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氣體傳感器是氣體檢測系統(tǒng)的核心,通常裝在探測頭內(nèi)。從本質(zhì)上講,氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)成對應(yīng)電信號的轉(zhuǎn)換器。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進(jìn)行調(diào)理,通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥或制冷處理、樣品抽吸,甚至對樣品進(jìn)行學(xué)處理,以便學(xué)傳感器進(jìn)行更快速的測量。
固體電解質(zhì)是一種具有與電解質(zhì)水溶液相同的離子導(dǎo)電特性的固態(tài)物質(zhì),當(dāng)用作氣體傳感器時,它是一種電池。它無需使氣體經(jīng)過透氣膜溶于電解液中,可以避免溶液蒸發(fā)和電極消耗等問題。由于這種傳感器電導(dǎo)率高,靈敏度和選擇性好,幾乎在石、環(huán)保、礦業(yè)、食品等各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,其重要性僅次子金屬—氧物一半導(dǎo)體氣體傳感器。
ZrO2加入穩(wěn)定劑后在l800℃氣氛下燒結(jié),其中一部分鋯離子就會被鈣離子替,生成(ZrO·CaO)。由于Ca2+是正二價離子,Zr4+是正四價離子,為繼續(xù)保持電中性,會在晶體內(nèi)產(chǎn)生氧離子O2-空穴,這是(ZrO·CaO)在高溫下傳遞氧離子的原因,結(jié)果是(ZrO·CaO)在300~800℃成為氧離子的導(dǎo)體。但要真正能夠傳遞氧離子還必須在固體電解質(zhì)兩邊有不同的氧分壓(氧位差),形成所渭的濃差電池。其結(jié)構(gòu)原理如圖所示,兩邊是多孔的電極,與中間致密的ZrO·CaO材料制成夾層結(jié)構(gòu)。