Датчик концентрации кислорода: Лямбда-зонд (датчик кислорода). Устройство лямбда-зонда

  • 16.11.1981

Содержание

Датчик кислорода — лямбда зонд

     Задача датчика кислорода – определять содержание кислорода в отработанных газах. По принципу действия датчик кислорода можно сравнить с электрохимическим источником, напряжение которого зависит от концентрации кислорода. Такое определение не совсем корректно, но достаточно точно отражает сущность датчика, за одним исключением – чем больше кислорода, тем ниже уровень сигнала и наоборот. Есть кислород в отработанных газах – смесь бедная (сигнал датчика низкий), нет кислорода – богатая (сигнал высокий). Контроллер по сигналу датчик кислорода непрерывно корректирует длительность впрыска, поддерживая таким образом оптимальный состав топливной смеси, т.е. выполняет роль датчика обратной связи в замкнутом контуре управления подачей топлива. Уровень сигнала датчика изменяется несколько раз в секунду, обеспечивая таким образом высокую точность поддержания оптимального состава топливовоздушной смеси. Главное предназначение датчика кислорода – снижение токсичности отработанных газов, поэтому он используется только совместно с каталитическим нейтрализатором.

Для удовлетворения нормам токсичности Евро-4 на двигателе установлены два датчика и два катализатора. Избыток воздуха в смеси измеряется – путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода. Поэтому лямбда-зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором.

Схема датчика кислорода

   Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска топлива, а тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива. На некоторых современных моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим достигается большая точность приготовления смеси

   Лямбда-зонд действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония. Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх нее напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов «дышит» выхлопными газами, а второй – воздухом из атмосферы. Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400оС. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения. Датчик приобретает способность генерировать электрический сигнал только после прогрева до рабочей температуры не менее 360 градусов. Для ускорения прогрева датчики установлены в выпускном коллекторе двигателя, то есть в зоне максимально высокой температуры. Кроме того, каждый датчик имеет нагревательный элемент, управляемый контроллером. Отключение нагрева происходит при появлении на выходе датчика изменяющегося электрического сигнала, что свидетельствует о его прогреве.

Неисправность кислородного датчика

   Специфическим отказом датчика является его «отравление», в результате чего датчик не реагирует или реагирует медленно на изменение концентрации кислорода. Причиной «отравления» могут быть применение этилированного бензина или силиконовых герметиков при ремонте двигателя. В первом случае датчик покрывается порошкообразным налётом зелёного цвета, а во втором – белого. Отказ ДК контроллер парирует переходом из замкнутого на разомкнутый контур управления, при котором сигнал датчик кислорода не используется. Следует иметь ввиду, что контроллер может оценить исправный датчик кислорода как неисправный, если уровень сигнала длительное время (более 5 сек.) не изменяется по причинам, не связанным непосредственно с датчиком. Например: малая величина сигнала может быть обусловлена пониженным давлением топлива, засорением топливных форсунок, подсосом воздуха в выпускной коллектор и т.д. Большая величина сигнала может быть вызвана негерметичностью форсунок, повышенным давлением топлива из-за неисправности регулятора давления и так далее.

   Неисправность датчика может проявляться следующим образом: неустойчивая работа или остановка двигателя на холостом ходу; рывки и/или недостаток мощности и приёмистости двигателя; детонация; повышенная токсичность газов; повышенный расход топлива.

Автомобиль следует стараться вести плавно, избегая интенсивных разгонов. Если возникнет необходимость снять датчик кислорода, то не следует делать это на холодном двигателе. Можно сорвать грани датчика. Предварительно прогрейте двигатель, чтобы за счет теплового расширения металла ослабло резьбовое соединение датчика с приёмной трубой. А вообще, это наиболее уязвимый датчик автомобиля с системой впрыска. Его ресурс составляет примерно 50000 км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Плохое состояние маслосъемных колец, попадание антифриза в цилиндры и выпускные трубопроводы, обогащенная топливно-воздушная смесь, сбои в системе зажигания сильно сокращают срок его службы. Применение этилированного бензина категорически недопустимо – свинец портит платиновые электроды датчика кислорода за несколько бесконтрольных заправок.

Кислородные датчики — видео


Это должен знать каждый владелец авто:

Подключение автомобильных магнитол PIONEER

   Различные схемы соединений штеккеров и гнёзд для подключения автомобильных магнитол «PIONEER».

Наверное ни один производитель не выпускает столько различных модификаций, поэтому представленно мног…


Диагностический разъем FORD

     Для диагностики и самостоятельного ремонта автомобилей Форд, приводятся 5 схем компьютерных диагностических разъемов на FORD. Иммобилизатор использует K-Line для связи с ЭБУ и включается в…


Подключение автомагнитол FORD

   Несколько вариантов электросхем разъёмов автомобильных магнитол «FORD». Представленно несколько различных популярных моделей автомагнитол и стандартных разъёмов в данных устройствах. П…

Датчик концентрации кислорода (лямбда-зонд) Рено Меган 2 My-Megane2.ru

Датчик концентрации кислорода подает выходной сигнал, по которому электронный блок управления (ЭБУ) двигателем определяет концентрацию кислорода в отработанных газах.

По полученным данным ЭБУ корректирует количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя, и тем самым поддерживает оптимальную пропорцию смеси воздуха с топливом (это необходимо для эффективной работы каталитического нейтрализатора). Чувствительный элемент датчика концентрации кислорода расположен в потоке отработавших газов. Работоспособность датчика возможна только при нагреве его чувствительного элемента до температуры не ниже 300 градусов Цельсия. Для сокращения времени прогрева в датчик встроен нагревательный элемент.

Датчик концентрации кислорода: 1 – отверстия в корпусе датчика для подвода отработавших газов к чувствительному элементу;

2 – металлическое уплотнительное кольцо датчика; 3 – жгут проводов датчика; 4 – соединительная колодка.

Система выпуска отработавших газов автомобиля оборудована двумя датчиками концентрации кислорода. Датчик, установленный перед каталитическим нейтрализатором, — управляющий, а дополнительный, установленный после каталитического нейтрализатора, — диагностический.

Место установки управляющего датчика концентрации кислорода (на фото впускной коллектор снят): 1 – место крепления соединительной колодки датчика;

2 – датчик концентрации кислорода.

Место установки диагностического датчика концентрации кислорода: 1 – место крепления соединительной колодки датчика; 2 – датчик концентрации кислорода.

Наличие в отработавших газах соединений свинца и кремния может привести к выходу из строя датчика концентрации кислорода. Поэтому не допускается использование этилированного бензина, в котором содержатся эти компоненты. При ремонте двигателя нельзя применять герметик с большим содержанием силикона (соединений кремния), пары которого могут попасть через систему вентиляции картера в цилиндры и далее в выпускной тракт. Следует использовать герметик, на упаковке которого указано, что он безопасен для датчика концентрации кислорода.

Замена датчика концентрации кислорода на Рено Меган 2

Для выполнения работы потребуются смотровая яма и накидной ключ с прорезью или специальная головка на 22мм.

Верхний (управляющий) датчик удобно отворачивать торцовым ключом со специальной головкой, сняв воздухо-подводящий патрубок с дроссельного узла. Во избежании получения ожогов работу следует выполнять после остывания деталей системы выпуска отработавших газов до безопасной температуры.

1. Обрабатываем соединения датчика с трубой проникающей смазкой.

2. Снизу автомобиля поддев шлицевой отверткой, отсоединяем соединительные колодки от держателя.

3. Извлекаем жгут проводов из держателей.

4. Освобождаем фиксатор, отсоединяем колодку жгута проводов от колодки датчика.

5. Специальным накидным ключом на 22 мм с прорезью отворачиваем датчик концентрации кислорода.

Поскольку для отворачивания датчика концентрации кислорода требуется значительное усилие, не следует использовать для этой цели рожковый ключ. Если для отворачивания требуется очень большое усилие, можно попробывать ослабить затяжку датчика, не дожидаясь, когда система выпуска отработавших газов остынет (т. е. сразу же после остановки двигателя). Но, во избежании ожога, работать необходимо в защитных перчатках, соблюдая осторожность.

6. Устанавливаем датчик в обратной последовательности.

Создан датчик кислорода с высокой надежностью

Исследователи из УрФУ и Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН придумали комбинированный электрохимический датчик кислорода, который отличается от существующих аналогов своей конструкцией и повышенной надежностью. Статья исследователей опубликована в журнале Sensors and Actuators.

Датчики кислорода используются для определения концентрации этого газа в выхлопах автомобилей, в отработанных топочных газах на котлоагрегатах и в металлургических процессах. По этому показателю можно судить о соотношении топлива и воздуха, которые подаются в двигатели автомобилей и котлоагрегаты, о содержании кислорода в отработанных газах, о составе атмосферы и так далее.

Российские исследователи представили новый датчик. Его длина, ширина и высота составляют соответственно 1,7×0,7×0,15 см. Сама конструкция состоит из двух склеенных друг с другом пластинок — электролитов на основе оксидов циркония и иттрия 0.91ZrO2 + 0.09Y2O3. На пластинки с внешней и внутренней сторон нанесены электроды с прикрепленными к ним токоподводами. Между пластинками располагается полость, в которую снаружи вставлен капилляр диаметром 0,15 мм.

«К одной пластинке прикладывается напряжение, чтобы откачивать кислород через электролит в виде ионов. Эта часть устройства выполняет функцию амперометрического сенсора. При определенном токе откачки внутри полости содержание кислорода достигает минимальных значений, а значит, дальше ток расти не может, он достигает предела. Чем меньше концентрация кислорода, тем ниже предельный ток. Таким образом, по предельному току можно определять концентрацию кислорода», — рассказывает соавтор статьи, заведующий лабораторией электрохимических устройств на твердооксидных протонных электролитах ИВТЭ УрО РАН Анатолий Демин.

Вторая пластинка выполняет функцию потенциометрического датчика. Она позволяет измерить разность потенциалов электродов, один из которых находится внутри полости, а другой — в исследуемой атмосфере. Именно использование этой пластины и является ключевым элементом разработки.

При концентрации кислорода меньше 20% предельный ток пропорционален концентрации. Но при более высокой концентрации газа этот показатель растет сильнее, чем концентрация, поэтому перед использованием датчик калибруют: строят зависимость концентрации кислорода от предельного тока. И в этом случае потенциометрический датчик помогает откалибровать прибор более точно.

Под воздействием высокой температуры в пластинках могут образоваться трещины, в герметике, которым их герметизируют, могут появиться течи. Тогда кислород начнет проникать в полость датчика не только через капилляр, но и через течи. Из-за этого измерения амперометрического и потенциометрического сенсоров станут отличаться от калибровочных кривых, что сделает снятые показания недостоверными

Автор новой разработки показали, что их датчик имеет быстрый и точный отклик на газовые смеси, которые содержат кислород в широком диапазоне концентраций — от 0,8% до 88% — и при рабочих температурах от 400 до 700 °C.

