उच्च मात्रा में ऑक्सीजन का पता लगाने में 3डी आयन फ्लो ऑक्सीजन विश्लेषक के लाभ

उच्च मात्रा का पता लगाने में 3डी आयन प्रवाह ऑक्सीजन विश्लेषक के लाभ

यान हुआई ज़ी

(शंघाई चांग ऐ इलेक्ट्रॉनिक टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड)

सारांश: पिछले कुछ वर्षों में, उच्च ऑक्सीजन सांद्रता मापदंड औद्योगिक गैस/वायु नियंत्रकों का आधार बन गए हैं। वर्तमान में, अतिरिक्त ऑक्सीजन को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य विधियाँ कॉपर अमोनिया विलयन अवशोषण विधि, पैरामैग्नेटिक अतिरिक्त ऑक्सीजन सेंसर, इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीजन सेंसर, ज़िरकोनिया (ZrO2) आदि हैं। यह शोधपत्र ऑक्सीजन के सात मापन सिद्धांतों और उच्च ऑक्सीजन सांद्रता वाले वातावरण के मापन का परिचय देता है।

मुख्य शब्द: कॉपर-अमोनिया विलयन अवशोषण विधि, ज़िरकोनियम ऑक्साइड, आयन धारा, उच्च ऑक्सीजन सामग्री, चुंबकीय यांत्रिक प्रकार।

ऑक्सीजन मापने के सामान्य सिद्धांत:

1. कॉपर-अमोनिया विलयन अवशोषण विधि

कॉपर-अमोनिया विलयन अमोनियम क्लोराइड, शुद्ध कॉपर और अमोनिया जल से तैयार किया जाता है। जब अमोनिया जल की उपस्थिति में कॉपर-अमोनिया विलयन के साथ एक निश्चित मात्रा में गैस (ऑक्सीजन) संपर्क में आती है, तो ऑक्सीजन (O2) कॉपर (Cu) के साथ अभिक्रिया करके कॉपर ऑक्साइड (CuO) और कॉपर ऑक्साइड (Cu2O) उत्पन्न करती है, और निम्नलिखित रासायनिक अभिक्रियाएँ होती हैं:

अमोनिया जल और अमोनियम क्लोराइड की क्रिया से क्रमशः कॉपर ऑक्साइड (CuO) और क्यूप्रस ऑक्साइड (Cu2O) का उत्पादन होता है, जिससे घुलनशील उच्च संयोजकता वाले कॉपर लवण Cu(NH3)2Cl2 और निम्न संयोजकता वाले कॉपर लवण Cu(NH3)2Cl2 बनते हैं। निम्न मूल्य वाला कॉपर लवण ऑक्सीजन को अवशोषित करके उच्च मूल्य वाले कॉपर लवण में परिवर्तित हो जाता है, उच्च मूल्य वाला कॉपर लवण कॉपर द्वारा अपचयित होकर निम्न मूल्य वाले कॉपर लवण में परिवर्तित हो जाता है, और निम्न मूल्य वाला कॉपर लवण ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करता है। यह चक्र तब तक चलता रहता है जब तक गैस में ऑक्सीजन की खपत समाप्त नहीं हो जाती, और फिर गैस के आयतन में कमी के अनुसार गैस में ऑक्सीजन की आयतन प्रतिशत सांद्रता प्राप्त की जा सकती है। जब तक पूरी प्रक्रिया में पर्याप्त शुद्ध कॉपर मौजूद रहता है, रासायनिक अभिक्रिया जारी रह सकती है।

2. ज़िरकोनियम ऑक्साइड सांद्रण बैटरी विधि

छिद्रयुक्त प्लैटिनम (Pt) इलेक्ट्रोड को ज़िरकोनियम ऑक्साइड इलेक्ट्रोलाइट (ZrO2 ट्यूब) के दोनों ओर सिंटर्ड किया जाता है। एक निश्चित तापमान पर, जब इलेक्ट्रोलाइट के दोनों ओर ऑक्सीजन की सांद्रता भिन्न होती है, तो उच्च सांद्रता वाले पक्ष (हवा) में ऑक्सीजन अणु प्लैटिनम इलेक्ट्रोड पर अधिशोषित हो जाते हैं और इलेक्ट्रॉनों (4e) के साथ मिलकर ऑक्सीजन आयन O2- बनाते हैं, जिससे इलेक्ट्रोड धनात्मक रूप से आवेशित हो जाता है। वहीं, O2- आयन इलेक्ट्रोलाइट में ऑक्सीजन आयन रिक्तियों के माध्यम से कम सांद्रता वाले पक्ष में स्थित Pt इलेक्ट्रोड पर स्थानांतरित हो जाते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं और ऑक्सीजन अणुओं में परिवर्तित हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोड ऋणात्मक रूप से आवेशित हो जाता है। दोनों इलेक्ट्रोडों की अभिक्रिया विधियाँ इस प्रकार हैं: संदर्भ पक्ष: O2 + 4e → 2O2- मापन पक्ष: 2O2- → 4e → O2

