1. 引言

在工業(yè)安全領(lǐng)域，特別是受限空間或緊急情況下，可靠地測量氧氣濃度并預(yù)警異常狀況至關(guān)重要。作業(yè)和救援人員面臨的主要風(fēng)險是窒息，這通常是由于氧氣被置換、燃燒、氧化或其他化學(xué)過程消耗所致。

自 20 世紀(jì) 70 年代末以來，基于可消耗鉛陽極的電化學(xué)傳感器已成為大多數(shù)應(yīng)用的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。這是一種經(jīng)過驗(yàn)證的方法，在大多數(shù)環(huán)境中基于原電池原理可靠工作，但它也存在局限性。

2. 傳統(tǒng)鉛基氧傳感器面臨的挑戰(zhàn)

2.1 挑戰(zhàn)一：極端的溫度和濕度

與固體電解質(zhì)傳感器不同，鉛基傳感器中的水性電解質(zhì)會根據(jù)環(huán)境溫濕度從空氣中吸收水分或向空氣中流失水分。

濕度過低：會降低響應(yīng)時間或靈敏度等重要操作參數(shù)。

濕度過高：一旦傳感器內(nèi)部整個自由空間被水填滿，將導(dǎo)致傳感器故障。

壽命預(yù)測示意圖分析：

手冊中的示意圖顯示了溫度、相對濕度與鉛基傳感器預(yù)期壽命之間的相關(guān)性。

在環(huán)境相對濕度達(dá)到約 70% 以下時，環(huán)境溫度是決定傳感器壽命的關(guān)鍵因素。

超過此濕度點(diǎn)，傳感器的使用壽命將不成比例地依賴于空氣濕度。

2.2 挑戰(zhàn)二：滿足排氣要求

傳統(tǒng) GfG 鉛基傳感器采用單一氣體通道設(shè)計(jì)，位于傳感電極正上方。這種設(shè)計(jì)在實(shí)踐中面臨挑戰(zhàn)：當(dāng)傳感器經(jīng)歷溫度或壓力瞬變時，內(nèi)部電池體積與外部環(huán)境之間會產(chǎn)生壓力差，導(dǎo)致：

不期望的輸出"毛刺"。

在極少數(shù)情況下，可能導(dǎo)致電解質(zhì)泄漏。

GfG 解決方案：

GfG 在其鉛基解決方案的傳感器外殼底部增加了第二個排氣口。通過采用一種新型的銀含量達(dá) 85% 的導(dǎo)電粘合劑，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)和制造工藝的改進(jìn)。該粘合劑既能提供良好的導(dǎo)電性和粘合性，又不會對傳感器產(chǎn)生熱應(yīng)力。

2.3 挑戰(zhàn)三：應(yīng)對體積膨脹問題

所有鉛基傳感器的一個共同問題是陽極材料（鉛）在氧化過程中體積會增加（氧化鉛密度更低、體積更大）。這可能導(dǎo)致傳感器內(nèi)部壓力升高，擾亂其功能，甚至因外殼損壞而導(dǎo)致電解質(zhì)泄漏。

GfG 解決方案：

針對最嚴(yán)苛的環(huán)境，GfG 推出了新型無鉛智能傳感器系列。它們不僅能在更寬的溫度和濕度范圍內(nèi)提供更長的使用壽命，也符合最新的無鉛產(chǎn)品和有害物質(zhì)限制法規(guī)要求。

3. GfG 新一代智能氧傳感器系列

GfG 提供領(lǐng)先的智能氧傳感器，適用于從受控/溫帶環(huán)境到最嚴(yán)苛環(huán)境的各類便攜式氣體檢測設(shè)備。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)氧傳感器

型號 MK464-8 (電化學(xué)，2 年壽命，帶排氣孔)

測量范圍：0 至 25 vol.%

分辨率/容差帶：0.1 vol.% / ±0.3 vol.%

響應(yīng)時間 (t90)：< 10 秒 (典型值 < 5 秒)

壓力影響 (80-120 kPa)：最大 ±0.3 vol.% 或讀數(shù)的 ±3.0% (參考 100 kPa)

濕度影響 (5-95% r.h.)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數(shù)的 ±3.0% (參考 50% r.h.)

溫度影響 (-30 至 +50 °C)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數(shù)的 ±3.0% (參考 20 °C)

預(yù)期操作壽命：> 2 年 (空氣中)

型號 MK465-8 (電化學(xué)，3 年壽命，帶排氣孔)

測量范圍：0 至 25 vol.%

分辨率/容差帶：0.1 vol.% / ±0.3 vol.%

響應(yīng)時間 (t90)：< 10 秒 (典型值 < 5 秒)

壓力影響 (80-120 kPa)：最大 ±0.3 vol.% 或讀數(shù)的 ±3.0% (參考 100 kPa)

濕度影響 (5-95% r.h.)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數(shù)的 ±3.0% (參考 50% r.h.)

溫度影響 (-30 至 +50 °C)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數(shù)的 ±3.0% (參考 20 °C)

預(yù)期操作壽命：> 3 年 (空氣中)

3.2 無鉛氧傳感器

型號 MK466-8 (電化學(xué)，5 年壽命，無鉛，帶排氣孔)

測量范圍：0 至 25 vol.%

分辨率/容差帶：0.1 vol.% / ±0.3 vol.%

響應(yīng)時間 (t90)：< 10 秒 (典型值 < 5 秒)

壓力影響 (80-120 kPa)：最大 ±0.3 vol.% 或讀數(shù)的 ±3.0% (參考 100 kPa)

濕度影響 (15-90% r.h.)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數(shù)的 ±3.0% (參考 50% r.h.)

(短期)：0 至 99% r.h.

溫度影響 (-40 至 +60 °C)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數(shù)的 ±3.0% (參考 20 °C)

預(yù)期操作壽命：> 5 年 (空氣中)

4. 結(jié)論

GfG 通過其新一代智能氧傳感器，有效解決了在高溫高濕熱帶條件下可靠檢測氧氣的挑戰(zhàn)。通過改進(jìn)排氣設(shè)計(jì)和使用新型材料，提升了鉛基傳感器的穩(wěn)定性。同時，推出的無鉛傳感器系列進(jìn)一步擴(kuò)展了工作溫濕度范圍，顯著延長了使用壽命，并滿足環(huán)保法規(guī)要求，為各種嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境提供了更可靠、更耐久的氧氣檢測解決方案。