Датчик концентрации кислорода (ДКК) — Энциклопедия по машиностроению XXL

ДАТЧИК КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРОДА (ЛЯМБДА-ЗОНД)  [c.213]

Подобные неисправности ведут к тому, что излишки топлива, догорая в нейтрализаторе, перегревают его и плавят соты. При тепловых напряжениях керамические блоки нейтрализатора разрушаются (закупориваются), вызывая повышение противодавления. На работающем двигателе (при 2500 об/мин) величина противодавления должна составлять не более 8,62 кПа (измеряется с помощью манометра устанавливаемого в отверстие вместо датчика концентрации кислорода).  [c.224]


Конечно, когда борьба за экологию обходится в кругленькую сумму, трудно сохранять приверженность зеленым . Нейтрализаторы можно заменить пламегасителем перфорированной трубой, имеющими неограниченный срок службы. При этом нужно отключить лямбда-зонд и установить в блок управления новую микросхему памяти, позволяющую работать двигателю без сигнала с датчика концентрации кислорода (лямбда-зонда). Это практичнее, нежели другой популярный метод — пробивание (или удаление) керамического наполнителя, поскольку позволяет сохранить звуковое  [c.225]

Неисправность датчика концентрации кислорода (лямбда-зонд). Проверить датчик концентрации кислорода (лямбда-зонд). Неисправный датчик заменить.  [c.234]

Датчик концентрации кислорода  [c.36]

Датчик концентрации кислорода (ДКК)  [c.63]

Потенциометр регулировки СО (Система КСУД укомплектована потенциометром регулировки СО, отсутствует датчик концентрации кислорода)  [c.63]

Неисправность несоответствие уровня сигнала датчика концентрации кислорода (ДКК) (рис. 3.3.9)  [c.70]

Система КСУД укомплектована потенциометром регулировки СО, отсутствует датчик концентрации кислорода)  [c.73]

При помощи датчиков концентрации кислорода в отработавших газах удается оптимизировать состав рабочей смеси только по токсичности выхлопа при определенных режимах работы двигателя. Применяются эти датчики, как правило, совместно с нейтрализаторами отработавших газов.  [c.50]

Двигатель при одноточечной системе впрыска не имеет нейтрализатора отработавших газов, однако, в выпускном коллекторе установлен датчик концентрации кислорода. Последний предназначен для оптимизации соотношения воздуха и топлива при применении этилированного бензина.  [c.125]

Датчик концентрации кислорода имеет сопротивление при 20°С — 3 Ом, при 350 С — 13 Ом.  [c.128]

Неисправность датчика концентрации кислорода в отработавших газах  [c.277]

Эксперименты указывают на существенные пульсации концентраций кислорода в слое в процессе горения. Так, измерения с помощью миниатюрных электролитических датчиков, результаты  [c.147]

Неисправен датчик — температуры охлаждающей жидкости — концентрации кислорода — температуры воздуха в коллекторе или обрыв в его электрической цепи Проверить и при необходимости заменить датчик, электропровода, восстановить их соединения  [c. 56]

Когда на обеих поверхностях циркониевой керамики возникает разница концентрации кислорода, возникает ЭДС вследствие движения ионов кислорода, и вблизи теоретического значения состава смеси датчик заметно изменяет свои свойства (изменение от 0,1 до 0,9 В). Однако, когда температура циркониевой керамики низка, невозможно почувствовать выходное напряжение.  [c.28]


Кислородный датчик определяет концентрацию кислорода (О ) в выхлопных газах и посылает сигнал в ЭБУ определяет состав смеси и управляет соленоидом электромагнитного смесителя, установленным в системе, и корректирует состав смеси так, чтобы он был в зоне теоретического соотношения.  [c.29]

Разработанная автором система автоматического регулирования дозирования гидразина основана на том, что гидразин в первую очередь взаимодействует с окислами железа, меди и кислородом, с образованием азота, а избыточное его количество в котловой воде разлагается с образованием аммиака, концентрация которого в турбинном конденсате измеряется кондуктометрическим датчиком. Таким образом, при дозировании одного только гидра-  [c.51]

Заменить датчик концентрации кислорода (лямда зонд) (для автомобилей с системой впрыска топлива) о  [c.18]

Датчик концентрации кислорода (110206-1206080) — он же лямбда-зонд-устанавливается в выхлопном коллекторе таким образом, чтобы выхлопные газы обтекали рабочую поверхность датчика. Материал его, как правило, циркониевый (используется керамический элемент на основе двуокиси циркония, покрытый платиной) — гальванический источник тока, меняющий напряжение в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Конструкция его предполагает, что одна часть соединяется с наружним воздухом, а другая — с выхлопными газами внутри трубы. В зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах, на выходе датчика появляется сигнал. Уровень этого сигнала может быть низким 0,1…0,2 В (на холостом ходу) или высоким 0,8…0,9 В. Таким образом датчик кислорода — это своеобразный переключатель (триггер), сообщающий контроллеру впрыска о качественной концентрации кислорода в отработавших газах. Фронт сигнала между положениями Больше и меньше очень мал. Настолько мал, что его можно не рассматривать всерьез. Контроллер принимает сигнал с лямбда-зонда, сравнивает его с значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизацией вредных выбросов.  [c.213]

В режиме замкнутой петли контроллер рассчитывает дштельность импульса впрыска по данным тех же датчиков, что и для режима разомкнутой петли и дополнительно использует сигнал с датчика концентрации кислорода. Сигнал с датчика концентрации кислорода позволяет контроллеру производить точный расчет длительности импульса впрыска для строгого под держания соотношения воздух/топливо -14,7 1, обеспечивающего максимальную эффективность работы двигателя и каталитического нейтрализатора.[c.214]

Лямбда-зонд, Х-зонд, регулятор Лямбда , датчик кислорода, кислородный датчик, датчик концентрации кислорода в отработавших газах. -коэф( )ициент концентрации кислорода в отработавших газах. Датчик используется с нейтрализатором и без него. В последнем случае, Нсшри-мер, оптимизируется состав рабочей смеси.  [c.5]

Цикл удаления паров топлива натанается с включешю в работу датчика концентрации кислорода. После каждого рабочего цикла клапан вентиляции топливного бака остается закрытым примерно в течение 30 с.  [c.107]

Фиолетовый 1 15 Датчик концентрации кислорода Ш автомобилях С нейтрализатором отрабо-таещии газов  [c.223]

Физические процессы, происходящие в датчике галоидного течеискателя, сложны и полностью не изучены. Эмиссия положительных ионов объясняется обычно присутствием на аноде солей щелочных металлов. Термоионная эмиссия происходит в присутствии кислорода. Для проточного диода датчика, работающего в условиях атмосферного воздуха, необходимое количество кислорода для эмиссии всегда обеспечено. Для улучшения работы в вакуумных проточных диодах необходима непрерывная подача некоторого количества кислорода к диоду. В отечественном течеискателе типа ГТИ-6 в межэлектродное пространство диода вводят кислород путем эжектирования КМпО , разлагающегося от тепла, выделяемого датчиком [171. Это обеспечивает повышение чувствительности течеискания при размещении датчика в вакуумируемом объеме, давление в котором ниже 0,133 Па. Галоидный течеискатель может обнаруживать содержание галоидов в воздухе при концентрации их 10 % [15]. Длительная работа галоидного течеискателя в атмосфере, содержащей большие концентрации галоидов, приводит к потере чувствительности датчика, называемой отравлением . Так, галоидный течеискатель ГТИ-3 отравляется при концентрации галоидных газов в атмосфере 0,01 % [4]. При попадании больших количеств галоидосодержащих газов также наблюдается резкое снижение термоионной эмиссии. Для восстановления эмиссионных свойств прибора необходимо через датчик пропустить кислород или чистый воздух.[c.70]


Металлический корпус датчика присоединен к циркуляционному натриевому контуру. В корпусе находится керамический стакан из смеси окисей иттрия и тория. Герметизация контура осуществлена путем замораживания натрия в зазоре между стаканом и корпусом при помощи холодильника. Ионный ток, значение которого зависит от концентрации кислорода, измеряется микроамперметром с большим внутренним электрическим сопротивлением. Основные проблемы использования таких датчиков связаны с обеспечением достаточно продолжительного срока службы керамики в натриевой среде. По сообщению [16] два прибора удовлетворительно служили в течение пяти месяцев при =370°С на реакторе EBRII. Близкие результаты получены также в работе [17].  [c.186]

Кислородомер Марк-5 имеет шкалу О—200 мкг/кг О2, причем диапазон О—30 мкг/кг составляет иоловипу ее длины, что обеспечивает измерение концентрации кислорода в начале шкалы с точностью +0,5 мкг/кг. Постоянная времени прибора — около 2 мин. Для устранения влияния примесей на результаты измерения растворенный кислород десорбируется из анализируемой воды чистым водородом и в газообразном виде подается в электрохимическую ячейку датчика, где вновь растворяется в заполняющем ее буферном растворе. В этом растворе устанавливается концентрация кислорода, находя-шаяся в равновесии с его концентрацией в газовой смеси и пропорциональная концентрации кислорода в анализируемой жидкости. Чувствительный элемент датчика состоит из золотого катода и платинового анода, опушенных в насыщенный водородом буферный раствор и соединенных через внешнее сопротивление. При отсутствии кислорода золотой электрод поляризован и тока в цепи нет. При появлении в растворе кислорода происходит восстановление его на катоде. Освободившиеся при деполяризации заряды создают во внешней цепи ток, величина которого пропорциональна концентрации растворенного кислорода.  [c.178]

Эффективной принято считать работу нейтрализатора при превращении не менее 80% СО и N0 . При этом процент окисления СпНу составляет еще больше. Для обеспечения такой эффективности состав смеси должен находиться в пределах 0.7%, что значительно меньше пределов, наблюдающихся в эксплуатационных условиях. По мере эксплуатации нейтрализаторов допустимый диапазон изменения состава смеси уменьшается. Например, после прюбега автомобиля с нейтрализатором 30 ООО километров он составляет 0,2%. Для обеспечения состава смеси, близкого к стехиометрическому, применяют электронные системы регулирования карбюратора или впрыска бензина с обратной связью, когда состав смеси корректируется по составу отработавших газов, который оценивают по концентрации кислорода, измеряемой кислородным датчиком. Наиболее широко используют датчики, работающие по принципу возникновения электродвижущей силы (ЭДС) между платиновыми электродами в твердом электролите, как правило, двуокиси циркония, если эти электроды находятся в средах с различным содержанием кислорода. В качестве таких сред используют окружающий воздух и отработавшие газы. При переходе через стехиометрический состав смеси вследствие резкого изменения содержания кислорода в отработавших газах ЭДС скачкообразно изменяется. Этот сигнал используется для поддержания состава смеси на уровне, близком к стехиометрическому.  [c.563]