इस प्रकार, दो इलेक्ट्रोडों के बीच एक निश्चित विद्युत-प्रेरक बल उत्पन्न होता है। ज़िरकोनिया इलेक्ट्रोलाइट, प्लैटिनम इलेक्ट्रोड और दोनों ओर अलग-अलग ऑक्सीजन सांद्रता वाली गैस मिलकर एक ऑक्सीजन प्रोब बनाते हैं, जिसे ज़िरकोनिया सांद्रता बैटरी कहा जाता है। दो चरणों के बीच विद्युत-प्रेरक बल E को नेर्नस्ट सूत्र से प्राप्त किया जाता है।

सूत्र E=RT/nFln(P0/P1) में, E- बैटरी आउटपुट सांद्रता; n—इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण संख्या (इस सूत्र में 4); R- आदर्श गैस स्थिरांक, 8.314 W·S/mol; T— परम तापमान (K); F- फैराडे स्थिरांक, 96500 C; P1— मापी जाने वाली गैस में ऑक्सीजन सांद्रता का प्रतिशत; P0— संदर्भ गैस ऑक्सीजन सांद्रता प्रतिशत।

यह सूत्र ज़िरकोनियम ऑक्साइड सांद्रण बैटरी के ऑक्सीजन मापन का आधार है। जब ज़िरकोनियम ऑक्साइड ट्यूब का तापमान 600-1400°C तक बढ़ाया जाता है, तो उच्च सांद्रता वाले भाग में ज्ञात ऑक्सीजन सांद्रता वाली गैस, जैसे कि वायु (P0=20.60%), को संदर्भ गैस के रूप में उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, सांद्रण बैटरी के आउटपुट विद्युत-प्रेरक बल E और मापी गई गैस के निरपेक्ष तापमान T को मापा जाता है, और मापी गई गैस के ऑक्सीजन आंशिक दाब (सांद्रता) P0 की गणना की जा सकती है, जो ज़िरकोनियम ऑक्साइड सांद्रण बैटरी का मूल सिद्धांत है।

3. ज़िरकोनिया विस्तृत क्षेत्र

ब्रॉडबैंड ऑक्सीजन सेंसर के घटकों के दो भाग होते हैं: एक है इंडक्शन चैंबर, दूसरा है पंप ऑक्सीजन।

संवेदन कक्ष, जिसका एक सिरा वायुमंडल के संपर्क में होता है और दूसरा सिरा परीक्षण कक्ष होता है, विसरण छिद्र के माध्यम से निकास के संपर्क में आता है, ठीक उसी तरह जैसे साधारण ज़िरकोनिया ऑक्सीजन सेंसर में होता है। संवेदन कक्ष के दोनों ओर ऑक्सीजन की मात्रा भिन्न होने के कारण, एक विद्युत-प्रेरक बल Us उत्पन्न होता है। साधारण ज़िरकोनिया सेंसर इस वोल्टेज को नियंत्रण इकाई के इनपुट सिग्नल के रूप में लेकर वायु-ईंधन अनुपात को नियंत्रित करता है, लेकिन वाइड-एरिया ऑक्सीजन सेंसर इससे अलग है: इंजन नियंत्रण इकाई प्रेरण कक्ष के दोनों ओर ऑक्सीजन की मात्रा को एक समान बनाए रखने के लिए वोल्टेज मान को 0.45V पर स्थिर रखती है। यह वोल्टेज केवल कंप्यूटर का संदर्भ मानक मान है; इसे पूरा करने के लिए सेंसर के एक अन्य भाग की आवश्यकता होती है।

