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淺談一種新型非消耗的光學原理氧傳感器
賽肯測控?2019-7-18
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?? ? ? 這種傳感器的誕生源于市場上對非消耗和完全符合RoHs標準的傳感器有需求。所以這種傳感器的誕生是為了取代市場上電化學原理和其他含鉛等重金屬消耗性的傳感器。
? ? ? ?當前客戶廣泛應用的擴散型電化學原理的類似電池一樣的氣體傳感器，其中一些含有有害物質，如鉛等。盡管不符合RoHs標準，它們?nèi)匀槐辉试S出售。但是這種情形不可能永遠持續(xù)下去，隨著電子技術等新技術的產(chǎn)生，另外相關法律法規(guī)的要求，含有鉛等有害元素的傳感器將陸續(xù)被禁用或淘汰，不能被繼續(xù)生產(chǎn)制造。另外這些傳感器會隨著時間的推移而耗盡，因此它們只會像電池一樣被消耗，并產(chǎn)生工業(yè)電子垃圾。
? ? ? ?在應用實踐中，其中一個問題可能會一直困擾我們，那就是測量環(huán)境中氧氣含量越多，氧傳感器消耗得越快，當你使用一個新購買的氧電池傳感器時，它們的使用壽命我們并不知道是多久，任何人也無法預料它什么時候需消耗盡需要及時更換。因為我們不知道它將在什么環(huán)境中應用。（這里我們僅只氧氣量而言。）
? ? ? 因此開發(fā)光學原理氧傳感器，它基于光學熒光淬滅①。在這里有一個發(fā)出高能量藍光脈沖的藍色LED。藍色的燈光照射到熒光材料上，熒光材料發(fā)出熒光并發(fā)出橙色光。它產(chǎn)生的光量隨著時間的推移而衰減......它會在很短的時間內(nèi)衰減。幾微秒的量級。并且，在高氧濃度的情況下，衰減速率非常快，在低氧濃度的情況下，則速度較慢。
? ? ? ?板載微控制器測量波形衰減所需的時間，并進行溫度補償，然后根據(jù)該值計算出氧氣值。傳感器出廠前被校準。
? ? ? ?傳感器不同于電化學和電流型傳感器，有3個引腳，不需要供電。此原理傳感器需要電源，兩個引腳需要5伏電源。另外兩個引腳是通信引腳。因此，這兩個管腳不僅是產(chǎn)生被信號調(diào)節(jié)和放大并且溫度補償?shù)哪M輸出。
? ? ? 傳感器具有完全補償?shù)耐耆瘦敵?。通過這兩個引腳傳送氧氣數(shù)值。選擇使其成為RS232 TTL電平兼容接口，因為它是成為通過微型USART連接微控制器的一種非常簡單的方法。
? ? ? ?因此，5伏特給2個引腳供電，3.3伏標稱TTL信號直接送入您的微控制器。最大5伏電壓，但大多數(shù)微控制器是3.3V。與其他類似風格和尺寸的傳感器不同，您不需要任何外部電路。只需微控制器，現(xiàn)在每個產(chǎn)品都有一個微控制器。所以真正消除了額外電路的成本。
? ? ? ?例如連接，只需將其連接到USB接口，USB轉RS232接口?？梢钥吹剿_始產(chǎn)生氧氣值，數(shù)值是20.67%。在大多數(shù)正常室內(nèi)環(huán)境中，氧氣通常為20.7％。不是20.95%,20.95%或大多數(shù)人想到的21％。空氣中的氧氣含量，(基于干燥空氣),當然有時候一些濕度使氧氣值被稀釋。所以20.7%非常典型?；诖水斎贿€可以測到氧氣壓力。是208.4 mBar，傳感器內(nèi)的溫度是25°C（室溫條件），大氣壓值是1009 mBar，里面還有壓力傳感器。
? ? ? ?使用壓力值和氧氣壓力來計算氧氣濃度，得到氧氣含量是20.62%。數(shù)值有時候會有所下降，可能是因為我們呼吸出了一點二氧化碳。如果我們對其吹氣把更多的二氧化碳加到它上面。可以看到氧氣示值經(jīng)下降到19.5％以下并且它會繼續(xù)下去，停止吹氣，然后它再次開始上升，因為新鮮空氣正在擴散回傳感器。氣體通過這種多孔PTFE疏水膜進入，這樣可以將物質從傳感器中過濾掉，特別是水分和灰塵。由于這個原因，響應時間相對較慢，當然我只是輕輕地呼吸，但是如果要以更高的流速引導氣體，那么響應時間會更快。氣體可以通過前面進入，但它也可以通過殼體和蓋子之間的間隙進入，因為這不是氣密密封。對于許多只需要測量傳感器周圍環(huán)境中氧氣濃度的應用來說，這很好。
? ? ? ?此原理氧傳感器的誕生，提供了一種新的測量和監(jiān)測氧氣含量或氧分壓并同時監(jiān)測溫度和大氣壓值的多參數(shù)方案選擇。更適合用于室內(nèi)高原、高空缺氧環(huán)境監(jiān)測。高原列車供氧、高原氧氣環(huán)境改善、醫(yī)療氧倉、密閉艙體監(jiān)測、醫(yī)院、學校、科研院所、實驗室等，深度開發(fā)為萬物互聯(lián)提供前沿神經(jīng)。
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注解：
①熒光淬滅是指熒光物質分子與溶劑分子之間發(fā)生淬滅，熒光猝滅分為靜態(tài)淬滅和動態(tài)淬滅。詳細原理請查閱相關資料。
