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新型氧氣傳感器在節(jié)能減排領(lǐng)域中的應(yīng)用 傳感器技術(shù)指標

時間:2020-07-29    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
隨著全球工業(yè)化的發(fā)展,化石能源在大量消耗的同時,也給環(huán)境帶來了不小的影響。在國務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》中,國家對重點行業(yè)、重點領(lǐng)域的節(jié)能減排措施和目標進行了細化和量化。在此前提下,與煙氣排放、燃燒效率監(jiān)控相關(guān)的排放監(jiān)測儀器、儀表市場將迎來爆發(fā)式增長。為適應(yīng)中國市場的業(yè)務(wù)需求和發(fā)展趨勢,英國城市技術(shù)公司于2012年底發(fā)布了一款專為煙氣分析而設(shè)計的長效無鉛氧傳感器——4OXeco LP。

傳統(tǒng)含鉛氧氣傳感器

傳統(tǒng)用于排放氣體檢測的氧氣傳感器可認為是二電極的金屬-空氣型電池,它由空氣陰極,鉛陽極和堿性電解液組成。陰極是涂有活性催化劑的一片聚四氟乙烯(PTFE)薄膜,陽極是一個鉛塊,它們被包裹在一個金屬或塑料的密封容器中??諝馔ㄟ^頂部的毛細管進入傳感器,陰陽極通過電流收集導(dǎo)線與傳感器的兩個引腳相連,如圖1所示:

當(dāng)氧氣到達工作電極時,發(fā)生還原反應(yīng):

產(chǎn)生的氫氧根(OH-)通過電解液到達鉛電極,鉛電極發(fā)生氧化反應(yīng):

通過外接一只已知電阻將電流轉(zhuǎn)換成電壓,就可以計算出氧氣的濃度。

含鉛氧氣傳感器雖說已經(jīng)有三十多年的歷史,但也存在其局限性:

(1) 燃燒產(chǎn)物影響使用壽命。燃燒產(chǎn)物一般都含二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NO X)和二氧化硫(SO2)等酸性氣體。而傳感器內(nèi)部為堿液,使用時間長之后,堿液PH值下降,燃料鉛也會加速消耗,從而縮短傳感器壽命。

(2) 不符合無鉛要求。含鉛的傳感器現(xiàn)在雖有RoHS和WEEE的豁免權(quán),但無鉛傳感器將逐漸取代含鉛的傳感器,已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)保大趨勢。

(3) 重量大,體積大。為延長傳感器壽命,需要多增加鉛的重量。

長效無鉛氧氣傳感器技術(shù)特點

針對含鉛氧氣傳感器的缺點,第二代三電極長壽命無鉛氧氣傳感器4OXeco LP應(yīng)運而生?!癳co”意味著“經(jīng)濟”,而“LP”意思是“低功耗”。

首先,從工作原理上看,氧氣在4OXeco LP的工作電極上發(fā)生還原反應(yīng):

然后,在對電極上,水發(fā)生氧化反應(yīng)并重新生成氧氣:

因為工作原理的差別,長壽命無鉛氧氣傳感器的優(yōu)點總結(jié)如下:

(1) 壽命長。整個反應(yīng)中,高活性的電極只起到了催化氧化或還原的作用,沒有任何的消耗,這樣就避免了傳統(tǒng)鉛氧傳感器的陽極電極燃料耗盡的問題。4OXeco LP獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計極好地控制了傳感器內(nèi)部電解液的揮發(fā),因此它的使用壽命也大大超過傳統(tǒng)的氧氣傳感器。在0℃-60℃的溫度范圍及40% - 75%相對濕度范圍內(nèi),這款傳感器使用壽命可以超過5年。

(2) 抗酸性氣體。4OXeco LP內(nèi)部采用的是酸性電解液,能有效避免天然氣、石油、木材、生物質(zhì)等多類型燃料燃燒產(chǎn)生的酸性氣體的干擾,保證傳感器在各種燃料使用環(huán)境中的適用性。