पंप ऑक्सीजन एक तरफ परीक्षण कक्ष से और दूसरी तरफ निकास से जुड़ा होता है। पंप ऑक्सीजन, ज़िरकोनिया सेंसर के प्रतिक्रिया सिद्धांत का उपयोग करके ज़िरकोनिया घटक (पंप ऑक्सीजन) पर वोल्टेज लगाता है, जिससे ऑक्सीजन आयनों की गति होती है और निकास गैस में मौजूद ऑक्सीजन परीक्षण कक्ष में पंप हो जाती है। इस प्रकार, प्रेरण कक्ष के दोनों ओर का वोल्टेज मान 0.45V पर स्थिर रहता है। पंप ऑक्सीजन पर लगाया गया वोल्टेज वांछित ऑक्सीजन मात्रा का संकेत है। यदि मिश्रण बहुत गाढ़ा होता है, तो निकास गैस में ऑक्सीजन की मात्रा कम हो जाती है और विसरण छिद्रों से ऑक्सीजन अधिक आती है, जिससे प्रेरण कक्ष का वोल्टेज बढ़ जाता है। संतुलन बनाए रखने के लिए, इंजन नियंत्रण इकाई नियंत्रण धारा को बढ़ाकर पंप ऑक्सीजन की दक्षता और परीक्षण कक्ष में ऑक्सीजन की मात्रा को बढ़ाती है, जिससे प्रेरण कक्ष का वोल्टेज 0.45V पर समायोजित हो जाता है। इसके विपरीत, जब मिश्रण बहुत पतला होता है, तो निकास गैस में ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ जाती है। इस समय, ऑक्सीजन विसरण छिद्र से परीक्षण कक्ष में प्रवेश करेगी, और प्रेरण कक्ष का वोल्टेज कम हो जाएगा। इस समय, परीक्षण कक्ष में ऑक्सीजन की मात्रा को संतुलित करने के लिए पंप ऑक्सीजन को बाहर निकाला जाएगा, जिससे प्रेरण कक्ष का वोल्टेज 0.45V पर बना रहेगा। संक्षेप में, पंप ऑक्सीजन पर लगाया गया वोल्टेज यह सुनिश्चित करता है कि जब परीक्षण कक्ष में ऑक्सीजन अधिक हो, तो ऑक्सीजन को बाहर निकाला जाए, जिससे इंजन नियंत्रण इकाई का नियंत्रण करंट धनात्मक हो; जब कक्ष में ऑक्सीजन कम हो, तो ऑक्सीजन की आपूर्ति की जाए, जिससे इंजन नियंत्रण इकाई का नियंत्रण करंट ऋणात्मक हो। उपरोक्त प्रक्रिया में पंप ऑक्सीजन को आपूर्ति किया गया करंट निकास गैस में अतिरिक्त वायु की मात्रा को दर्शाता है।

4. विद्युत रासायनिक

इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर में एक धातु इलेक्ट्रोड + लेड (या ग्रेफाइट) इलेक्ट्रोड + इलेक्ट्रोलाइट होता है। इलेक्ट्रोड लीड के रूप में संपर्क धातु शीट क्रमशः कैथोड और एनोड से जुड़ी होती है, और इलेक्ट्रोलाइट कैथोड की ऊपरी सतह के कई गोलाकार छिद्रों से बहकर इलेक्ट्रोलाइट की एक पतली परत बनाता है। इलेक्ट्रोलाइट परत गैस पारगम्य पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (PTFE) फिल्म से ढकी होती है। नमूना गैस पारगम्य झिल्ली के माध्यम से इलेक्ट्रोलाइट की पतली परत में प्रवेश करती है और रासायनिक प्रतिक्रिया करती है। उदाहरण के लिए, जब धातु इलेक्ट्रोड के रूप में चांदी का उपयोग किया जाता है, तो नमूना गैस में मौजूद ऑक्सीजन इलेक्ट्रोड पर निम्नलिखित इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया करती है:

सिल्वर कैथोड: O2+2H2O+4e-→4OH-

लेड एनोड: 2Pb + 4OH⁻ → 2PbO + 2H₂O + 4e⁻

बैटरी संश्लेषण अभिक्रिया: O2 + 2Pb → 2PbO

OH- आयनों द्वारा उत्पन्न धारा नमूना गैस में ऑक्सीजन की सांद्रता के समानुपाती होती है।

5.चुंबकीय यांत्रिक प्रकार

किसी भी पदार्थ को बाह्य चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव से चुम्बकित किया जा सकता है। विभिन्न पदार्थों की चुंबकीय संवेदनशीलता k और सापेक्ष पारगम्यता μr भी पदार्थ की भिन्न-भिन्न संरचना के कारण भिन्न होती हैं।

