Un portefeuille de capteurs d’oxygène à base de zirconium avec des plages en ppm jusqu’à 95%

La gamme de capteurs d’oxygène FCX couvre 4 plages de mesure différentes: 0…1000 ppm, 0…5%, 0…25% et 0…95%. Les capteurs individuels ont été construits en respectant les plages de mesure afin de répondre aux exigences de précision, de stabilité/répétabilité du signal, de temps de réponse et durée de vie opérationnelle du capteur, mais tous les capteurs sont basés sur le principe du zirconium. Le signal de sortie du capteur est situé dans la plage µA et suit une courbe logarithmique lorsque la teneur en oxygène augmente.

L’oxyde de zirconium (avec des éléments dopants appropriés) peut être pénétré par des ions d’oxygène lorsqu’il est chauffé à plus de 350°C. Le point de service de la gamme de capteurs d’oxygène FCX se situe à 450°C. L’élément chauffant et l’élément de captage de l’oxygène sont reliés et permettent ainsi d’harmoniser parfaitement les caractéristiques techniques, tout en réduisant au maximum la consommation d’énergie dans la plage du point de service. Une tension appliquée au niveau de l’élément de captage d’oxygène permet de pomper l’oxygène et de l’extraire d’une chambre interne fermée. A une pression gazeuse constante, la quantité d’oxygène extraite est égale à la quantité de molécules d’oxygènes diffusées à travers un petit trou capillaire.  Cette dernière est indépendante de la tension appliquée entre les électrodes dans une certaine plage. Le courant de mesure est proportionnel à la quantité de molécules d’oxygène extraites par pompage. La relation entre la pression partielle en oxygène p_O2 et le courant du capteur I_s est indiquée par la formule I_s = constante x entrée (1 - p_O2 / p_t), sachant que p_t représente la pression partielle totale du système.

Le capteur d’oxygène FCX-ULL mesure la pression en oxygène partielle de la plage 0…1000 ppm pO₂, et fonctionne également dans des conditions atmosphériques normales. La durée de vie du capteur est limitée uniquement par le courant total circulant à travers l’élément de captage. La précision du capteur FCX-ULL peut être très élevée, mais elle dépend fortement de l’application et de l’utilisation faite du capteur. La précision standard de +/-50 ppm peut être améliorée en étalonnant le capteur avant chaque mesure ou en effectuant la mesure en mode continu. Dans ce dernier cas, la résolution peut être de quelques ppm seulement.

Le capteur d’oxygène FCX-UL mesure la pression en oxygène partielle de la plage 0…5% pO₂, et fonctionne également dans des conditions atmosphériques normales. La durée de vie du capteur, telle que celle du capteur FCX-ULL, est limitée uniquement par le courant total circulant à travers l’élément de captage. Pour les concentrations d’oxygène situées entre 0 et 10 000 ppm, la précision du capteur FCX-UL est très bonne (+/-100 ppm). Pour les concentrations d’oxygène supérieures à 10 000 ppm (c’est-à-dire entre 1% et 5%), la précision est de +/-1% du signal. Comme pour le capteur d’oxygène FCX-ULL, la précision et la résolution peuvent être améliorées en fonction de la procédure de mesure mise en place par le client.

Les capteurs FCX-ULL et FCX-UL sont quasiment linéaires dans leur réponse à la concentration d’oxygène. C’est ce que démontre l’équation ci-dessus, car p_O2/p_t << 1. Les deux capteurs répondent aussi très rapidement, avec un temps de réponse T₉₀ de l’ordre de quelques secondes en mode «flux forcé».

Le capteur d’oxygène FCX-UC mesure la pression en oxygène partielle de la plage 0…25% pO₂. La réponse en fonction de la concentration d’oxygène peut être considérée comme quasi-linéaire, avec un niveau d’erreur maximum de 0,5% pour un volume d’oxygène de 13-17%. Le capteur d’oxygène FCX-UC dispose d’une très longue durée de vie opérationnelle dans l’air et d’un signal de sortie très stable, ce qui limite les besoins d’étalonnage. Il peut être étalonné au niveau d’un point unique, ce qui fait de lui un modèle très apprécié pour les transmetteurs d’oxygène en environnements sans risque d’explosion.

Le capteur d’oxygène FCX-UWC mesure la pression en oxygène partielle de la plage 0…95% pO₂. Il est de loin le capteur le plus utilisé avec les concentrateurs d’oxygène médical, mais il est également exploité afin de mesurer la qualité/la concentration de l’oxygène de processus nécessitant une forte concentration d’oxygène, comme par exemple certaines applications en incubateur contrôlées. La stabilité du signal et la précision à de hauts niveaux de concentration sont très bonnes, et garantissent un fonctionnement sécurisé de n’importe quel appareil intégrant le capteur FCX-UWC.