Кислородный датчик, в котором используется принцип гальванического элемента с электролитом из ионов кислорода, установлен в выпускном коллекторе и, воспринимая концентрацию кислорода в выхлопном газе, посылает в ЭБУ сигнал о корректировке смеси. Кислородный датчик с подогревателем внутри имеет керамический подофеватель и даже при низких температурах сразу после запуска двигателя позволяет вести управление газовой аппаратурой.  [c.28]

При различии концентрации кислорода между внутренней и наружной поверхностями корпуса в платиновых электродах возникает разность потенциалов. Напряжение на кпеммах датчика пропорционально разнице концентраций кислорода внутри и снаружи датчика (см. рис. 7.37).  [c.163]

Установка УК-1 была успешно опробована ВТИ в условиях транспорта горячей воды [100]. Однако в дальнейшем, при промышленных испытаниях УК-2 (где электроды не занщщались) было показано, что датчик через 10-15 дней перестает реагировать на изменений концентрации кислорода в воде, хотя на изменение температуры воды продолжает отзываться. Был сделан вывод о влиянии образующейся на поверхности электродов защитной железооксидной пленки, резко уменьшающей чувствительность прибора. По имеющимся сведениям аналогичных проблем в пластовых водах нефтедобычи не возникало, что, очевидно, связано с кислой реакцией этих вод, ще мощные защитные пленки на поверхности не образуются.  [c.19]

Условные обоэначения А[0 — коиденсатоочистка ФД — фотоколориметрический датчик лД — кондуктометрический датчик 5 — солесодержание х — удельная электропроводность Ж — жесткость — концентрация водорода О2 — содержание кислорода Юз — содержание кремнекислых соединений Ыа+= содержание натрий-иона pH — величина pH Ре— содержание железа.[c.188]

Для традиционных методов измерения скорости коррозии по количеству выделившегося водорода или убыли кислорода, а также увеличению концентрации железа предложены более точные методы. В частности, методика определения железа в воде, основанная на колориметрической реарщи ортотолуидина с диметилпарафенилендиамином в присутствии Ре [6 ] методика измерения количества выделившегося Нг, основанная на измерении изменения давления с помощью ионизационных датчиков [7 ] и аналогичный способ для определения количества выделившегося кислорода [8 ].  [c.9]


Проверка датчика концентрации кислорода

Многие сталкиваются с ошибками, которые связаны с кислородными датчиками, но ошибка конкретно на кислородный датчик не указывает. Но все же может быть проблема в первом/верхнем кислородном датчике. Как же проверить работоспособность датчика?

Чтобы проверить работоспособность первого/верхнего кислородного датчика, нужны: трезвый взгляд и тестер с вольтметром и омметром.

Внешняя проверка трезвым взглядом кислородного датчика
Вначале осматриваем внешне проводку на выявление оплавления, обрыва или замыкания контактов.

Если при осмотре все нормально, продолжаем. Выкручиваем датчик (за левым или правим колесом) и осматриваем его на наличие отложений.

Наличие сажи может быть вызвано богатой смесью, износом двигателя и клапанов или утечки в выхлопной системе, и из-за копоти, закрывающей отверстия защитной трубки датчика, датчик работает не верно, и посылает некорректные сигналы на БУ.

Сильные белые или серые отложения говорят о применении в топливе присадок или содержание в топливе высокого процента свинца, что выводит датчик из строя.

Если внешний осмотр не выявил никаких негативных признаков, продолжаем проверку.

Проверка сигнального напряжения кислородного датчика
Устанавливаем на место датчик. Находим место соединения колодки разъема датчика и разъема общего жгута (сзади двигателя по середине возле салонной перегородки) На колодке разъема кислородного датчика есть 4 контакта:
клемма 1 – сигнал +;
клемма 2 – масса;
клемма 3 – подогрев;
клемма 4 – подогрев.

С обратной стороны колодки разъема (где входят провода в разъем) кислородного датчика вставляем разогнутую скрепку в гнездо с клеммой №1 (сигнал +) и еще одну скрепку вставляем в гнездо с клеммой №2 (масса). Берем вольтметр. Положительный щуп вольтметра подсоединяем к скрепке с клеммой №1 (сигнал +), а отрицательный щуп вольтметра подсоединяем к скрепке с клеммой №2 (масса).

Проверку проводим на авто с АКПП в положении «Р», на авто с МКПП в нейтральном положении. Заводим авто и отслеживаем изменение сигнального напряжения датчика.
В начале датчик выдает сигнал с постоянной амплитудой 0,1 – 0,2 В, так называемый режим разомкнутого контура. Когда двигатель достигает нормальной рабочей температуры показания датчика на вольтметре должны колебаться в пределах 0,1 – 0,9 В, режим замкнутого контура. Если показания не переходят в режим замкнутого контура или же переходят но с большой задержкой, то есть двигатель нагрелся, а показания все равно 0,1 — 0,2 В, то датчик неисправен.

Проверка нагревателя кислородного датчика
Рассоединяем разъем колодки датчика от разъема общего жгута. Подключаем омметр на клеммы нагревателя №3 и №4. Номинальное сопротивление должно быть в диапазоне 10 — 40 Ом.

Проверка питания на нагреватель датчика
Включаем зажигание, не запускаем двигатель. Рассоединяем разъем колодки датчика от разъема общего жгута. Измеряем напряжение со стороны жгута. Положительный щуп вольтметра на клемму №4, а отрицательный щуп на клемму №2 (масса), на приборе должно показывать напряжение АКБ, в случае отсутствия питания проверяем состояние электропроводки.

При отрицательном результате в вышеперечисленных проверках, за исключением последнего пункта, кислородный датчик требует замены. Замену можно делать как на оригинальный так и сэкономив средства на более дешевый заменитель ничем не хуже в работоспособности оригинала что уже было описано тут.

08.01.2016 93

Лямбда зонд или кислородный датчик — это датчик, который контролирует содержание кислорода в автомобильном выхлопе, то есть в отработанных газах. Лямбда зонд имеет непосредственное отношение к топливной системе, так как влияет на регулировку соотношения кислорода и топлива при образовании топливовоздушной смеси, которая подается в камеру сгорания. Датчик кислорода устанавливается на выходе коллектора или непосредственно перед катализатором, бывает, что «лямбду» располагают в катализаторе. У этого датчика на самом деле большое количество назначений. Помимо того, что он контролирует соотношение воздуха и топлива, он ко всему прочему влияет на токсичность выхлопа, которая в последнее время на жестком контроле у экологов, а также позволяет получить от мотора максимальный КПД.

Как работает лямбда зонд?

Принцип работы кислородного датчика заключается в том, чтобы следить за количеством воздуха (кислорода) в выхлопных газах. Почему именно кислорода? Потому, что научно доказано — полное сгорание топливной смеси происходит при жестком соотношении топлива и воздуха в пропорции 1:14,7. Для оценки этого соотношения, состава смеси, было введено понятие «коэффициент избытка воздуха», которое определяется как соотношение поступающего в цилиндры воздуха к количеству воздуха, содержащееся в оптимальной топливовоздушной смеси, которую принято обозначать греческой буквой «λ» (лямбда). Формула следующая, если «λ» равна «1» — смесь бедная.

Из-за постоянного ухудшения экологии во всем мире, требования к выбросам вредного CO постоянно ужесточаются, поэтому практически все современные двигатели оснащаются кислородными датчиками, катализаторами и прочими системами, нацеленными на то, чтобы сделать выхлоп менее токсичным. Блок управления производит регулировку подачи топлива посредством форсунок, а также следит за корректной работой лямбда зонда. В случае неисправности, отчет в виде ошибки будет записан в соответствующий журнал, а водитель при этом увидит на панели приборов всем ненавистную надпись «Check Engine».

О том, как проверить исправность лямбда зонда и пойдет речь в моей сегодняшней статье. Вы узнаете о признаках неисправности, о причинах, а также способах проверки кислородного датчика в домашних условиях.

Датчики кислорода бывают различных видов, среди которых встречаются одно-, двух-, трех-, а также четырехпроводные, все зависит от конфигурации (наличия подогревателя и схемы подачи питания). Практически все современные «лямбды» оснащены подогревом.

Для начала о том, почему лямбда зонд выходит из строя. Причины могут быть следующие:

  • Чрезмерное содержание свинца в топливе;
  • Попадание во внутрь датчика антифриза;
  • Нарушение герметичности корпуса датчика во время очистки или в результате воздействия хим. веществ;
  • Сильный перегрев корпуса датчика, по причине использования неподходящего (некачественного) топлива.

Признаки неисправности кислородного датчика:

  • Рывки во время движения;
  • Увеличенный расход топлива;
  • Проблемы с катализатором;
  • Нестабильные обороты двигателя;
  • Высокая токсичность выхлопа.

Проверить лямбда зонд можно разными способами, при помощи:

  • Осциллографа;
  • Мультиметра;
  • А также вольтметра.

Перед тем, как проверить «лямбду» приборами, производим визуальный осмотр.

Прежде всего необходимо произвести визуальный осмотр. Обратите внимание на разъемы подключения датчика, на целостность проводов и самого датчика кислорода.

Недопустимо наличие:

  • Сажи. Это, как правило, свидетельствует о проблемах с нагревателем «лямбды», а также о том, что топливная смесь переобогащенная. В результате, в таком состоянии кислородный датчик засоряется сажей, его реакция ухудшается, проще говоря, он начинает «врать и глючить»;
  • Блестящих отложений. Наличие таких отложений явный признак повышенного содержания свинца в топливе. Свинец повреждает сам зонд, а также катализатор, «лечится» полной заменой «лямбды»;
  • Отложений белого или пепельного цвета. Такой налет чаще всего говорит о неправильном применении присадок в топливо или моторного масла, которое не соответствует типу данного мотора. Датчик с таким налетом подлежит замене.

Как проверить лямбда зонд при помощи омметра

Как правило, во всех руководствах по эксплуатации проверка датчика кислорода сводится к тому, чтобы при помощи мультиметра произвести измерение напряжения, которые выдает датчик при разных режимах работы мотора.

Проверка «лямбды» на разных автомобилях может существенно отличаться, ввиду отличия самих датчиков. Данный способ проверки описан на примере проверки лямбда зонда производства «BOSCH».