(3) 重量輕。排放領(lǐng)域用的含鉛氧氣傳感器,例如5FO,重量為44g;而4OXeco LP只有5g,重量優(yōu)勢明顯。為研制體積小、重量輕的燃燒效率表提供了必要條件。

(4) 有認證。4OXeco LP已經(jīng)使用在德國某知名品牌手持儀表中,并獲得了TüV認證,執(zhí)行標準為EN50379-2,而且在質(zhì)保期內(nèi)失效率小于1%。

(5) 符合RoHS和WEEE要求。4OXeco LP不含鉛,這為儀表通過RoHS和WEEE認證提供了可能。

(6) 技術(shù)文檔齊全。我們能夠為用戶提供傳感器特性文檔、操作原理和參考電路,為客戶的應(yīng)用保駕護航。

長效無鉛氧氣傳感器


三電極氧氣傳感器的應(yīng)用電路和普通帶偏壓的電化學(xué)傳感器基本一致,最大的差別為偏壓的差別。參照圖4,電路的具體分析如下:

(1) SEN電壓比REF低600mV,精度要求為±10mV。

(2) 偏壓的提供需要用基準電壓芯片分壓,并配上合適的濾波電容。

(3) 運放盡量采用軌到軌(Rail to Rail)輸入和輸出的精密運放。靜態(tài)電流量好能小于10uA,主要是為了延長電池的工作時間。

(4) 傳感器電流是從SEN往外流,Vout隨氧氣濃度增加而下降。

(5) 在儀表不使用的時候,D1、IC1和IC2盡量不要斷電,因為4OXeco LP信號完全平衡需要45分鐘以上。

(6) 用戶如果覺得正負電源供電比較麻煩,可以聯(lián)系我代表處,我們可以為您提供單電源供電的電路。

(7) 前放電路要盡量靠近傳感器,可以最大程度地減小電磁干擾,并提高信噪比。

(8) 如果要設(shè)計本質(zhì)安全電路,各電子元件的表面積和熱阻需要詳細計算。

市場應(yīng)用

4OXeco LP的應(yīng)用歷史可追溯到2010年,Citytech為德國某知名公司定制該產(chǎn)品,將其成功應(yīng)用于煙氣分析儀中,并獲得了TüV認證。該傳感器以小型化、抗酸性氣體干擾以及長壽命等特點,受到了終端客戶的好評。目前,國內(nèi)外各大煙氣分析儀生產(chǎn)商先后試用了4OXeco LP,測試數(shù)據(jù)令人非常滿意,預(yù)計今年下半年將大量投產(chǎn)使用。

根據(jù)4OXeco LP的特點,具體應(yīng)用如下:

(1) 在線煙氣分析表。目前國內(nèi)多使用氧化鋯或分壓式鉛氧傳感器在線監(jiān)測氧氣,后者的理論壽命近5年,但是受到進氣的溫濕度變化影響,壽命往往只能達到一年左右,而且其抵抗高濃度酸性氣體干擾的能力偏弱,局限了用戶的應(yīng)用范圍。4OXeco LP不受進氣的溫濕度影響,可在高濃度酸性氣體干擾的情況下,穩(wěn)定工作5年,同時可以為用戶節(jié)省一大筆由于質(zhì)保期內(nèi)傳感器失效而付出的維護費用(產(chǎn)品更換和差旅)。我們預(yù)計中國市場該產(chǎn)品的年容量為4-5千只,并保持15%-20%的年增長率。

(2) 燃燒效率分析表。目前燃燒效率分析表多用于工業(yè)鍋爐燃燒效率分析,但是隨著民用鍋爐逐步進入家庭,特別是冷凝式鍋爐的成功應(yīng)用,家庭取暖市場將有爆發(fā)式的增長,燃燒效率分析表市場需求將會逐步擴大,監(jiān)測機制更加完善,鍋爐生產(chǎn)廠以及維護單位都需要配備分析表,我們預(yù)計中國市場該產(chǎn)品的年容量為4-5千只,保持20%-25%的年增長率。

