Zirkonium-Sauerstoffsensoren für Anwendungen im Bereich von ppm bis 95 %

Die Sauerstoffsensorserie FCX deckt vier verschiedene Messbereiche ab: 0-1000 ppm, 0-5 %, 0-25 % und 0-95 %. Die einzelnen Zirkonium-basierten Sensoren erfüllen in ihrem jeweiligen Messbereich höchste Anforderungen bezüglich Genauigkeit, Signalstabilität/Reproduzierbarkeit, Reaktionszeit und Lebensdauer. Das Ausgabesignal liegt im µA-Bereich und verläuft mit zunehmendem Sauerstoffgehalt logarithmisch.

Bei der Erwärmung auf > 350°C ist Zirkoniumoxid (mit den richtigen Dotierelementen) für Sauerstoff-Ione durchlässig. Der Arbeitspunkt der Sauerstoffsensorserie FCX liegt bei 450°C. Das Heizelement und der Sauerstofffühler sind verbunden und gewährleisten so eine perfekte Temperaturübertragung und einen minimalen Stromverbrauch am Arbeitspunkt. Durch eine am Sauerstoffsensor anliegende Spannung wird der Sauerstoff aus einer geschlossenen inneren Kammer herausgepumpt. Bei konstantem Gasdruck entspricht die Menge des herausgepumpten Sauerstoffs der Menge an Sauerstoffmolekülen, die durch eine kleine Kapillaröffnung hereinströmen.  Diese ist unabhängig von der zwischen den Elektroden in einem bestimmten Bereich angelegten Spannung. Der gemessene Strom ist proportional zur Menge der weggepumpten Sauerstoffmoleküle. Das Verhältnis zwischen dem Sauerstoffpartialdruck pO2 und dem Sensorstrom Is wird durch die Formal Is = Konstante x In (1 - pO2 / pt) ausgedrückt, wobei pt den Gesamtpartialdruck im System darstellt.

Der Sauerstoffsensor FCX-ULL misst den Sauerstoffpartialdruck im Bereich 0-1000 ppm pO2 und funktioniert auch unter normalen atmosphärischen Bedingungen. Die Lebensdauer des Sensors wird nur durch den das Sensorelement durchlaufenden Gesamtstrom begrenzt. Der FXL-ULL-Sensor kann eine sehr hohe Genauigkeit erreichen, was aber stark von der jeweiligen Anwendung und Einsatzart des Sensors abhängig ist. Die Standardgenauigkeit von +/-50 ppm kann durch Kalibrieren des Sensors vor jeder Messung oder durch Permanentmessungen verbessert werden. Im letzteren Fall sind sogar Auflösungen von bis zu wenigen ppm möglich.

Der Sauerstoffsensor FCX-UL misst den Sauerstoffpartialdruck im Bereich von 0-5 % pO2 und funktioniert auch unter normalen atmosphärischen Bedingungen. Wie beim FCX-ULL wird die Lebensdauer des Sensors nur durch den das Sensorelement durchlaufenden Gesamtstrom begrenzt. Für Sauerstoffkonzentrationen zwischen 0 und 10 000 ppm bietet der FCX-UL eine sehr hohe Genauigkeit (+/-100 ppm). Für Sauerstoffkonzentrationen über 10 000 ppm (d. h. zwischen 1 % und 5 %) beträgt die Genauigkeit +/-1 % des Signals. Wie beim ppm-Sauerstoffsensor FXC-ULL kann der Kunde die Genauigkeit und Auflösung durch die gewählte Messmethode beeinflussen.

Der FCX-ULL und der FCX-UL zeigen einen nahezu linearen Zusammenhang zwischen Sensorsignal und Sauerstoffkonzentration. Dies ergibt sich auch aus obenstehender Gleichung, da pO2/pt << 1. Beide Sensoren reagieren zudem ausserordentlich schnell, mit einer Reaktionszeit (T90) im Sekundenbereich bei erzwungener Strömung.

Der Sauerstoffsensor FCX-UC misst Sauerstoffpartialdruck im Bereich von 0-25 % pO2. Die Ausgabe als Funktion der Sauerstoffkonzentration kann als quasi-linear angesehen werden, mit einem maximalen Fehler von 0,5 % im Bereich von 13-17 % Sauerstoff. Der Sauerstoffsensor FCX-UC hat eine sehr lange Lebensdauer in Luft und biete eine sehr stabile Signalausgabe, wodurch sich der Kalibrierungsbedarf verringert. Der Sensor kann in einem Punkt kalibriert werden, was ihn zu einem beliebten Bestandteil von Sauerstofftransmittern in nicht explosionsgeschützten Umgebungen macht.

Der Sauerstoffsensor FCX-UWC misst den Sauerstoffpartialdruck im Bereich von 0-95% pO2. Er ist der bei weitem am häufigsten genutzte Sensor für medizinische Sauerstoffkonzentratoren, kommt aber auch zur Messung der Sauerstoffqualität/Sauerstoffkonzentration bei Prozessen zum Einsatz, die hohe Sauerstoffkonzentrationen erfordern, wie beispielsweise einige kontrollierte Inkubatoranwendungen. Die Signalstabilität und die Genauigkeit bei hohen Sauerstoffkonzentrationen sind sehr überzeugend und gewährleisten den sicheren Betrieb der verschiedenen Geräte, in denen der Sensor FCX-UWC zum Einsatz kommt.



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