जब μr>1 और k>0 होता है, तो पदार्थ या गैस चुंबकीय क्षेत्र द्वारा आकर्षित हो सकती है, जिसे पराचुंबकीय पदार्थ कहते हैं। ऑक्सीजन एक पराचुंबकीय पदार्थ है, और 20°C पर इसकी आयतन चुंबकीय संवेदनशीलता k=106.2×10⁻⁶ होती है। जब μr<1 और k<0 होता है, तो पदार्थ या गैस चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रतिकर्षित होती है, जिसे प्रतिचुंबकीय पदार्थ कहते हैं। नाइट्रोजन एक प्रतिचुंबकीय पदार्थ है, और 20°C पर इसकी थोक चुंबकीय संवेदनशीलता k=-0.34×10⁻⁶ होती है। विभिन्न गैसों में से केवल O₂ की चुंबकीय संवेदनशीलता सबसे अधिक होती है, और अन्य गैसों की चुंबकीय संवेदनशीलता ऑक्सीजन की थोक चुंबकीय संवेदनशीलता की तुलना में बहुत कम होती है (NO को छोड़कर)। मिश्रित गैस की आयतन चुंबकीय संवेदनशीलता मुख्य रूप से ऑक्सीजन की आयतन चुंबकीय संवेदनशीलता और उसकी प्रतिशत मात्रा द्वारा निर्धारित होती है। मिश्रित गैस में ऑक्सीजन की प्रतिशत मात्रा तब तक प्राप्त की जा सकती है जब तक कि मिश्रित गैस की आयतन चुंबकीय संवेदनशीलता k-मिश्रण को मापा जा सके।

चुंबकीय ऑक्सीजन मीटर ऑक्सीजन के पैरामैग्नेटिज्म के सिद्धांत और मिश्रित गैस में ऑक्सीजन की मात्रा का विश्लेषण करने के लिए अधिकतम चुंबकीय संवेदनशीलता पर आधारित है।

चुंबकीय यांत्रिक संवेदक में नाइट्रोजन से भरी क्वार्ट्ज़ ग्लास की दो डम्बल गेंदें होती हैं। इन डम्बल गेंदों के चारों ओर प्लैटिनम का तार लिपटा होता है, जिससे एक विद्युत प्रतिक्रिया लूप बनता है। ये डम्बल गेंदें चुंबकीय क्षेत्र में लटकी रहती हैं और इनके बीच में एक छोटा परावर्तक लगा होता है। जब डम्बल के चारों ओर ऑक्सीजन के अणु मौजूद होते हैं, तो ये अणु चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव से डम्बल को विक्षेपित करते हैं। ऑक्सीजन की सांद्रता जितनी अधिक होगी, विक्षेपण कोण उतना ही बड़ा होगा। एक प्रकाश स्रोत, एक परावर्तक और एक प्रकाश संवेदक तत्व से बना एक सटीक ऑप्टिकल सिस्टम इस विक्षेपण को मापता है और इसे विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है। प्रवर्धक द्वारा संकेत को प्रवर्धित करने के बाद, प्रतिक्रिया परिपथ के माध्यम से एक धारा लूप बनता है, और चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव से डम्बल अपनी मूल संतुलन स्थिति में वापस आ जाता है। इस परिपथ में धारा का मान ऑक्सीजन की सांद्रता के समानुपाती होता है।

6.लेजर

लेजर द्वारा ऑक्सीजन मापन का सिद्धांत यह है: ट्रांसमीटर के एक तरफ से अवरक्त लेजर उत्सर्जित होता है, जो दूसरी तरफ स्थित रिसीवर को भेजा जाता है। यह मापन तकनीक गैस अणुओं द्वारा प्रकाश के अवशोषण में अंतर पर आधारित है। अधिकांश गैसें केवल विशिष्ट तरंगदैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करती हैं, और प्रकाश का अवशोषण गैस की संरचना का प्रत्यक्ष प्रतिबिंब होता है।