(3) 煙氣分析儀。國內(nèi)的煙氣分析儀多為箱式結(jié)構(gòu),內(nèi)部采用鉛氧傳感器和尺寸頗大的3系列毒氣傳感器,我們可以提供4OXeco LP和5系列毒氣傳感器予以替代,方便儀器生產(chǎn)商將產(chǎn)品往輕、薄、短、小方向發(fā)展。

結(jié)語

“十二五”時期,我國節(jié)能減排形勢嚴峻,但同時也為相關(guān)的儀表提供了巨大的商機。英國城市技術(shù)公司將堅定不移地推動技術(shù)創(chuàng)新,恪守六西格瑪制造理念,4OXeco LP的推出即是我們技術(shù)創(chuàng)新和制造理念的完美詮釋。我們還將一如既往地為客戶提供符合嚴格質(zhì)量標準的產(chǎn)品和準確、可靠的氣體探測解決方案,以完美實現(xiàn)節(jié)能減排這一大目標下的各種客戶的具體需求。

壓力傳感器,顧名思義是一款與壓力相掛鉤的儀器,一般壓力傳感器能感受壓力信號,并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。一般壓力傳感器的工作原理相應(yīng)的便要根據(jù)不同類型的壓力傳感器進行分析,以下選擇了一些常用的壓力傳感器原理及其應(yīng)用。
 

  1.壓阻式壓力傳感器:電阻應(yīng)變片是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分。金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象,俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。

 

  2.陶瓷壓力傳感器:陶瓷壓力傳感器是基于壓阻效應(yīng),壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產(chǎn)生微小的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接成一個惠斯通電橋,由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng),使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號。

 

  3.擴散硅壓力傳感器:擴散硅壓力傳感器工作原理也是基于壓阻效應(yīng),利用壓阻效應(yīng)原理,被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上,使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移,使傳感器的電阻值發(fā)生變化,利用電子線路檢測這一變化,并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標準測量信號。

 

  4.藍寶石壓力傳感器:利用應(yīng)變電阻式工作原理,采用硅-藍寶石作為半導(dǎo)體敏感元件,具有的計量特性。因此,利用硅-藍寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件,對溫度變化不敏感,即使在高溫條件下,也有著很好的工作特性;藍寶石的抗輻射特性極強。

 

  5.壓電式壓力傳感器:壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理,壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量,因為經(jīng)過外力作用后的電荷,只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的,所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。

 

  因為壓力傳感器的類型較多,因此上述壓力傳感器原理及應(yīng)用的歸納并不全面,想要了解更多的壓力傳感器原理,建議查閱相關(guān)對應(yīng)的說明資料以及咨詢專業(yè)的從業(yè)人員。


HN60型霍爾轉(zhuǎn)速傳感器采用霍爾效應(yīng)原理,當(dāng)金屬齒經(jīng)過霍爾傳感器前端時,引起磁場變化,霍爾元件檢測到磁場變化,并轉(zhuǎn)換成一個交變電信號,傳感器內(nèi)置電路對該信號進行放大、整形,輸出良好的矩形脈沖信號,測量頻率范圍更寬,可以測量0轉(zhuǎn)速,輸出信號也更穩(wěn)定,并且安裝簡單,廣泛應(yīng)用于車輛,電機,風(fēng)機,汽輪機的轉(zhuǎn)速測量。

技術(shù)參數(shù):

1 工作電壓:DC5~30V

2 測量范圍:0~20KHz

3 測速齒輪形式:模數(shù)1 ~ 3(漸開線齒輪)

4 輸出信號:方波,其峰峰值約等于工作電源電壓幅度,與轉(zhuǎn)速無關(guān)

5 工作溫度:-30 ~+120℃

6 螺紋規(guī)格:M16×1×80mm或M12×1×80mm (可以定做)

7 安裝間隙:1~5mm

8 重 量:約100 g
 

一、概述:      XS12JK系列磁電轉(zhuǎn)速傳感器,

能將轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)換成電信號供計數(shù)器計數(shù),

只要非接觸就能測量各種導(dǎo)磁材料如:如齒輪、葉輪、帶孔(或槽、螺釘)圓盤的轉(zhuǎn)速及線速度。

      一:傳感器具有:體積小、結(jié)實可靠、壽命長、不需電源和潤滑油等優(yōu)點,與一般二次儀表均可配用。 

    二、技術(shù)參數(shù):1、 輸出波形:近似正弦波(≥50r/min時)