Чаще всего «слабое звено» в лямбда зонде — цепь накала, обычно проблемы возникают именно с нею. Чуть реже встречается неисправность наконечника, у которого снижается чувствительность. Для того, чтобы понять целая накальная спираль или нет, необходимо выполнить «прозвон», для этого можно использовать омметр. Электроды прибора подсоединяются к зажимам двух белых проводов датчика — контакты 3-4 разъема (иногда — белый и коричневый провода), предварительно отсоединяются от колодки питания. Сопротивление спирали не должно быть меньше 5 Ом.

Что до чувствительности наконечника, то она может ухудшиться в результате налета, о котором я рассказывал выше. Если налет, о котором я рассказывал есть, то датчик кислорода необходимо менять. Чтобы проверить термоэлектрические параметры датчика, подсоедините электроды вольтметра к контактам 1-2 разъема, или к зажимам черного и серого проводов «лямбды». Сама проверка должна выполняться на прогретом работающем двигателе.

Как проверить лямбда зонд при помощи вольтметра

Для того чтобы проверить датчик кислорода вольтметром необходимо завести мотор и повысить обороты двигателя до 3 тыс., после чего проверить показания прибора при максимуме 2 В. Вольтметр должен показывать напряжение порядка 0,55 В. Ваша задача при этом, то увеличивать, то уменьшать обороты. Вольтметр при этом должен показывать до 0,8-1 В или понижаться до 0,4 В и ниже. Если данные будут изменяться динамически, «лямбда», скорее всего, рабочая. Если колебаний нет или они несущественны, скорее всего, зонд неисправен и требует замены.

Как проверить кислородный датчик на бедную смесь?

Чтобы проверить богатая или бедная смесь, необходимо взять вакуумную трубку и сымитировать подсос воздуха. В случае исправности кислородного датчика, вольтметр покажет 0.2 Вт или ниже.

Для более точной проверки работоспособности и исправности кислородного датчика потребуется осциллограф.

Рекомендую посмотреть видео о том, как проверить лямбда зонд

Прежде чем заменить датчик кислорода, нужно удостовериться, что именно он является причиной неправильной работы двигателя: провалы при разгоне, падение мощности, повышенный расход, троение двигателя. Для этого нам нужно проверить датчик кислорода.

Перечень возможных неисправностей лямбда-зонда (датчика кислорода):

  • неработающий подогрев;
  • потеря чувствительности — уменьшение быстродействия (как отремонтировать датчик (востановить чувствительность)?).

Как правило, смерть датчика чаще всего на автомобиле не фиксируется, если причина находится в чувствительности датчика. Но если произошел обрыв цепи подогрева датчика, то бортовой компьютер моментально выдаст вам ошибку.

Распиновка датчика кислорода

  • А- Контакт чувствительного элемента датчика (+).
  • B- Контакт нагревательного элемента датчика (+).
  • C- Контакт Чувствительного элемента датчика (-).

Схема датчика кислорода (лямбда-зонда)

Проверка питания датчика (напряжение на датчике кислорода)

Прежде чем заменить датчик, нужно удостовериться, что на него поступает питание и исправны все цепи. Для этого открываем капот и отсоединяем разъем датчика (он прикреплен хомутом к патрубку системы охлаждения).

  1. Проверяем цепь нагревательного элемента. Берём тестер и его «минус» подключаем к двигателю, «плюс» крепим на контакт «В». Включаем зажигание и смотрим на показания тестера: должно показывать 12в. Если показания тестера меньше 12в или вообще отсутствуют, то либо разряжен аккумулятор (что мало вероятно), либо обрыв цепи питания (устраняем неисправность). Так же может быть неисправна эбу, но как правило, бортовой компьютер сразу свидетельствует о данной ошибке.
  2. Проверяем цепь чувствительного элемента. Измеряем напряжение между контактами «А» и «С». минус на «С» плюс на «А». Напряжение должно быть 0,45в. Если напряжение отсутствует или отличается на 0,02в и более – то неисправна цепь питания (нужно найти и устранить) или неисправен ЭБУ (что так же мало вероятно).

Полностью проверить датчик на работоспособность можно только при помощи осциллографа, чего нет у большинства автолюбителей, поэтому я не вижу смысла описывать данную ситуацию. Скажу лишь то, что для проверки нужно будет искусственно прибеднять и обогащать топливную смесь и смотреть на показания датчика. Если датчик отъездил уже не мало – более 100.000км, то его можно смело заменить. Потому что, даже если он и рабочий, чувствительность заметно ухудшилась – что ведёт к лишним затратам на бензин.

Существуют так называемые «иммитаторы лямбда-зонда». Скажу сразу, что они не подойдут к нашим авто, т.к. ЭБУ не читает их сигналы.

Следует точно понимать принцип работы датчика. Обратите внимание на следующие ошибки.

Ошибка Р0131 Низкий уровень сигнала датчика кислорода 1
Ошибка Р0132 Высокий уровень сигнала датчика коленвала 1

Низкий уровень сигнала датчика означает, что смесь слишком богатая.

Высокий уровень датчика показывает что смесь слишком бедная.

Обратите внимание, что данные ошибки показывают состояние топливной смеси, а не фиксируют неисправность датчика. Поэтому, при возникновении данных ошибок, сперва нужно смотреть на давление топлива и наличие в системе впуска подсосов воздуха, а уже потом обращать внимание на сам датчик.

Датчик концентрации кислорода системы управления двигателем ГАЗель Бизнес.

Датчик концентрации кислорода системы управления двигателем ГАЗель Бизнес.

Проверка датчика кислорода с помощью осциллографа.

Управляющий датчик концентрации кислорода установлен в приемной трубе системы выпуска отработавших газов до каталитического нейтрализатора.

Датчик представляет собой гальванический источник тока, выходное напряжение которого зависит от концентрации кислорода в окружающей датчик среде. По сигналу датчика о наличии кислорода в отработавших газах ЭБУ корректирует подачу топлива форсунками так, чтобы состав рабочей смеси был оптимальным для эффективной работы каталитического нейтрализатора отработавших газов.

Кислород, содержащийся в отработавших газах, после вступления в химическую реакцию с электродами датчика создает разность потенциалов на выходе датчика, изменяющуюся приблизительно от 0,1 до 0,9 В. Низкий уровень сигнала соответствует бедной смеси (наличие кислорода), а высокий уровень – богатой (кислород отсутствует). Когда датчик находится в холодном состоянии, выходной сигнал датчика отсутствует, т. к. его внутреннее сопротивление в этом состоянии очень высокое – несколько МОм (система управления двигателем работает по разомкнутому контуру). Для нормальной работы датчик концентрации кислорода должен иметь температуру не ниже 300 °C. По мере прогрева сопротивление датчика падает, и он начинает генерировать выходной сигнал. Тогда ЭБУ начинает учитывать сигнал датчика концентрации кислорода для управления топливоподачей в режиме замкнутого контура. Датчик концентрации кислорода может быть «отравлен» в результате применения этилированного бензина или использования при сборке двигателя герметиков, содержащих в большом количестве силикон (соединения кремния) с высокой летучестью. Испарения силикона могут попасть через систему вентиляции картера в камеры сгорания цилиндров. Присутствие соединений свинца или кремния в отработавших газах может привести к выходу датчика из строя. В случае выхода из строя датчика или его цепей ЭБУ управляет топливоподачей по разомкнутому контуру.

Диагностический датчик концентрации кислорода установлен после каталитического нейтрализатора в приемной трубе системы выпуска отработавших газов. Главной функцией датчика является оценка эффективности работы каталитического нейтрализатора отработавших газов. Сигнал, генерируемый датчиком, указывает на наличие кислорода в отработавших газах после каталитического нейтрализатора. Если каталитический нейтрализатор работает нормально, показания диагностического датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика. Принцип работы диагностического и управляющего датчиков концентрации кислорода.

Датчик концентрации кислорода.

Поделиться ссылкой:

Похожие статьи

Датчик кислорода аппарата ИВЛ

Калибровка электрохимического датчика ИВЛ выполняется при сообщении «Нужна калибр. Ячейки О2».

Возможные меры по устранению неполадок:
  • отображается сообщение «Нужна калибр. Ячейки О2». Означает: процедуру выполнить не удалось. Действия: убедитесь, что датчик установлен правильно, кабель подключен, а кислородная смесь доступна. Повторите калибровку, если не удается успешно выполнить и во второй раз – замените датчик.
  • отображается сообщение «Дефект ячейки О2». Необходимо установить новый датчик кислорода, повторить процедуру.
Ресурс парамагнитного датчика O2 не исчерпывается со временем. Такой датчик нужно заменять только в случае неисправности. Измерение с помощью такого датчика O2 основывается на объемной магнитной восприимчивости подаваемой газовой смеси. Парамагнитный датчик O2 не требует технического обслуживания, т.е. калибровка парамагнитного датчика O2 производится только один раз после его установки.

МТСК «Лаборатория» оказывает услуги по поставке и установке запасных частей и расходных материалов для ИВЛ, по их ремонту, техническому обслуживанию, модернизации, диагностике и обновлению программного обеспечения. Работы выполняются опытными, сертифицированными инженерами, с использованием инструментов, рекомендованных производителем, поверенных средств измерений и оригинальных запасных частей и расходных материалов.

Вы можете вызвать нашего специалиста на диагностику, ремонт и техническое обслуживание аппарата или прислать неисправное оборудование для проведения работ в сервисный центр.

Вы можете воспользоваться каталогом для приобретения оригинальных запасных частей и расходных материалов для аппаратов ИВЛ производства Hamilton Medical AG.

Для получения консультации или информации по цене (стоимости) задайте вопрос (кнопа справа)

Наши специалисты ответят на возникшие вопросы касательно эксплуатации и поставки оборудования производства Hamilton Medical AG.

Version 9 meta 02.22

Измеритель кислорода МО-200 | Апогей Инструменты

MO-200 предназначен для измерения содержания кислорода от 0 до 100 % и подключается к ручному измерителю через кабель, который отображает и сохраняет измерения. Широкий диапазон измерений позволяет использовать его как в почве, так и в лаборатории с аксессуарами для диффузионной или проточной головки. Датчик размещен в полипропиленовом корпусе, а электроника полностью герметизирована. Типичные области применения включают измерение O 2 в лабораторных экспериментах, мониторинг газообразного O 2 в помещениях для контроля климата, мониторинг уровней O 2 в компостных кучах и хвостохранилищах, мониторинг окислительно-восстановительного потенциала в почвах и определение частоты дыхания путем измерения потребления O 2 в герметичных камерах или измерения градиента O 2 в почве/пористой среде.

