Inte bara optisk detektion
De flesta av OPSIS mätinstrument bygger på optiska tekniker men det finns undantag. Koncentrationen av syre i industriella processer kan mätas optiskt men även med hjälp av en enkel och robust elektrokemisk teknik. Tekniken bygger på det keramiska materialet zirkoniumdioxid och är kanske mest känd som ”lambdasond” för att styra förbränningsmotorer.
Hur fungerar zirkoniumdioxidtekniken?
Zirkoniumdioxid är en mycket tålig keram som består av kristalliserat, oxiderat zirkonium, ZrO2. I grundutförandet förses ett litet block av zirkoniumdioxid med två elektroder på motstående sidor, detta bildar en ”cell”. Ena sidan med elektrod exponeras för en känd syrehalt (referens), oftast omgivningsluftens 21 %, och den andra sidan exponeras för den gasblandning vars syrehalt man vill bestämma. När cellen värms upp ger skillnaden i syrehalt mellan de två sidorna upphov till en elektrokemiskt inducerad potentialskillnad (spänning) mellan elektroderna. Spänningen varierar med skillnaden i syrehalt och genom att mäta spänningen kan syrehalten i gasblandningen bestämmas.
BREDBANDsSENSOR
I ovanstående design är förhållandet mellan spänning och syrehalt olinjärt vilket ger en ganska dålig mätprecision i vissa haltområden. Numera används därför i stället ofta en så kallad bredbandssensor som består av två zirkoniumdioxidceller åtskilda av en mätkammare. Som i grundutförandet exponeras sedan cellpaketets ena sida för en känd syrehalt och den andra sidan för gasblandningen vars syrehalt skall bestämmas. Genom att driva en ström genom cellen närmast gasblandningen får man en elektrokemisk pump som driver syrejoner genom cellen. På så sätt kan man reglera syrehalten i mätkammaren. Strömmen och därmed pumpeffekten styrs så att potentialskillnaden över den andra cellen hålls konstant vid optimal känslighet. Strömmen genom den första cellen blir då ett mått på syrehalten i gasblandningen. Detta ger en givare med bättre precision än den ursprungliga designen.
Bloggar om syremätning
Läs mer i våra blogginlägg om syremätning och andra artiklar om kontinuerlig emissionsmätning.
Operating Principle of an Oxygen Monitor
