虽然能满足多数应用，但其精度和长期稳定性通常不如顺磁或激光分析仪，尤其是在低浓度测量时。

　　5.需要定期校准：

　　由于传感器会老化，输出信号会漂移，因此必须定期（如每3-6个月）使用标准气体进行校准，以保证测量准确性。

　　6.响应时间受扩散限制：

　　氧气需要通过透气膜扩散，这限制了其最大响应速度，不适合需要毫秒级响应的超高速测量。

　　7.不能测量惰性气体中的氧气（某些类型）：

　　部分电化学传感器在纯惰性气体基底中可能性能不佳或寿命缩短。

　　一、明确测量需求

　　1.测量范围：根据待测气体中氧气的预期浓度范围选择。如检测微量氧（如0-1000ppm），需选微量氧分析仪；正常空气中氧含量（0-25%VOL或0-30%VOL），常量氧分析仪即可；测量高纯氧（如0-100%VOL），则需用高纯氧分析仪。

　　2.测量精度：根据应用场景对精度的要求选择。如半导体制造、食品包装等对精度要求高的领域，需选择精度可达±1%FS或更高的分析仪；一般工业监测或环境监测，精度在±2%FS-±5%FS的分析仪即可满足需求。

　　3.响应时间：对于需要实时监测氧气浓度变化的场景，如化工生产过程控制，应选择响应时间短的分析仪，通常要求在几秒到几十秒内能够给出稳定读数。

　　二、关注性能指标

　　1.长期稳定性：选择年漂移量小的分析仪，如年漂移量<±0.5%FS的型号，以保证长期测量的准确性，并了解其校准周期和校准方法。

　　2.输出信号与通信方式：根据后续数据处理和控制系统的要求，选择合适的输出信号类型，如模拟量输出（4-20mA、0-5V）或数字量输出（RS485、HART等），以及是否支持常用的通信协议（如ModbusTCP、ProfibusDP）。

　　三、考虑使用环境

　　1.温度和湿度：了解分析仪能够适应的温度和湿度范围，确保其在实际工作环境中能正常运行。如在高温环境下，需选择耐温性能好的型号；在潮湿环境中，要考虑仪器的防潮、防水性能。

　　2.压力条件：如果是在高压或低压环境下使用，如在化工高压反应釜或真空系统中，需要选择能适应相应压力范围的氧分析仪。

　　3.防爆要求：在易燃、易爆的危险场所，如石油化工车间、煤矿井下等，必须选择具有防爆功能的氧分析仪，其防爆等级应符合相关标准和规范。

　　四、评估维护成本

　　1.传感器寿命：电化学传感器有一定的使用寿命，不同品牌和型号的传感器寿命不同，一般为1-3年，选择传感器寿命长的分析仪可降低更换成本。

　　2.维护难度：考虑仪器的维护是否方便，如是否易于更换传感器、电解液，是否需要专业工具和技能等。一些仪器具有自动校准、自清洁等功能，可以减少维护工作量。

　　五、选择可靠品牌和型号

　　1.品牌信誉：选择信誉好的品牌，这些品牌通常拥有更成熟的技术和更完善的售后服务体系，如东日瀛能等。

　　2.用户评价：了解其他用户对该品牌和型号的使用评价和反馈，可以通过网络搜索、行业论坛、咨询其他用户等方式获取相关信息，以便更全面地了解仪器的性能和优缺点。

　　六、考虑附加功能

　　1.数据记录与存储：如果需要对测量数据进行追溯和分析，可选择具有数据记录和存储功能的分析仪，其存储容量和数据导出方式也需要关注。

　　2.报警功能：对于需要实时监测氧气浓度，防止浓度异常的场景，具有报警功能的分析仪可在氧气浓度超过预设阈值时及时发出报警信号，提醒操作人员采取措施。

　　1.工业安全：有限空间（如储罐、下水道）进入前的氧气浓度检测（缺氧/富氧报警）。

　　2.环境监测：烟道气、燃烧效率分析（锅炉、焚烧炉）中的氧含量测量。

　　3.医疗：呼吸机、麻醉机、氧气浓缩器中的氧浓度监控。

　　4.食品包装：顶空分析，检测包装内残氧量以保证食品保鲜。

　　5.航空航天：机舱、宇航服内的氧气监测。

　　6.实验室：常规气体分析、过程研究。