Счетчик имеет режим выборки и регистрации и записывает среднее дневное значение. В режиме Sample будет записано до 99 ручных измерений. В режиме журнала прибор будет включаться и выключаться для выполнения измерений каждые 30 секунд. Каждые 30 минут измеритель усредняет шестьдесят 30-секундных измерений и записывает усредненное значение в память. Счетчик может хранить до 99 средних значений, после заполнения он начнет перезаписывать самые старые измерения новыми. Среднее дневное значение будет записано из 48 усредненных измерений (что составляет 24-часовой период).Измерения образцов и журналов можно просматривать на ЖК-дисплее или путем загрузки данных в компьютер, однако среднее дневное значение можно просмотреть только путем загрузки данных в компьютер. Для загрузки данных на компьютер требуется кабель связи AC-100 (стандартный USB-кабель не подойдет) и программное обеспечение ApogeeAMS.

 

ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ О ПРОДУКТЕ ПЕРЕЙДИТЕ ПО ЭТИМ ССЫЛКАМ

•  Продукт   Руководство

• Спецификация

• Технический чертеж

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О КИСЛОРОДНЫХ ДАТЧИКАХ APOGEE >> нажмите здесь

Текущий запас:

Диапазон измерений от 0 до 100 % О₂ Повторяемость измерений ± 0.1 % при 20,9 % O₂ Нелинейность Менее 1 % Уровень потребления кислорода 0,1 мкмоль O₂ в день при 20,9 % O₂ и 23 C Время отклика 14 с (время, необходимое для считывания 90 % насыщенного отклика) Рабочая среда от 0 до 50 C, относительная влажность менее 90 % без конденсации до 30 C, относительная влажность менее 70 % без конденсации от 30 до 50 C, от 60 до 140 кПа Размеры счетчика 12.Длина 6 см, ширина 7,0 см, высота 2,4 см Размеры датчика Диаметр 3,2 см, длина 6,8 см. масса 210 г Кабель 2 м двухжильного, экранированного, витая пара с оболочкой из сантопренового каучука (высокая водостойкость, высокая устойчивость к ультрафиолетовому излучению, гибкость в холодных условиях), доступен дополнительный кабель Гарантия 4 года на дефекты материалов и изготовления Изготовлено Сделано в США

Измерение растворенного кислорода – Системы измерения параметров окружающей среды

 

Методы измерения растворенного кислорода

Растворенный кислород можно измерить с помощью колориметрии, датчика и измерителя или титрования.

Существует три метода измерения концентрации растворенного кислорода. Современные методы включают электрохимический или оптический датчик. Датчик растворенного кислорода подключается к измерителю для точечного отбора проб и лабораторных применений или к регистратору данных, монитору процесса или трансмиттеру для развернутых измерений и контроля процесса.

Колориметрический метод предлагает базовую аппроксимацию концентрации растворенного кислорода в образце. Существует два метода, разработанных для высоких и низких концентраций растворенного кислорода.Эти методы являются быстрыми и недорогими для базовых проектов, но ограничены по объему и подвержены ошибкам из-за других окислительно-восстановительных агентов, которые могут присутствовать в воде 27 .

Традиционным методом является титрование по Винклеру. Хотя этот метод считался наиболее точным в течение многих лет, он также подвержен человеческим ошибкам и более сложен в исполнении, чем другие методы, особенно в области 27 . В настоящее время метод Винклера существует в семи модифицированных версиях, которые используются до сих пор 27 .

Измерение растворенного кислорода с помощью датчика

Измерение растворенного кислорода с помощью датчика и измерителя (фото предоставлено Fondriest Environmental; Flickr).

Самый популярный метод измерения содержания растворенного кислорода – это использование измерителя растворенного кислорода и датчика. Хотя основными категориями датчиков растворенного кислорода являются оптические и электрохимические, электрохимические датчики можно разделить на полярографические, импульсные полярографические и гальванические датчики. В дополнение к стандартному аналоговому выходу некоторые из этих технологий датчиков растворенного кислорода доступны на платформах интеллектуальных датчиков с цифровым выходом.

Датчик растворенного кислорода можно использовать в лаборатории или в полевых условиях. Датчики растворенного кислорода могут быть разработаны для тестирования биохимической потребности в кислороде (БПК), точечного отбора проб или долгосрочного мониторинга. Измеритель растворенного кислорода, зонд качества воды или система регистрации данных могут использоваться для записи данных измерений, полученных с помощью датчика растворенного кислорода.

Поскольку на концентрации растворенного кислорода влияют температура, давление и соленость, эти параметры необходимо учитывать 7 . Эти компенсации могут выполняться вручную или автоматически с помощью измерителя растворенного кислорода или программного обеспечения для регистрации данных.Температура обычно измеряется термистором внутри датчика и регистрируется измерителем или регистратором данных без запроса. Многие измерители растворенного кислорода включают внутренний барометр, а системы регистрации данных могут быть оснащены внешним барометром или датчиком уровня воды для измерения давления. Барометрическое давление также можно ввести вручную как высоту над уровнем моря, истинное барометрическое давление или скорректированное барометрическое давление. Соленость может быть измерена с помощью датчика проводимости/солености и автоматически компенсирована или аппроксимирована и введена вручную как 7 :

Пресная вода

< 900.5 ‰ (PPT или запчасти на тысячу)

солоноватая вода

Seawater

Соленая вода

30–50 ‰

Рассол

> 50 ‰Во время процессов измерения и калибровки следует обращаться к руководству по эксплуатации.

Оптические датчики растворенного кислорода

Поперечное сечение оптического датчика растворенного кислорода.

Оптические датчики растворенного кислорода измеряют взаимодействие между кислородом и некоторыми люминесцентными красителями. Под воздействием синего света эти красители возбуждаются (электроны получают энергию) и излучают свет, когда электроны возвращаются в свое нормальное энергетическое состояние 12 . Когда присутствует растворенный кислород, возвращаемые длины волн ограничиваются или изменяются из-за взаимодействия молекул кислорода с красителем.Измеренный эффект обратно пропорционален парциальному давлению кислорода 5 . Хотя некоторые из этих оптических датчиков растворенного кислорода называются флуоресцентными датчиками 10 , эта терминология технически неверна. Эти датчики излучают синий свет, а не ультрафиолетовый свет, и известны как оптические или люминесцентные датчики растворенного кислорода 11 . Оптические датчики растворенного кислорода могут измерять либо интенсивность, либо время жизни люминесценции, так как кислород влияет и на 23 .

Оптический датчик растворенного кислорода состоит из полупроницаемой мембраны, чувствительного элемента, светодиода (LED) и фотодетектора 3 . Чувствительный элемент содержит люминесцентный краситель, иммобилизованный в золь-гель, ксерогель или другую матрицу 23 . Краситель реагирует при воздействии синего света, излучаемого светодиодом 3 . Некоторые датчики также излучают красный свет в качестве эталона для обеспечения точности 5 . Этот красный свет не вызывает люминесценции, а просто отражается красителем 7 .Интенсивность и время жизни люминесценции красителя при воздействии синего света зависят от количества растворенного кислорода в пробе воды 23 . Когда кислород проходит через мембрану, он взаимодействует с красителем, ограничивая интенсивность и время жизни люминесценции 3 . Интенсивность или время жизни возвращенной люминесценции измеряется фотодетектором и может использоваться для расчета концентрации растворенного кислорода.

Концентрация растворенного кислорода (измеренная по его парциальному давлению) обратно пропорциональна времени жизни люминесценции, как показано уравнением Штерна-Фольмера 5 :

Уравнение Штерна-Фольмера для растворенного кислорода.

I O / I = 1 + K Q * T 0 * O 2
I o = Интенсивность или срок службы кажущейся люминесценции без кислорода
I = Интенсивность или срок службы люминесценции с присутствием кислорода
k q = коэффициент скорости тушения
t 0 = время жизни люминесценции красителя
O 2 = концентрация кислорода как парциальное давление
Это уравнение точно применимо при низких концентрациях растворенного кислорода 7 .При высоких концентрациях это измерение является нелинейным 23 . Эта нелинейность возникает из-за взаимодействия кислорода в полимерной матрице красителя 25 . В полимерах растворенные газы демонстрируют отрицательное отклонение от закона Генри (который определяет парциальное давление) 25 . Это означает, что при более высоких концентрациях растворимость кислорода в матрице красителя будет соответствовать модифицированному уравнению Штерна-Фольмера 24 :

Модифицированное уравнение Штерна-Фольмера для растворенного кислорода.

I O / I = 1 + AO 2 +O BO 2 / (1 + BO 2 )
I o = Интенсивность или срок службы красителя без кислорода
I = интенсивность или время жизни люминесценции с присутствием кислорода
A, B, b = константы тушения модели Штерна-Фольмера и нелинейной растворимости
O 2 = концентрация кислорода как парциальное давление
Использование этого уравнения требует ввода предварительно определенных констант датчика (I o , A, B, b), которые относятся к каждой новой или сменной крышке датчика 5 .

Оптические датчики растворенного кислорода, как правило, более точны, чем их электрохимические аналоги, и на них не влияет сероводород или другие газы, которые могут проникать через электрохимическую мембрану растворенного кислорода 7 . Они также способны точно измерять растворенный кислород при очень низких концентрациях 3 . Датчики

можно использовать с наземным или подповерхностным буем для сбора данных для долгосрочного мониторинга. Оптические датчики растворенного кислорода

идеально подходят для долгосрочных программ мониторинга благодаря минимальным требованиям к обслуживанию.Они могут проводить калибровку в течение нескольких месяцев и демонстрировать небольшой (если вообще) дрейф калибровки 5 . Эти датчики растворенного кислорода также не требуют времени для прогрева или перемешивания при выполнении измерений 7 . В течение длительного периода времени краситель разлагается, и чувствительный элемент и мембрану необходимо будет заменить, но эта замена проводится очень редко по сравнению с заменой мембраны электрохимического датчика. Сенсоры для измерения времени жизни люминесценции менее подвержены деградации красителя, чем датчики для измерения интенсивности, а это означает, что они сохранят свою точность даже при некотором фотодеградации 24 .

Однако оптическим датчикам растворенного кислорода обычно требуется больше энергии, и для получения показаний требуется в 2-4 раза больше времени, чем для электрохимических датчиков растворенного кислорода 7, 14 . Эти датчики также сильно зависят от температуры 7 . На интенсивность люминесценции и время жизни влияет температура окружающей среды 23 , хотя большинство датчиков содержат термистор для автоматической корректировки данных 12 .

Электрохимические датчики растворенного кислорода

Использование электрохимического датчика растворенного кислорода и измерителя для измерения растворенного кислорода (фото предоставлено YSI).

