حسگرهای اکسیژن

خلوص سنج اکسیژن یا آنالایزر اکسیژن ابزاری برای اندازه‌ گیری غلظت اکسیژن است. حسگرهای اکسیژن خلوص سنج برای بررسی غلظت اکسیژن در مواردی که در محدوده های معین لازم است استفاده می شود.

خلوص سنج اکسیژن معمولا دارای یک حسگر اکسیژن است. معمولا این حسگر جریان الکتریکی تولید می کند که متناسب با سطح اکسیژنی است که در اطراف آن است. حسگرهای متعددی برای تشخیص و پایش مداوم سطح اکسیژن در دسترس هستند. هر حسگر دارای محدودیتی بوده و در کاربردهای خاص مطلوب تر هستند. برخی از این حسگرها شامل الکتروشیمیایی، التراسونیک، اکسید زیرکونیوم، پارامغناطیس و نوری هستند. محدوده اندازه گیری اغلب حسگرها بین ۰ تا ۲۵ درصد است. برخی از آنها اندازه گیری تا محدوده ۱۰۰ درصد را پوشش می دهند. در کاربردهای بالینی و پزشکی خلوص اکسیژن در محدوده ۲۱ تا نزدیک ۱۰۰ درصد لازم است.

حسگرهای اکسیژن اکسید زیرکونیوم

زیرکونیا در دمای بالا رسانای اکسیژن است. لذا حسگرهای زیرکونیا مجهز به المنت حرارتی هستند تا در دمای حدود 700 درجه سانتیگراد غلظت اکسیژن را اندازه گیری کنند.

کاربردها

این حسگرها بیشتر در صنایع اتومبیل سازی برای کنترل نسبت سوخت و هوا مورد استفاده قرار می گیرند. در موارد صنعتی مثل تعیین کمیت اکسیژن در ذغال سنگ، نفت و گاز نیز از این حسگر استفاده می شود.

مزایا

این حسگرها قوی و پایدار بوده و بیش از ۱۰ سال عمر می کنند.

محدوده اندازه گیری آنها گسترده بوده بعضی از آنها محدوده  ۰.۵ تا ۱۰۰ درصد را اندازه می گیرند.

معایب

برای اندازه گیری در گازهای قابل اشتعال قابل استفاده نیست.

برای اندازه گیری در حد ppm قابل استفاده نیست.

حسگرهای اکسیژن التراسونیک 

حسگر التراسونیک از تغییرات سرعت صوت در مخلوط گازی و تخمین وزن مولکولی اکسیژن در اندازه گیری استفاده می کند. با این اثر در محیط های دو گازی مثل هوا می توان خلوص اکسیژن را با دقت مناسب و با پاسخ زمانی بالا اندازه گرفت.

کاربردها

این روش در کاربردهای بالینی و اکسیژن تراپی پزشکی کاربرد دارد. در مراکز درمانی و مصارف خانگی برای درمان بیماران که نیاز به جابجایی راحت و دقت بالا دارد مناسب است.

مزایا

قیمت پایین و عمر بالا.

عدم نیاز به کالیبراسیون یا مواد مصرفی

سرعت اندازه گیری بالا ایده ال برای محیط های درمانی

معایب

مخصوص محیط های دو گازی مثل هوا است.

حسگرهای اکسیژن الکتروشیمیایی

حسگر الکتروشیمیایی شبیه باتری عمل می کند و متشکل از کاتد، آند و الکترولیت است. در این روش در طی یک واکنش شیمیایی درون سنسور  متناسب با سطح اکسیژن خروجی الکتریکی ایجاد می شود. جریان خروجی این حسگر متناسب با غلظت اکسیژن است.

کاربرد

کاربرد این روش در اندازه گیری های موقت مثل اندازه گیری غلظت اکسیژن و غواصی زیر آب است.

مزایا

در غلظت کم اکسیژن بسیار دقیق است

اندازه کوچک و هزینه اولیه کم دارد

معایب

عمر سنسور کوتاه و تا 18 ماه است و هزینه بلند مدت زیادی دارد.

کالیبراسیون مکرر لازم است.

باید در محیط های خشک و خنک نگهداری شود.

حسگرهای پارامغناطیس

حسگرهای پارامغناطیس از جاذبه طبیعی مولکول های اکسیژن به سمت میدان های مغناطیسی قوی بهره می برند. در سنسور پارامغناطیس هنگامی که اکسیژن از ناحیه مغناطیسی عبور می کند، به سمت میدان مغناطیسی جذب می شود. به این ترتیب دبی در ناحیه مغناطیسی بسته به غلظت اکسیژن افزایش می یابد.

کاربرد

این روش برای آزمایشگاه های مرجع یا اتاق های تمیز مناسب است.

مزایا

هیچ ماده مصرفی در سنسور وجود ندارد.

می تواند مخلوط گازهای قابل اشتعال و خورنده را نیز اندازه گیری کند.

معایب

مستعد گرد و غبار، خاک و خوردگی است.

حسگرهای نوری

آنالایزرهای اکسیژن نوری از یک فیبر نوری پوشیده شده با ماده شیمیایی برای تشخیص غلظت اکسیژن استفاده می کنند. در مجاورت اکسیژن نور لیزر برانگیخته شده، درخشان می شود.

کاربردها

کاربرد این روش در  تشخیص های چند گانه و آزمایشگاه های مرجع است.

مزایا

این سنسور قوی و پایدار با بیش از 10 سال عمر است.

تداخل محدود از گازهای دیگر در آن وجود دارد.

معایب

هزینه اولیه بالا است.

لازم است سالانه سنسور بازرسی شود.