चयनित अवशोषण रेखा को स्कैन करके लेजर तरंगदैर्ध्य प्राप्त किया जा सकता है, और विशिष्ट गैस अणुओं द्वारा डायोड लेजर और डिटेक्टर पर अवशोषण के कारण पता लगाई गई प्रकाश तीव्रता लेजर तरंगदैर्ध्य के अनुसार बदलती रहती है। इसकी संवेदनशीलता बढ़ाने के लिए तरंगदैर्ध्य मॉड्यूलेशन तकनीक का उपयोग किया जा सकता है: अवशोषण रेखा को स्कैन करते समय, लेजर तरंगदैर्ध्य को थोड़ा समायोजित किया जाता है। अवशोषक गैस की सांद्रता मापने के लिए द्वितीय हार्मोनिक सिग्नल का उपयोग किया जाता है। चूंकि एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्य पर अन्य गैसों की अवशोषण रेखाएं मौजूद नहीं होती हैं, इसलिए अन्य गैसों से कोई सीधा हस्तक्षेप नहीं होता है। मापी गई गैस की सांद्रता अवशोषण रेखा के आयाम के समानुपाती होती है।

7. ज़िरकोनिया आयन प्रवाह

आयन प्रवाह ऑक्सीजन सेंसर का कार्य सिद्धांत चित्र 1 में दर्शाया गया है।

स्थिर ZrO2 के दोनों ओर प्लैटिनम इलेक्ट्रोड लेपित होते हैं, और कैथोड की ओर एक आवरण होता है जिसमें गैस विसरण छिद्र होता है, जिससे कैथोड गुहा बनती है। एक निश्चित तापमान पर, जब ZrO2 इलेक्ट्रोड के दोनों ओर एक निश्चित वोल्टेज लगाया जाता है, तो गुहा में मौजूद ऑक्सीजन अणु इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके कैथोड पर ऑक्सीजन आयन (O2-) बनाते हैं। O2- ZrO2 के ऑक्सीजन रिक्ति के माध्यम से एनोड की ओर गति करता है, इलेक्ट्रॉन मुक्त करता है और गैसीय ऑक्सीजन अणु में परिवर्तित हो जाता है। इस घटना को विद्युत रासायनिक पंप कहा जाता है, इस प्रकार कैथोड गुहा में मौजूद ऑक्सीजन को ZrO2 इलेक्ट्रोलाइट द्वारा लगातार गुहा से बाहर निकाला जाता है, जिससे परिपथ में धारा उत्पन्न होती है। जब ऑक्सीजन का मोल अंश स्थिर होता है, तो वोल्टेज बढ़ता है और धारा की तीव्रता भी बढ़ती है। जब वोल्टेज एक निश्चित मान से अधिक हो जाता है, तो धारा की तीव्रता संतृप्ति तक पहुँच जाती है, जो छोटे छिद्र के माध्यम से कैथोड गुहा में ऑक्सीजन के विसरण का परिणाम है। इस संतृप्ति धारा को सीमा धारा कहा जाता है। छोटे छिद्रों में गैस के प्रसार की प्रक्रिया सेंसर के गुणों को निर्धारित करती है। छोटे छिद्रों में प्रसार की दो सीमाएँ होती हैं, अर्थात् आणविक प्रसार और नुडसन प्रसार। जब छिद्र का व्यास गैस अणु के औसत व्यास से अधिक होता है, तो प्रसार क्षेत्र में सीमित धारा (IL) इस प्रकार होती है:

सूत्र में, F फैराडे स्थिरांक है; D मुक्त स्थान में ऑक्सीजन अणुओं का विसरण गुणांक है; S विसरण छिद्र का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल है; L विसरण छिद्र की लंबाई है; C सेंसर के चारों ओर ऑक्सीजन का मोल अंश है; CT संपूर्ण गैसीय पदार्थ का मोल अंश है। जब C/CT<1 होता है, तो सूत्र (1) से, सीमा धारा का मान ऑक्सीजन के मोल अंश के समानुपाती होता है, सीमा धारा का मान IL है:

सूत्र (2) से, परिसीमित धारा और ऑक्सीजन मोल अंश लगभग रैखिक हैं। मापी गई गैस में ऑक्सीजन मोल अंश को आउटपुट धारा के अनुसार निर्धारित किया जा सकता है।

छिद्रयुक्त सिरेमिक सब्सट्रेट का उपयोग सेंसर के कैथोड को आपूर्ति की जाने वाली ऑक्सीजन को नियंत्रित करने के लिए एक प्रसार परत के रूप में किया जाता है, और छिद्रयुक्त परत प्रकार के ऑक्सीजन सेंसर की संरचना चित्र 2 में दिखाई गई है।