Электрохимические датчики растворенного кислорода также могут называться амперометрическими датчиками или датчиками типа Кларка. Существует два типа электрохимических датчиков растворенного кислорода: гальванические и полярографические. Полярографические датчики растворенного кислорода можно дополнительно разделить на датчики стационарного режима и быстроимпульсные датчики. Как гальванические, так и полярографические датчики растворенного кислорода используют два поляризованных электрода, анод и катод, в растворе электролита 7 . Электроды и раствор электролита изолированы от образца тонкой полупроницаемой мембраной.

При проведении измерений растворенный кислород диффундирует через мембрану со скоростью, пропорциональной давлению кислорода в воде 7 . Затем растворенный кислород восстанавливается и расходуется на катоде. Эта реакция производит электрический ток, который напрямую связан с концентрацией кислорода 7 . Этот ток переносится ионами в электролите и проходит от катода к аноду 19 . Поскольку этот ток пропорционален парциальному давлению кислорода в образце 15 , его можно рассчитать по следующему уравнению:

Расчет концентрации растворенного кислорода (как парциальное давление) в электрохимической реакции.4 Кл/моль
P m (t) = проницаемость мембраны как функция температуры
A = площадь поверхности катода
p O2 = парциальное давление кислорода
d = толщина мембраны
Типичные токи, создаваемые кислородом снижение составляет около 2 мкА 16 .

Если измерения проводятся в лаборатории или в стоячей воде, необходимо перемешать гальванические и полярографические датчики растворенного кислорода в растворе. Этот метод измерения зависит от потока из-за потребления молекул кислорода 7 .Когда кислород израсходован, датчики могут давать искусственно заниженные показания растворенного кислорода в условиях отсутствия потока 7 . Электрохимические датчики растворенного кислорода следует перемешивать в образце до тех пор, пока показания растворенного кислорода не перестанут увеличиваться.

Полярографические датчики растворенного кислорода

Поперечное сечение полярографического датчика растворенного кислорода.

Полярографический датчик растворенного кислорода представляет собой электрохимический датчик, состоящий из серебряного анода и катода из благородного металла (например, золота, платины или реже серебра) в растворе хлорида калия (KCl) 8 .Когда прибор включен, ему требуется период прогрева в течение 5-60 минут для поляризации электродов перед калибровкой или измерением. Электроды поляризованы постоянным напряжением (от 0,4 В до 1,2 В требуется для восстановления кислорода) от катода к аноду 8 ). Когда электроны движутся в направлении, противоположном току, анод становится положительно поляризованным, а катод — отрицательно поляризованным 14 . Эта поляризация возникает, когда электроны перемещаются от анода к катоду по внутренней проводной цепи 19 .Когда кислород диффундирует через мембрану, молекулы восстанавливаются на катоде, увеличивая электрический сигнал 7 . Поляризующий потенциал поддерживается постоянным, пока датчик обнаруживает изменения тока, вызванные восстановлением растворенного кислорода 7 . Чем больше кислорода проходит через мембрану и восстанавливается, тем больше электрический ток, считываемый полярографическим датчиком растворенного кислорода.

Это двухкомпонентная реакция – окисление серебряного анода и восстановление растворенного кислорода.Эти реакции протекают следующим образом:


Ag – серебряный анод
KCl и H 2 O – раствор хлорида калия
Au/Pt – золотой или платиновый катод *инертный электрод – не участвует*

Реакция и окисление серебряного анода
4ag -> 4ag + + 4E
4AG
4AG + 4KCL -> 4agCl + 4k +

+

+

+

Редакция катода и кислорода
* Cathode Au / Pt инертна и пропускает только электроны; Он не участвует в реакции * 18


O 2 + 4E + 2H — O -> 4OH 2 O -> 4OH
4OH + 4K + -> 4KEH

Общая реакция
O 2 + 2H 2 O + 4KCl + 4Ag —> 4AgCl + 4KOH
Катод из золота/платины исключен из уравнения реакции, поскольку он не влияет на реакцию и не участвует в ней. 18 .В полярографическом датчике растворенного кислорода роль катода заключается в том, чтобы принимать и передавать электроны от анода к молекулам кислорода. Чтобы кислород принял электроны, на поверхности катода должна произойти реакция восстановления кислорода 13 . Электроны, проходящие от серебряного анода к катоду через внутреннюю цепь, используются для восстановления молекул кислорода до ионов гидроксида на поверхности катода, создавая ток. Этот ток пропорционален потребляемому кислороду и, следовательно, парциальному давлению кислорода в образце 15 .

Серебряный анод окисляется во время этого процесса, поскольку он отдает свои электроны в реакцию восстановления, но окисление происходит только во время проведения измерений 7 . Эта реакция заметна, когда анод темнеет (покрытие AgCl). По мере накопления оксидного покрытия производительность датчика будет ухудшаться 7 . Это будет видно не только визуально при взгляде на электрод, но и при использовании датчика растворенного кислорода. Показания будут необычно низкими, не стабилизируются или датчик не будет откалиброван 7 .Когда это происходит, электроды можно очистить, чтобы восстановить работу датчика 7 . Техническое обслуживание электродов должно производиться гораздо реже, чем замена мембраны, согласно заявке 7 .

Импульсные полярографические датчики растворенного кислорода

Поперечное сечение импульсного полярографического датчика растворенного кислорода.

Импульсные полярографические датчики растворенного кислорода избавляют от необходимости перемешивать образец для обеспечения точности при измерении растворенного кислорода. Датчик растворенного кислорода с быстрыми импульсами аналогичен стационарному полярографическому датчику растворенного кислорода, поскольку оба используют золотой катод и серебряный анод.Как стационарные, так и быстроимпульсные датчики также измеряют растворенный кислород, создавая постоянное напряжение для поляризации электродов 7 . Однако эти пульсирующие полярографические датчики растворенного кислорода включаются и выключаются примерно каждые четыре секунды, позволяя растворенному кислороду пополняться на поверхности мембраны и катода 7 . Это пополнение создает почти нулевую зависимость потока 7 . Чтобы последовательно поляризовать и деполяризовать электроды в течение этих коротких периодов времени, импульсный полярографический датчик растворенного кислорода включает в себя третий, серебряный электрод сравнения, отдельный от серебряного анода 7 .Электрохимическая реакция (окисление серебра и восстановление кислорода) остается прежней.

Поскольку полярографические датчики с быстрыми импульсами уменьшают зависимость от потока при измерении растворенного кислорода, пробу воды не нужно перемешивать при использовании этого датчика 7 .

Гальванические датчики растворенного кислорода

Сечение гальванического датчика растворенного кислорода.

Последний электрохимический датчик растворенного кислорода гальванический. В гальваническом датчике растворенного кислорода электроды выполнены из разнородных металлов.Металлы имеют разные электропотенциалы в зависимости от их ряда активности (насколько легко они отдают или принимают электроны) 17 . При помещении в раствор электролита потенциал между разнородными металлами заставляет их самополяризоваться 16 . Эта самополяризация означает, что гальванический датчик растворенного кислорода не требует времени на прогрев. Для восстановления кислорода без внешнего приложенного потенциала разность потенциалов между анодом и катодом должна быть не менее 0,5 вольта 16 .

Анод в гальваническом датчике растворенного кислорода обычно представляет собой цинк, свинец или другой активный металл, а катод — серебро или другой благородный металл 3 . Раствор электролита может представлять собой гидроксид натрия, хлорид натрия или другой инертный электролит 8,27 . Электрохимическая реакция в гальванических датчиках растворенного кислорода очень похожа на реакцию в полярографических датчиках растворенного кислорода, но без необходимости в отдельном постоянном потенциале. Разнородные электроды самополяризуются, при этом электроны перемещаются внутри от анода к катоду 7 .Катод остается инертным, служит только для передачи электронов и не вмешивается в реакцию 20 . Таким образом, анод окисляется, а кислород восстанавливается на поверхности катода. Эти реакции происходят следующим образом:


Zn/Pb – цинковый или свинцовый анод
NaCl и h3O – раствор хлорида натрия
Ag – серебряный катод *инертный электрод, не вступает в реакцию*

цинковый анод Реакция и окисление
2Zn — > 2ZN 2+ + 4E

Реакция серебряного катода и снижение кислорода
* Cathode AG инертный и проходит только электрон без участия в реакции * 18
O 2 + 4e + 2H 2 O -> 4OH
4OH + 2ZN + 2ZN 2+ -> 2ZN (OH) 2

Общая реакция
O 2 + 2H 2 O + 2Zn —-> 2 Zn(OH) 2
Как и в реакции с полярографическим датчиком растворенного кислорода, катод не учитывается в уравнении, поскольку он является инертным электродом 18 .Серебряный катод принимает электроны от анода и передает их молекулам кислорода. Эта транзакция происходит на поверхности катода 8 . Ток, создаваемый восстановлением кислорода, пропорционален парциальному давлению кислорода в пробе воды 15 .

Гидроксид цинка, полученный в результате этих реакций, осаждается в растворе электролита. Этот осадок виден в виде белого твердого вещества на кончике датчика 7 .Этот осадок не покрывает анод и не расходует электролит, поэтому не влияет на работу датчика до тех пор, пока его количество не станет чрезмерным. Если это произойдет, это может повлиять на способность ионов проводить ток между катодом и анодом 22 . Когда выход датчика необычно низкий или показания не стабилизируются, необходимо заменить раствор электролита 7 .

Поскольку электроды в гальваническом датчике растворенного кислорода являются самополяризующимися, окисление цинка будет продолжаться, даже когда прибор не используется 7 .При этом гальванический датчик растворенного кислорода будет работать эффективно даже при израсходовании цинкового анода, хотя его замену может потребоваться чаще, чем полярографический датчик растворенного кислорода 7 .

Измерение растворенного кислорода колориметрическим методом

Существует два варианта анализа растворенного кислорода колориметрическим методом. Они известны как метод индигокармина и метод родазина D. Оба варианта используют колориметрические реагенты, которые реагируют и изменяют цвет при взаимодействии с кислородом в воде 6 .Эти взаимодействия основаны на окислении реагента, и степень изменения цвета пропорциональна концентрации растворенного кислорода 27 . Измерение растворенного кислорода колориметрическими методами можно проводить с помощью спектрофотометра, колориметра или простого компаратора. Использование спектрофотометра или колориметра дает более точные результаты, а сравнение с компаратором, таким как цветовой круг или цветовой блок, выполняется быстро и недорого. Однако, поскольку человеческий глаз необъективен, это может привести к некоторой неточности 6 .

 

Индигокармин

Согласно методу индигокармина, чем глубже синий цвет, тем выше концентрация растворенного кислорода.