                            2、 輸出信號幅值:50r/min時≥300mv 傳感器

                                 鐵芯和被測齒輪齒頂間隙 δ=0.5~1.2mm                 被測齒輪模數(shù)m=2                                                  

齒輪  Z = 60                                          

材料  電工鋼  信號幅值大小,與轉(zhuǎn)速成正比,與鐵芯和齒頂間隙的大小成反比。

3、 測量范圍:50~5000Hz4、 使用時間:連續(xù)使用

5、 工作環(huán)境:溫度 -20~+60℃   -20~+160℃(特殊定做

)6、 輸出形式:X12K4P四芯插頭

7、 外形尺寸:外徑M16×1 ; M18×1.5總長80mm,可根據(jù)要求需定做。

8、 重量:約120g(不計輸出導(dǎo)線) 三、外形圖: 四、使用注意事項:1、安裝時傳感器外殼M16×1螺紋不得損傷,六角螺母旋轉(zhuǎn)應(yīng)自   如,六角螺母并緊后,不得有松動現(xiàn)象。2、安裝時應(yīng)以被測齒輪不與傳感器接觸為宜。并希望能盡量減少間隙δ以提高輸出信號幅值。 五、單機成套:
         1、XS12JK 磁電轉(zhuǎn)速傳感器            1只
         2、X12K4P插頭                   1只         3、說明書                 1份
         4、合格證                   1份   

 SZC-04 系列智能轉(zhuǎn)速表,SZC-04F 系列智能轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)速表,DZC-02A型轉(zhuǎn)速表
     
     HZD-8500/C/D汽輪機監(jiān)控保護裝置,HZD-RSDC型超速保護裝置,8500B旋轉(zhuǎn)機械監(jiān)測保護系統(tǒng),HZW型軸向位移監(jiān)控儀,HZW-Z型智能脹差監(jiān)控儀,HZS-04N型智能轉(zhuǎn)速表

 

ZH2051可編程轉(zhuǎn)速撞擊子監(jiān)視儀儀表ZH2052可編程轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀儀表ZH2054可編程零轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀儀表ZH2056可編程反轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀儀表ZH2062可編程偏心監(jiān)視儀儀表ZH2072可編程位移監(jiān)視儀儀表
BSQ系列變送器簡介BSQ001電源變換器BSQ011系列振動變送器BSQ021系列軸振動變送器BSQ031系列軸向位移變送器BSQ051系列轉(zhuǎn)速變送器BSQ073系列行程變送器BS系列安裝盒
YZHS/YZHV/YZH-S/YZH-V系列一體化振動位變送器YZH-B一體化振動變送器YZH-K型系列電子振動開關(guān)ZDT-2便攜式振動校驗臺ZST-1轉(zhuǎn)速校驗臺8400系列靜態(tài)校驗儀儀表ZY-350動態(tài)校驗儀儀表
DWQZ系列電渦流傳感器SZ-4型磁電式速度傳感器SZ-6(C)型磁電式速度傳感器SZ-6B型磁電式速度傳感器SZ-6i型防爆磁電式速度傳感器ZHS-9/ZHV-9一體化超低頻振動位移傳感器SMCB-01/02磁敏式測速傳感器SZCB系列磁阻式霍爾齒輪轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器TD系列LVDT傳感器UT-81系列LVDT傳感器B49(UHZ)系列磁翻柱液位傳感器SZCB-01i型防爆磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器SZ-6i型防爆磁電式速度傳感器TD-1i型LVDT傳感器霍爾齒輪轉(zhuǎn)速傳感器

CWY-DO電渦流傳感器探頭前置器CWY-DO810030電渦流傳感器延長電纜TRLS-9低頻振動速度傳感器TRLV-9200振動速度傳感器TRLV-9268振動速度傳感器TRLV-8振動速度傳感器GA-GT-61加速度傳感器 



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