चित्र 2 छिद्रित परत ऑक्सीजन सेंसर

छिद्रित परत ऑक्सीजन सेंसर की सीमित धारा सूत्र (2) के समान है।

सूत्र में, F फैराडे स्थिरांक है; Deff छिद्रयुक्त परत में ऑक्सीजन का प्रभावी विसरण गुणांक है; S कैथोड का क्षेत्रफल है; L छिद्रयुक्त परत की मोटाई है; C सेंसर के आसपास ऑक्सीजन का मोल अंश है। सूत्र (3) से, छिद्रयुक्त परत ऑक्सीजन सेंसर का सीमा धारा मान ऑक्सीजन के मोल अंश के साथ रैखिक रूप से संबंधित है।

उच्च सांद्रता वाले ऑक्सीजन का मापन

ऑक्सीजन सांद्रता मापन के उपरोक्त सिद्धांत उच्च ऑक्सीजन सांद्रता मापन के लिए पूरी तरह से लागू नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, ज़िरकोनिया का क्षेत्रफल विस्तृत होता है, ऑक्सीजन सांद्रता लगभग 80% होती है, सेंसर को अधिकतम धारा की आवश्यकता होती है। यदि ऑक्सीजन सांद्रता लगातार बढ़ती है, तो सेंसर क्षतिग्रस्त हो सकता है। इस प्रकार के सेंसर को सटीक मापन के लिए ज़िरकोनिया ट्यूब के तापमान को 600-1400°C तक गर्म करने की आवश्यकता होती है, जिससे इसकी कई सीमाएँ हैं। विद्युत रासायनिक सेंसर ईंधन सेल से संबंधित होते हैं, सेंसर की आंतरिक रासायनिक प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय होती है। इस प्रतिक्रिया में एनोड (सीसा या ग्रेफाइट) लगातार ऑक्सीकृत (सीसा ऑक्साइड या CO2 में परिवर्तित) होता रहता है, जब तक कि एनोड समाप्त न हो जाए। यह ठीक उसी तरह है जैसे कुछ ईंधन ऑक्सीकृत होकर जल जाता है। इसलिए, विद्युत रासायनिक सेंसर का जीवनकाल मापी गई ऑक्सीजन की सांद्रता से संबंधित होता है। सांद्रता जितनी अधिक होगी, एनोड की खपत उतनी ही अधिक होगी, और सेंसर का जीवनकाल उतना ही कम होगा। 90% से अधिक ऑक्सीजन सांद्रता होने पर मासिक विचलन लगभग 1% होता है।

इसलिए, उच्च सांद्रता वाले ऑक्सीजन के मापन के लिए, आमतौर पर ज़िरकोनियम ऑक्साइड आयन प्रवाह, चुंबकीय यांत्रिकी, तांबा अमोनिया विलयन अवशोषण विधि आदि का उपयोग किया जाता है।

चुंबकीय यांत्रिक ऑक्सीजन मापन एक परिपक्व तकनीक है, इसके मुख्य लाभ निम्नलिखित हैं:

यह मिश्रित गैस में गैर-मापे गए घटकों के परिवर्तन से प्रभावित नहीं होता है।

तीव्र प्रतिक्रिया

अच्छी स्थिरता

मुख्य कमियां:

नमूना गैस के पूर्व-उपचार के लिए उच्च दबाव की आवश्यकता होती है, धूल, टार, वाष्प आदि माप की सटीकता को आसानी से प्रभावित कर सकते हैं, यहां तक ​​कि सेंसर को नुकसान भी पहुंचा सकते हैं।

क्षैतिज कंपन, पर्यावरणीय चुंबकीय क्षेत्र जैसे कार्य वातावरण के प्रभावों के प्रति संवेदनशील।

प्रयोग की प्रक्रिया में, तांबे के तार की खपत, परिवेश के तापमान, परिवेश के दबाव और गैस घटकों को बदलने के लिए तांबा-अमोनिया विलयन अवशोषण विधि का उपयोग किया जा सकता है।

कॉपर-अमोनिया विलयन अवशोषण विधि द्वारा मापी गई मिश्रित गैस में ऑक्सीजन का आयतन प्रतिशत परिवेश के तापमान और दाब से अप्रभावित रहता है, बशर्ते गैस के घटक समान हों। विभिन्न वायुमंडलीय परिवेशों में मापे गए मान बराबर होने चाहिए। हालांकि, जब गैस में अन्य ऑक्सीकारक गैसें मौजूद होती हैं, तो यह मान अधिक भिन्न हो सकता है।