Метод индигокармина можно использовать для измерения концентрации растворенного кислорода в диапазоне от 0,2 до 15 частей на миллион (мг/л). Этот метод дает синий цвет, интенсивность которого пропорциональна концентрации растворенного кислорода 31 . Трехвалентное железо, двухвалентное железо, нитрит и гидросульфит натрия могут мешать этому методу 27 .Кроме того, реагенты следует хранить вдали от яркого света, так как длительное воздействие может испортить индигокармин 32 . Однако на этот метод не влияют температура, соленость или растворенные газы 28 . Тесты низкого диапазона зависят от времени и должны быть проанализированы в течение 30 секунд, в то время как тесты высокого диапазона требуют двухминутного времени обработки 31 .

Родазин D

При измерении растворенного кислорода метод родазина D дает насыщенный розово-розовый цвет.

Метод родазина D используется для определения очень низких концентраций растворенного кислорода. Реагенты родазина D, способные измеряться в частях на миллиард (ppb), реагируют с растворенным кислородом с образованием раствора темно-розового цвета 30 . На этот колориметрический метод не влияет соленость или растворенные газы, такие как сульфиды, которые могут присутствовать в пробе воды 28 . Однако окислители, такие как хлор, трехвалентное железо и двухвалентная медь, могут мешать и вызывать более высокие показания растворенного кислорода 29 .Другими причинами ошибок являются полисульфиды, гидрохинон/бензохинон, а также бор и перекись водорода (если присутствуют оба) 29 . Кроме того, цвет и мутность образца могут повлиять на точность показаний 29 . Этот метод зависит от времени, так как анализ необходимо провести в течение 30 секунд после смешивания реагента 30 .

Измерение растворенного кислорода титриметрическим методом

Титриметрический метод анализа растворенного кислорода известен как метод Винклера.Этот метод был разработан Л.В. Винклер, венгерский химик, в 1888 году 4 . Также известный как йодометрический метод, метод Винклера представляет собой титриметрическую процедуру, основанную на окислительных свойствах растворенного кислорода 26 . Этот метод уже давно является стандартом точности и прецизионности при измерении растворенного кислорода 27 .

Метод Винклера

Образцы собираются, фиксируются и титруются либо в полевых условиях, либо в лаборатории. Образец следует зафиксировать реагентами как можно скорее, чтобы предотвратить изменение уровня кислорода из-за перемешивания или контакта с атмосферой.Для метода Винклера требуется специальная бутыль, известная как БПК-бутылка, которая предназначена для герметизации без захвата воздуха внутри 1 . Сегодня необходимые реагенты могут поставляться в предварительно отмеренных упаковках для большей точности и простоты использования 33 . При использовании этого метода количество титранта, необходимое для завершения реакции, пропорционально концентрации растворенного кислорода в образце 6 .

Хотя метод Винклера по-прежнему является признанным стандартом для анализа растворенного кислорода, было выявлено несколько проблем 27 .Этот метод подвержен человеческим ошибкам, неточностям, загрязнениям образцов и помехам 6 . Кроме того, титрование может занимать много времени и быть обременительным в полевых условиях 7 .

Модифицированные методы Винклера

Основные этапы измерения растворенного кислорода методом азидного титрования Винклера.

В настоящее время существует семь модифицированных методов Винклера, каждый из которых создан для решения различных проблем (например, мешающих загрязнителей) 27 . Наиболее популярным из них является метод Азида-Винклера, поскольку он решает проблемы с йодом, присутствующим в исходном методе 1 .Однако остальные модифицированные методы создают новую проблему – эти методы требуют предварительного знания образца (например, других присутствующих элементов), чтобы сделать правильный выбор метода 27 .

При наличии времени и желания титриметрический метод анализа растворенного кислорода может быть точным и точным. Тем не менее, новые технологии позволили создать датчики растворенного кислорода, которые проще и быстрее в использовании и могут быть такими же точными в большинстве приложений 27 .

 

Процитировать эту работу

Fondriest Environmental, Inc. «Измерение растворенного кислорода». Основы экологических измерений. 7 января 2014 г. Интернет. .

 

Дополнительная информация

Мониторинг кислорода в газе — PyroScience GmbH

Мониторинг кислорода в газе

Измерение кислорода в газовой фазе может быть реализовано с помощью любого кислородного датчика PyroScience.Типичные области применения наших датчиков:

  • Общие измерения концентрации кислорода в атмосферном воздухе или пробах газов
  • Образцы газа извлечены, например, из осадка, почвы, биопленки, биореактора
  • Микробная или клеточная культура, заключенная во флакон с перегородкой или в трубку
  • Анализ газов, образующихся после (био)химических реакций, заключенных во флакон с перегородкой или в трубку
  • Определение содержания кислорода в образцах запечатанной упаковки
  • Онлайн-мониторинг при отборе проб газа

Измерение содержания кислорода в закрытых флаконах с перегородкой или в запечатанной упаковке образца может быть реализовано с помощью нашего стационарного игольчатого датчика с защищенным наконечником, подключаемого к приборам FireSting-O2 или FireSting-PRO.Игла заполнена клеем, что исключает утечку воздуха через иглу при прокалывании упаковочного материала.

OXF900PT имеет более толстую иглу, подходящую для более толстых септ или упаковочного материала. Применение в жидкостях также возможно, но требует особых мер предосторожности для удаления «пойманных» пузырьков газа на кончике датчика.

OXF50 и OXF1100: Хрупкий наконечник датчика выступает прибл. 6 мм (OXF50) или 2 мм (OXF1100) от иглы с прямым срезом. Они могут применяться в жидкостях и в газах.Все внутреннее пространство иглы шприца тщательно заполнено клеем, что сводит к минимуму любые газовые резервуары, которые могут замедлить время отклика датчика.

 

С помощью наших точек датчика кислорода можно интегрировать датчик в любой сосуд с прозрачной стенкой и выполнять считывание снаружи. С помощью этого метода можно измерить кислород внутри закрытого контейнера. С помощью этого метода можно измерить e.грамм. диффузия кислорода через упаковочный материал или изменение содержания кислорода во время реакций в закрытых сосудах. Наши дыхательные флаконы поставляются уже со встроенной сенсорной полосой и могут использоваться для измерения содержания кислорода в жидкой или газовой фазе. Другим примером является интеграция сенсорных пятен в титрационный микропланшет для измерения кислорода в свободном пространстве над лунками, заполненными жидкостью.

 

Для OEM-приложений мы предлагаем кислородный датчик FDO2.Это откалиброванный на заводе, надежный, точный, быстродействующий, не истощающий и не требующий обслуживания датчик для требовательных приложений обнаружения газа, например. для мониторинга кислорода в перчаточных ящиках, портативном оборудовании, выхлопных газах и т. д. Он не истощается со временем, в отличие от гальванических датчиков кислорода с ограниченным сроком годности. Монтажная резьба и прочный запирающий соединитель облегчают установку. Доступные проточные ячейки обеспечивают простую интеграцию в различные газовые потоки.

Применимые типы датчиков кислорода

 

Связанные рецензируемые публикации

Система мониторинга дыхательной активности для любой отдельной лунки 48-луночного титрационного микропланшета
Flitsch et al., 2016 г., Журнал биологической инженерии
http://doi.org/10.1186/s13036-016-0034-3  

Дыхательная нитратредуктаза, активная исключительно в покоящихся спорах облигатного аэроба Streptomyces coelicolor A3(2)
Fischer et al., 2014, Molecular Microbiology
https://doi.org/10.1111/mmi.12344

Выброс кислорода из озер
Koschorreck et al. 2017 г., Письма о геофизических исследованиях
https://doi.org/10.1002/2017GL074591

Определение характеристик газоанализаторов на основе оксидов металлов с помощью оптических методов
Glöckler et al.2020, Аналитическая и биоаналитическая химия
https://doi.org/10.1007/s00216-020-02705-6

Выделение кислорода морскими водорослями в условиях перенасыщения
Long et al. 2020, Лимнология и океанография
https://doi.org/10.1002/lno.11299

Сенсорные технологии | Технологии измерения кислорода

Датчики оксида циркония PST

Куполообразный блок из диоксида циркония (ZrO2) покрыт с внутренней и внешней сторон тонким слоем пористой платины.Диоксид циркония действует как твердый электролит и легирован оксидом иттрия, что повышает термическую и механическую стабильность, а также электрические характеристики. Пористый платиновый слой действует как электрод, пропуская ионы кислорода в электролит ZrO2.

Одна сторона узла подвергается воздействию измеряемого газа, тогда как другая сторона подвергается воздействию эталонного газа (обычно воздуха).

Вся сборка нагревается выше 600°C, чтобы максимизировать ионную проводимость электролита ZrO2.Это позволяет быстро перемещать ионы кислорода от более высокой концентрации кислорода к более низкой. Движение ионов кислорода через оксид циркония создает напряжение между двумя электродами, величина которого основана на перепаде парциального давления кислорода, создаваемом эталонным газом и газом-образцом.

Сенсорные ячейки MSRS

MSRS расшифровывается как Metallic Sealed Reference Sensor и представляет собой уникальную технологию кислородных датчиков PST.Равновесное состояние твердого оксида металла используется в качестве эталона. Это обеспечивает точную работу независимо от качества окружающего воздуха (который обычно используется в качестве эталонного газа) и отменяет требование «нулевого» калибровочного газа.

    Преимущества MSRS:
  • Возможность измерения содержания кислорода в самых разных областях применения
  • Устойчив к загрязнению (в дымовых газах) и остается чувствительным к чистым газам
  • Измерение стабильно, особенно по сравнению с электрохимическими датчиками
  • Требуется только один калибровочный газ

Сенсорные ячейки MIPS

Ячейки PST MIPS (Micro-Ion-Pump Sealed Reference) — идеальное экономичное решение для измерения процентного содержания кислорода.Герметичная эталонная ячейка не требует подачи эталонного газа.

Ячейка состоит из двух квадратов диоксида циркония (ZrO2), каждый из которых покрыт тонким пористым слоем платины, служащей электродами. Платиновые электроды обеспечивают катализатор, необходимый для диссоциации измеряемого кислорода, позволяя ионам кислорода проходить через ZrO2.

Два квадрата ZrO2 разделены платиновым кольцом, образующим герметичную чувствительную камеру.На внешних поверхностях есть еще два платиновых кольца, которые вместе с центральным платиновым кольцом обеспечивают электрические соединения с ячейкой.

Два внешних диска из оксида алюминия (Al2O3) фильтруют и предотвращают попадание в датчик любых твердых частиц, а также удаляют несгоревшие газы. Это предотвращает загрязнение ячейки, которое может привести к нестабильным показаниям измерения.

Нагревательный змеевик окружает ячейку для образца, нагревая ее до температуры выше 600°C, чтобы максимизировать ионную проводимость диоксида циркония.Внешний колпачок из спеченной нержавеющей стали фильтрует более крупные частицы и пыль и защищает датчик от механических повреждений.

