Extraktiv mätning för precis bestämning av syrehalt

Bestämning av syrehalt i olika atmosfärtyper är i många fall en krävande uppgift och de instrument som mäter syrekoncentrationen måste uppfylla högt ställda kvalitetskrav. AGA:s syresond för extraktiv mätning, OXYSENSOR™, kombinerar senaste teknologi med höga kvalitetskrav. Med stort mätintervall från bråkdelar av ppm till mätningar i området lämpar sig instrumentet för ett brett spann av processer, allt från värmebehandling till livsmedel.

Mättekniken i oxysensor är baserad på lamdasondsteknik. Det är den senaste tekniken för bränslekontroll inom fordonsindustrin och därigenom säkerställs höga kvalitetskrav till en rimlig kostnadsnivå. En lamdasond består typiskt av en sensor (lambdasond), en värmare (typisk sondtemperatur ca 700 C) och elektronik för temperaturreglering samt signalbehandling (den spänning, mV, som genereras vid syremätningen). En sensor är en komponent där en fysisk/kemisk förändring översätts till en elektrisk signal. Det sker t.ex. i ett termoelement där en spänning (mV) omräknas till en temperatur eller hos en syresond där en elektromotorisk kraft, EMK (mV), omräknas till en syrekoncentration.

 Zirkoniumoxidsensor utnyttjar keramers jonledningsförmåga
Mättekniken som används i Oxysensor bygger på väletablerad teknologi med Zirkoniumoxidcell. I en zirkoniumoxidsensor utnyttjar man en fascinerande egenskap hos en keram, nämligen keramens förmåga att vara jonledande. Om zirkoniumoxid (ZrO2) legeras med magnesiumoxid (MgO) eller yttriumoxid (Y2O3) får man en sensorkeramik som kan leda syrejoner vid högre temperaturer (från ca 550 C) samtidigt som den är isolerande för elektroner. Detta gör att man kan mäta upp en spänning som är relaterat till syrets partieltryck på referenssidan (som regel luft) och den atmosfär man vill analysera, se Fig Mätning av syrehalt – schematisk beskrivning av syresond.

Vid mätnining med syresond använder man sig av Nernst:s ekvation (1), för att beräkna syrehalten. pO2(X) är det syretryck (partialtryck) som skall mätas och pO2(REF) är referenssyretrycket vilket i detta fall är 0.209 eftersom referensgasen utgörs av omgivningsluft. T är absoluta temperaturen i Kelvin och C1 och C2 är konstanter. Från spänningen, EMK, över sensorn kan syrehalten pO2(X) beräknas.

Zirkoniumoxiden i sig självt blir ingen syresond utan ett bra elektrodmaterial. Detta material består typiskt av en porös yta av platina eller guld och är belagt på båda sidor av zirkoniumoxiden. Och det är spänningen mellan dessa två elektroder som används för bestämningen av syrehalten.

AGA säkerställer kvaliteten för Oxysensor
Sonden är monterad i specialkonstruerat flödesblock som säkerställer att mätresultatet är oberoende av gasflödet inom ett brett flödesintervall. Oxysensor kvalitetssäkras, kalibreras och täthetsprovas innan leverans med ett långtidstest.

Mätprincipen och sensorkvaliteten innebär att Oxysensor är lämplig för kontinuerlig mätning med bibehållen lång livslängd. En bra egenkonvektion säkerställer också att ingen risk för explosiva gasnivåer föreligger vid ett inre läckage i syresonden. Oxysensor har en kappsling i rostfritt stål och noggrant utvalda och gasanpassade komponenter och kopplingar.

Text Anders Åström, Foto AGA