जब ऑक्सीजन की उच्च मात्रा की सांद्रता को मापने के लिए ज़िरकोनियम ऑक्साइड आयन प्रवाह का उपयोग किया जाता है, तो केवल ऑक्सीजन ही ठोस इलेक्ट्रोलाइट के कैथोड में आवेशित होकर ठोस इलेक्ट्रोलाइट से गुजर सकती है, और सीमा धारा का मान ऑक्सीजन के मोल अंश के सीधे समानुपाती होता है, इसलिए सेंसर में उच्च मापन परिशुद्धता और विस्तृत मापन सीमा (0-100%) होती है, यह अशुद्धियों, दबाव और परिवेश के तापमान से अप्रभावित रहता है, इसमें अच्छी स्थिरता और कम बिजली की खपत होती है।

वर्तमान में, देश-विदेश में ज़िरकोनिया आयन प्रवाह प्रकार के ऑक्सीजन सेंसर पर आधारित उच्च ऑक्सीजन सांद्रता विश्लेषक बहुत कम हैं, विश्व में केवल 3-4 कंपनियां ही हैं, जैसे ब्रिटिश कंपनी शि फू मेई, जर्मनी की बिले आदि। इस प्रकार के विश्लेषक की उच्च कीमत के कारण, उच्च ऑक्सीजन सांद्रता मापन के क्षेत्र में इसका व्यापक उपयोग मुश्किल है। चांग ऐ इलेक्ट्रॉनिक टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड ने गैस विश्लेषक के विकास और डिजाइन में वर्षों के अनुभव के आधार पर, CI2000-CY, GNL-2100L, SP-980L, GNL-6100 और अन्य उच्च ऑक्सीजन सांद्रता विश्लेषकों पर आधारित ज़िरकोनिया आयन प्रवाह ऑक्सीजन सेंसर की एक श्रृंखला पेश की है। यह न केवल विदेशों में समान उत्पादों के प्रदर्शन के अनुरूप है, बल्कि इस प्रकार के विश्लेषक की उच्च कीमत की समस्या को भी हल करता है, जिससे घरेलू और विदेशी उपयोगकर्ताओं को अधिक विकल्प मिलते हैं।

चांग ऐ उच्च ऑक्सीजन सामग्री विश्लेषक के तकनीकी मापदंड:

मापन सीमा: 10,000 से 99,999%

माप की सटीकता: ±2%FS

प्रतिक्रिया समय: T90≤20 सेकंड

स्थिरता: <±1%FS/7 दिन

परीक्षण के लिए पर्यावरणीय तापमान: 0～50℃

पर्यावरण आर्द्रता परीक्षण: <80% आरएच

नमूना गैस प्रवाह: 400～600 मिली/मिनट

नमूना गैस दबाव ：0.05MPa≤入口压力≤0.2 MPa

आवेदन पत्र:

वायु पृथक्करण उद्योग

रासायनिक और गलाने का उद्योग

उच्च तापमान वाली भट्टी में ऑक्सीजन सांद्रता का पता लगाना

अर्धचालक की सुरक्षात्मक गैस में ऑक्सीजन की सांद्रता का पता लगाना

पशु एवं पादप संवर्धन, सब्जी एवं खाद्य प्रसंस्करण एवं भंडारण की प्रक्रिया में ऑक्सीजन सांद्रता का निर्धारण

जहाजों, भूमिगत कमांड केंद्रों, सुरंगों, गहरे कुओं, नागरिक हवाई रक्षा परियोजनाओं और शहरी सुरंगों आदि में ऑक्सीजन सांद्रता का मापन।

संदर्भ:

वेंग जिओ पिंग। चुंबकीय यांत्रिक ऑक्सीजन विश्लेषक की पूर्व-उपचार प्रणाली में सुधार [जे], बाओशान आयरन एंड स्टील कंपनी लिमिटेड (शंघाई), 201900।

झांग हुई और लियू यिंग्शु। कॉपर-अमोनिया विलयन अवशोषण द्वारा ऑक्सीजन निर्धारण को प्रभावित करने वाले कारकों का विश्लेषण [जे], बीजिंग विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, 2010।

वू कियांग और लियू झोंग। चरम धारा ऑक्सीजन सेंसर पर अनुसंधान [ए], चीन इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी समूह का 49वां अनुसंधान संस्थान।