Датчик гальванического элемента | КОРПОРАЦИЯ ГАСТЕК

Этот датчик с гальваническим элементом, который измеряет концентрацию кислорода, используется с середины 1960-х годов для обнаружения (и предупреждения) дефицита кислорода во всех отраслях промышленности.

  • Техническая экспертиза не требуется
  • Компактный и легкий
  • Выдающаяся производительность благодаря мгновенным измерениям в режиме реального времени
  • Кислородомер искробезопасного взрывозащищенного исполнения
  • Для работы датчика не требуется электропитание
  • Недорогие кислородомеры стали реальностью

конфигурация датчика

Принцип измерения включает растворимый в электролите металлический анод и нерастворимый металлический катод, погруженные в электролит.Когда металл анода растворяется, он испускает электроны, которые достигают катода. В катоде кислород, проникая через тонкую пленку мембраны, поглощает электроны, испускаемые анодом. Поток (ток) этого электрона пропорционален концентрации кислорода, проникающего через пленку мембраны, и концентрацию кислорода можно измерить с помощью измерителя. Поскольку реакция происходит самопроизвольно, этот тип датчика не требует источника питания.

*Продукты могут не продаваться в зависимости от стран и регионов.

Сопутствующие товары

Компания GASTEC предлагает широкий спектр датчиков, подходящих для различных типов оксиметров: стационарные, портативные или стационарные, работающие по принципу диффузии или всасывания.

Запросы продуктов

Пожалуйста, используйте соответствующую ссылку ниже, чтобы сделать запрос.

Измерение растворенного кислорода | Измеритель растворенного кислорода, измерители растворенного кислорода, датчики

Зачем измерять растворенный кислород?

DO является одним из наиболее часто измеряемых параметров качества воды, но причина его измерения зависит от окружающей среды.

Зачем измерять растворенный кислород в поверхностных водах и аквакультуре?

Растворенный кислород является прямым индикатором способности водоема поддерживать водную жизнь – водные организмы нуждаются в DO, чтобы выжить!


Рисунок 15: Рыбам для выживания требуется достаточный уровень растворенного кислорода. Многие виды не могут выжить, если концентрация упадет ниже 4 мг/л.

Требуемый уровень DO зависит от вида. В целом, большинство видов рыб будут расти и процветать в диапазоне 5-12 мг/л.Однако, если уровень падает ниже 4 мг/л, они могут перестать питаться и испытывать стресс, что может привести к массовой гибели рыбы. Гипоксия возникает, когда концентрация растворенного кислорода снижается до уровня, который больше не может поддерживать живые водные организмы.

Ознакомьтесь с записью нашего блога «Управление растворенным кислородом и связанные с этим затраты в прудовой аквакультуре», чтобы узнать больше о важности измерения растворенного кислорода в рыбоводстве и других формах аквакультуры. Мы также создали инфографику о гипоксии, которая помогает объяснить, как гипоксия возникает в окружающей среде.

Дисбаланс DO возникает при вредоносном цветении водорослей (ВЦВ) . Во время ранней и пиковой фаз роста ВЦВ DO может значительно увеличиваться вблизи цветения из-за фотосинтетической активности в течение дня. Вырабатывается больше кислорода, чем водоросли или другие организмы могут потреблять днем ​​или ночью — это может привести к перенасыщению.


Рисунок 16: Цветение вредных водорослей (ВЦВ) часто происходит за счет биогенных стоков. Бактерии и другие организмы поглощают водоросли после того, как цветение отмирает, но для этого требуется кислород.Уровни растворенного кислорода могут упасть так низко, как только цветение отмирает, что может привести к гибели крупной рыбы.

По мере того, как цветение исчезает и отмирает, водоросли становятся пищей для бактерий и других существ, потребляющих кислород. Это может привести к резкому падению уровня DO, что приведет к гипоксии. Ознакомьтесь с нашим сообщением в блоге, HABs | Все, что вам нужно знать, чтобы узнать больше!

Большая гибель рыбы также может быть результатом теплового загрязнения вокруг электростанций и промышленных предприятий. Хотя сточные воды этих заводов, как правило, чистые, они часто намного теплее, чем поверхностные воды, в которые они попадают.С повышением температуры уровень DO в воде снижается. Поэтому внезапный приток теплой воды может привести к массовой гибели рыбы.


Рисунок 17: Когда горячая вода сбрасывается в поверхностный водоем, уровень растворенного кислорода падает. Если концентрация DO уменьшится слишком сильно, это может привести к гибели рыбы. Это большая проблема электростанций и промышленных объектов.

Термическое загрязнение и ВЦВ — не единственные явления, представляющие опасность для водных организмов. Дорожная соль обычно наносится зимой на обледенелые дороги.Эта соль стекает с дороги в поверхностные водоемы, повышая соленость. По мере увеличения солености уровни DO снижаются. Таким образом, несмотря на то, что кислород лучше растворим в холодной воде, высокая соленость может привести к массовой гибели рыбы зимой из-за удушья.


Рисунок 18: Дорожная соль, растворенная в поверхностном водоеме, может нанести ущерб водным организмам, поскольку соль вызывает снижение концентрации растворенного кислорода.

Зачем измерять растворенный кислород в грунтовых водах?

Многие предполагают, что DO отсутствует ниже уровня грунтовых вод, но это неверное предположение.Прежде чем вода просачивается вниз с поверхности, вода контактирует с атмосферой, и кислород растворяется. DO может существовать на больших глубинах в водоносном горизонте, если в нем мало или совсем нет окисляемого материала. 2

Растворенный кислород может быть полезным параметром для измерения при проведении исследований подземных вод. DO может помочь определить, когда во время продувки были достигнуты стабильные условия, и может использоваться для оценки конструкции скважины.

Измерение растворенного кислорода также может помочь обеспечить соблюдение надлежащих процедур отбора проб подземных вод при отборе проб для анализа металлов и летучих органических соединений.Любая искусственная аэрация может повлиять на лабораторные анализы этих соединений. 3

DO играет важную роль в химических реакциях, происходящих в недрах. Он регулирует валентное состояние микроэлементов и ограничивает метаболизм растворенных органических соединений (например, масла) микробами. 4

Микробы могут разлагать нефть, просочившуюся в водоносный горизонт. Как и другим организмам, микробам необходимо дышать (т. е. дышать). Для дыхания требуется акцептор электронов, и, поскольку кислород является наиболее предпочтительным, DO быстро истощается там, где присутствует загрязнение.Следовательно, DO можно найти только вне шлейфа загрязненных грунтовых вод. 5


Рисунок 19: Растворенный кислород является предпочтительным акцептором электронов, используемым микробами во время биоразложения органических загрязнений в недрах. Когда он истощается, другие акцепторы электронов используются анаэробными микробами. 5

Другие акцепторы электронов используются после истощения растворенного кислорода. После кислорода нитраты будут израсходованы, поэтому нитраты можно найти только относительно далеко от шлейфа, как и DO.Последним акцептором электронов является углекислый газ (CO 2 ). Процесс использования CO 2 называется метаногенезом; это будет происходить ближе всего к источнику загрязнения. 5

Другие среды могут стать бескислородными из-за микробной активности, например, открытая вода, загрязненная разливом нефти Deepwater Horizon в 2010 году.

Зачем измерять растворенный кислород в сточных водах?

Микробы потребляют отходы и превращают их в безвредные конечные продукты в процессе очистки на очистных сооружениях.DO играет решающую роль в этом процессе, поскольку эти микробы полагаются на него для разрушения загрязнителей сточных вод, таких как органические вещества или аммиак. В процессе активного ила (ASP) — наиболее распространенной конфигурации установки — воздух закачивается в аэротенки, заполненные взвешенными в воде микробами.

Сообщение в нашем блоге Сточные воды или восстановление водных ресурсов? | В документе «Извлечение отходов из сточных вод» более подробно рассматривается технология аэрации.


Рисунок 20: Воздух закачивается в аэротенки, чтобы способствовать разложению загрязнителей сточных вод микробами.

Сточные воды, представляющие собой очищенную воду, выходящую с завода, должны содержать ограниченное количество питательных веществ, чтобы предотвратить эвтрофикацию в окружающей среде. Процессы биологического удаления биогенных веществ (BNR) могут использоваться для обеспечения соблюдения предельных значений биогенных стоков, но эти процессы требуют контролируемых условий на очистных сооружениях.

БНР характеризуется наличием неаэрируемых анаэробных и бескислородных зон до и после зон аэрации. Рециркуляция смешанного щелока и потоки возврата ила устроены таким образом, чтобы наилучшим образом использовать органическое содержимое в системе активного ила.

Посетите наш вебинар о биологическом удалении азота питательными веществами, чтобы узнать больше об этой стратегии лечения.

Гальванические и оптические датчики растворенного кислорода

Современный метод измерения растворенного кислорода (DO) в лаборатории или в полевых условиях включает датчик DO, подключенный к измерителю, который записывает данные калибровки и измерения. Датчики растворенного кислорода могут быть предназначены для дискретного отбора проб, испытаний на биологическую потребность в кислороде (БПК) или приложений для долгосрочного мониторинга, в то время как измерители растворенного кислорода могут быть оснащены внутренним барометром, алгоритмами компенсации и другими специальными функциями и могут быть связаны с компьютером для передачи данных.

 
Существует два типа датчиков растворенного кислорода — электрохимические и оптические. Электрохимические датчики растворенного кислорода, также известные как амперометрические датчики или датчики типа Кларка, измеряют концентрацию растворенного кислорода в воде на основе производимого электрического тока. Полярографические и гальванические типы электрохимических датчиков растворенного кислорода. Преимущества гальванических датчиков перед полярографическими датчиками заключаются в том, что они не требуют внешнего источника напряжения и времени на прогрев для работы, а их электролит может использоваться в течение длительного времени.Оптические датчики растворенного кислорода, широко известные как люминесцентные датчики растворенного кислорода (LDO), но некоторые из них называются флуоресцентными датчиками, измеряют концентрацию растворенного кислорода в воде на основе гашения люминесценции в присутствии кислорода. Они могут измерять либо интенсивность, либо время жизни люминесценции, поскольку кислород влияет и на то, и на другое.1 Преимущества датчиков, основанных на времени жизни люминесценции, по сравнению с датчиками, основанными на интенсивности люминесценции, заключаются в том, что они менее чувствительны к дрейфу источника света и детектора, изменениям оптического пути, дрейф из-за деградации или вымывания красителя.

alexxlab

E-mail : alexxlab@gmail.com

Submit A Comment

Must be fill required * marked fields.

:*
:*