1. 引言

在工業(yè)安全領域，特別是受限空間或緊急情況下，可靠地測量氧氣濃度并預警異常狀況至關重要。作業(yè)和救援人員面臨的主要風險是窒息，這通常是由于氧氣被置換、燃燒、氧化或其他化學過程消耗所致。

自 20 世紀 70 年代末以來，基于可消耗鉛陽極的電化學傳感器已成為大多數應用的事實標準。這是一種經過驗證的方法，在大多數環(huán)境中基于原電池原理可靠工作，但它也存在局限性。

2. 傳統鉛基氧傳感器面臨的挑戰(zhàn)

2.1 挑戰(zhàn)一：極端的溫度和濕度

與固體電解質傳感器不同，鉛基傳感器中的水性電解質會根據環(huán)境溫濕度從空氣中吸收水分或向空氣中流失水分。

濕度過低：會降低響應時間或靈敏度等重要操作參數。

濕度過高：一旦傳感器內部整個自由空間被水填滿，將導致傳感器故障。

壽命預測示意圖分析：

手冊中的示意圖顯示了溫度、相對濕度與鉛基傳感器預期壽命之間的相關性。

在環(huán)境相對濕度達到約 70% 以下時，環(huán)境溫度是決定傳感器壽命的關鍵因素。

超過此濕度點，傳感器的使用壽命將不成比例地依賴于空氣濕度。

2.2 挑戰(zhàn)二：滿足排氣要求

傳統 GfG 鉛基傳感器采用單一氣體通道設計，位于傳感電極正上方。這種設計在實踐中面臨挑戰(zhàn)：當傳感器經歷溫度或壓力瞬變時，內部電池體積與外部環(huán)境之間會產生壓力差，導致：

不期望的輸出"毛刺"。

在極少數情況下，可能導致電解質泄漏。

GfG 解決方案：

GfG 在其鉛基解決方案的傳感器外殼底部增加了第二個排氣口。通過采用一種新型的銀含量達 85% 的導電粘合劑，實現了設計和制造工藝的改進。該粘合劑既能提供良好的導電性和粘合性，又不會對傳感器產生熱應力。

2.3 挑戰(zhàn)三：應對體積膨脹問題

所有鉛基傳感器的一個共同問題是陽極材料（鉛）在氧化過程中體積會增加（氧化鉛密度更低、體積更大）。這可能導致傳感器內部壓力升高，擾亂其功能，甚至因外殼損壞而導致電解質泄漏。

GfG 解決方案：

針對最嚴苛的環(huán)境，GfG 推出了新型無鉛智能傳感器系列。它們不僅能在更寬的溫度和濕度范圍內提供更長的使用壽命，也符合最新的無鉛產品和有害物質限制法規(guī)要求。

3. GfG 新一代智能氧傳感器系列

GfG 提供領先的智能氧傳感器，適用于從受控/溫帶環(huán)境到最嚴苛環(huán)境的各類便攜式氣體檢測設備。

3.1 標準氧傳感器

型號 MK464-8 (電化學，2 年壽命，帶排氣孔)

測量范圍：0 至 25 vol.%

分辨率/容差帶：0.1 vol.% / ±0.3 vol.%

響應時間 (t90)：< 10 秒 (典型值 < 5 秒)

壓力影響 (80-120 kPa)：最大 ±0.3 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 100 kPa)

濕度影響 (5-95% r.h.)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 50% r.h.)

溫度影響 (-30 至 +50 °C)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 20 °C)

預期操作壽命：> 2 年 (空氣中)

型號 MK465-8 (電化學，3 年壽命，帶排氣孔)

測量范圍：0 至 25 vol.%

分辨率/容差帶：0.1 vol.% / ±0.3 vol.%

響應時間 (t90)：< 10 秒 (典型值 < 5 秒)

壓力影響 (80-120 kPa)：最大 ±0.3 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 100 kPa)

濕度影響 (5-95% r.h.)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 50% r.h.)

溫度影響 (-30 至 +50 °C)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 20 °C)

預期操作壽命：> 3 年 (空氣中)

3.2 無鉛氧傳感器

型號 MK466-8 (電化學，5 年壽命，無鉛，帶排氣孔)

測量范圍：0 至 25 vol.%

分辨率/容差帶：0.1 vol.% / ±0.3 vol.%

響應時間 (t90)：< 10 秒 (典型值 < 5 秒)

壓力影響 (80-120 kPa)：最大 ±0.3 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 100 kPa)

濕度影響 (15-90% r.h.)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 50% r.h.)

(短期)：0 至 99% r.h.

溫度影響 (-40 至 +60 °C)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 20 °C)

預期操作壽命：> 5 年 (空氣中)

4. 結論

GfG 通過其新一代智能氧傳感器，有效解決了在高溫高濕熱帶條件下可靠檢測氧氣的挑戰(zhàn)。通過改進排氣設計和使用新型材料，提升了鉛基傳感器的穩(wěn)定性。同時，推出的無鉛傳感器系列進一步擴展了工作溫濕度范圍，顯著延長了使用壽命，并滿足環(huán)保法規(guī)要求，為各種嚴苛工業(yè)環(huán)境提供了更可靠、更耐久的氧氣檢測解決方案。