Máy phân tích oxy là một dụng cụ được sử dụng để đo nồng độ oxy trong khí. Phương pháp phân tích oxy chủ yếu dựa trên các nguyên tắc khác nhau của kỹ thuật phát hiện khí để xác định nồng độ oxy. Các phương pháp phân tích oxy phổ biến bao gồm:
1. Phương pháp điện hóa
Máy phân tích oxy điện hóa dựa trên nguyên tắc phản ứng điện hóa, sử dụng phản ứng khử hoặc oxy hóa của oxy trên các điện cực để tạo ra sự thay đổi dòng điện hoặc điện áp để đo nồng độ oxy trong khí.
Cách thức hoạt động:
Cảm biến điện hóa thường bao gồm hai điện cực (điện cực hoạt động và điện cực tham chiếu) và một dung dịch điện phân. Khi khí đi qua các điện cực, các phân tử oxy trải qua phản ứng giảm trên các điện cực hoạt động để tạo ra dòng điện.
Cường độ của dòng điện này tỷ lệ thuận với nồng độ oxy và nồng độ oxy trong khí có thể được tính toán chính xác bằng cách đo sự thay đổi dòng điện.
Tính năng:
Độ nhạy cao, thích hợp để phát hiện nồng độ oxy thấp (ví dụ: giám sát môi trường).
Tốc độ phản hồi nhanh, phù hợp để phát hiện thời gian thực.
Thích hợp để đo nồng độ oxy trong nhiều môi trường hỗn hợp khí.
2. Phương pháp dẫn nhiệt (phương pháp dẫn nhiệt)
Độ dẫn nhiệt đo nồng độ oxy dựa trên độ dẫn nhiệt khác nhau của khí. Độ dẫn nhiệt của oxy khác với các thành phần khác trong không khí như nitơ, carbon dioxide, v.v., và nguyên tắc này được sử dụng để phát hiện oxy.
Cách thức hoạt động:
Cảm biến dẫn nhiệt bao gồm hai cặp nhiệt điện và một yếu tố làm nóng. Xung quanh yếu tố làm nóng, cảm biến sẽ theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của khí dựa trên sự khác biệt về độ dẫn nhiệt của các loại khí khác nhau.
Độ dẫn nhiệt của oxy trong không khí khác với các loại khí khác (như nitơ, carbon dioxide, v.v.), do đó nồng độ oxy có thể được tính toán bằng cách đo sự thay đổi nhiệt độ của cảm biến.
Tính năng:
Không tiêu thụ, không cần phản ứng hóa học, do đó tuổi thọ cảm biến dài hơn.
Rất nhạy cảm với sự khác biệt về độ dẫn nhiệt của khí và có thể đo nồng độ oxy nhanh chóng.
Thích hợp cho môi trường khí với nồng độ oxy cao hơn.
3. Phương pháp kháng (phương pháp Zirconia)
Phương pháp điện trở chủ yếu đo nồng độ oxy bằng cách nung zirconia (ZrO2) phản ứng với oxy ở nhiệt độ cao.
Cách thức hoạt động:
Các điện cực zirconia có tính dẫn oxy ở nhiệt độ cao. Khi oxy đi qua vật liệu zirconia, các phân tử oxy trải qua sự hấp phụ và ion hóa trên bề mặt zirconia, tạo ra tín hiệu hiện tại.
Kích thước của tín hiệu hiện tại này tỷ lệ thuận với nồng độ oxy.
Phương pháp này thường được sử dụng để đo nồng độ oxy cao, chẳng hạn như phân tích oxy trong quá trình đốt cháy.
Tính năng:
Độ ổn định nhiệt độ cao là tốt, thích hợp cho phân tích oxy trong môi trường nhiệt độ cao.
Độ chính xác cao, phù hợp với các phép đo nồng độ oxy yêu cầu cao hơn.
Nó là cần thiết để làm nóng đến một nhiệt độ nhất định, vì vậy thiết bị bắt đầu chậm hơn và tiêu thụ năng lượng cao hơn.
4. Phương pháp quang học (phương pháp hấp thụ UV, phương pháp hấp thụ hồng ngoại)
Phương pháp quang học sử dụng các đặc tính hấp thụ của khí đối với các bước sóng ánh sáng khác nhau để đo nồng độ oxy.
Phương pháp hấp thụ tia cực tím:
Oxy có bước sóng hấp thụ cụ thể trong vùng ánh sáng cực tím, và nồng độ oxy có thể được tính toán bằng cách sử dụng sự hấp thụ của khí đối với ánh sáng cực tím.
Phương pháp này phù hợp để phát hiện nồng độ oxy thấp và không bị ảnh hưởng bởi các loại khí khác.
Phương pháp hấp thụ hồng ngoại:
Mặc dù oxy tự hấp thụ ít hơn trong vùng hồng ngoại, phương pháp hấp thụ hồng ngoại có thể được sử dụng để đo nồng độ oxy trong khí liên quan đến các khí khác như carbon dioxide, metan, v.v., thường kết hợp với các khí khác.
Tính năng:
Độ nhạy cao, độ chính xác cao.
Sẽ không bị ảnh hưởng bởi khí gây nhiễu, nhưng các yêu cầu về thiết bị cao hơn và phức tạp hơn.
Thích hợp cho phân tích oxy nồng độ thấp.
5. Phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
Phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier sử dụng các đặc tính hấp thụ của khí vào phổ hồng ngoại để xác định nồng độ oxy thông qua phân tích quang phổ.
Cách thức hoạt động:
Các phân tử oxy hấp thụ bức xạ hồng ngoại ở các bước sóng cụ thể, sử dụng kỹ thuật biến đổi Fourier để phân tích quang phổ, tùy thuộc vào cường độ hấp thụ khí, do đó đo nồng độ oxy trong khí.
Tính năng:
Độ chính xác cao và có thể phân tích nhiều loại khí cùng một lúc.
Các phép đo nồng độ oxy là rất chính xác, nhưng các thiết bị phức tạp hơn và có giá cao hơn.
6. Phương pháp tỷ trọng cố định (phương pháp tỷ trọng cố định)
Phương pháp trọng lượng riêng là tính toán nồng độ oxy bằng cách đo chênh lệch trọng lượng riêng của oxy so với không khí.
Cách thức hoạt động:
Oxy có trọng lượng riêng nhỏ hơn không khí, theo nguyên tắc này, nồng độ oxy có thể được tính bằng cách đo sự khác biệt trọng lượng riêng của khí.
Tính năng:
Thích hợp để phân tích oxy nồng độ thấp, nhưng độ nhạy thấp.
Nó thường được sử dụng để phát hiện nhanh nồng độ oxy trong khí quyển.