Oximéter

Egy oximéter olyan eszköz koncentrációjának mérésére a molekuláris oxigén egy gáz keverék vagy egy folyékony .

Ezt a típusú mérést alkalmazzák például a laboratóriumban (fizikai-kémiai elemzések stb.) És az iparban az emberek védelme, a folyamatok ellenőrzése, a védő légkörben történő csomagolás céljából . Az oximétereket a sportokban is használják, például a hipoventilációs tréningekben , és számos szabadidős tevékenységben, például a búvárkodás és az akvárium tartás során .

A COVID-19 betegségben szenvedőknél vagy a PCR-teszt mellett az ezzel a koronavírussal való szennyeződés kimutatására egy speciális típusú oximétert is alkalmaznak - a pulzus-oximétert .

Az oxigénszint (O 2) szintén fontos paraméter a belső égésű motorok hangolásában . Emellett oxigénérzékelőket ( lambda szenzorokat ) találunk a legtöbb modern motoron. Ezen érzékelők információit a motorvezérlő egység (ECU) használja az üzemanyag-befecskendezés és az égés jobb szabályozására .

A mérés alapelvei

Az alkalmazások sokfélesége különböző elvek alkalmazásához vezet az oxigénszint mérésére.

Paramágneses oximéter

Ez a típusú készülék az oxigén mágneses tulajdonságait használja fel. Ezek általában drága és terjedelmes eszközök, amelyeket laboratóriumi használatra tartanak fenn.

Üzemanyagcellás oximéter

Ez a típusú készülék üzemanyagcellát használ a keverékben lévő oxigént felhasználva, amelyet a cella egyik alkotóelemeként mérnek. Ez az elv általában jól alkalmazható könnyű (olcsóbb, mint egy kilogramm ) terepi mérőeszközök gyártására .

Ezután egy oxigéncellát beépítenek egy szondába, amelyet gyakran további alkatrészekkel ( termisztorok , kompenzációs hálózat ) látnak el , amelyek a hőmérséklettől független választ biztosítanak. Az érzékelő és a kompenzációs komponensek integrálása egy kompakt házba állandó hőmérsékletet biztosít ezeknek az alkatrészeknek, ami lehetővé teszi a keverék oxigéntartalmával arányos feszültség leadását.

Innentől kezdve az oxigénszint mérése olyan, mint egy feszültség mérése.

A gyakorlatban a dolgok egy kicsit összetettebbek:

Ez szükségessé teszi egy olyan kalibráló rendszer hozzáadását, amely lehetővé teszi az eszköz beállítását referenciagáz alapján. Az ilyen típusú eszközök gyakran minden méréssorozat előtt kalibrálást igényelnek.

A membrántechnológiák azonban nagyon jó teljesítményt biztosítanak, legfeljebb 98% nem kondenzáló páratartalom mellett.

Ezenkívül az akkumulátor kimeneti feszültségtartománya általában nem használható közvetlen megjelenítéshez. Ezért olyan rendszert kell használni, amely lehetővé teszi az érzékelő feszültségének felhasználható leolvasásba való átültetését (általában százalékban).

Az ilyen típusú érzékelők linearitása gyakran lehetővé teszi a mérés kalibrálásához és átültetéséhez egy egyszerű erősítőt vagy egy állítható skálájú millivoltmérőt .

Fizikai-kémiai szempontból a jelek oxigén hiányában közel nulla értékűek, ami ezeket az érzékelőket könnyen beállíthatja a skála egyetlen pontján, gyakran friss levegőn.


A következő általános diagramra jutunk: Üzemanyagcellás oiméter vázlatos fr.png

Ampermérő oximéter

Pulzoximéterek amperometriás használja a változás vezetőképesség egy kerámia porózus bázis -oxid a cirkónium (ZrO 2) oxigén áramlása keresztezi.

A kémiai reakció 700  ° C-on történik . A pontosság a hőmérséklet-szabályozó rendszertől függ. Az ebből eredő energiafogyasztás tiltja ennek a technológiának a használatát hordozható berendezésekben, különösen azért, mert a kerámia vagy a cső csatlakozásai a fűtőelemekkel nagyon érzékenyek a mechanikai sokkokra.

Az áram a kerámia cső falai közötti és az elektródot alkotó elektromos potenciál különbségének közvetlen függvénye, a cső belseje gázellátó csatorna. A lehetséges különbséget Nernst törvénye adja .

A jelválasz erősen nemlineáris , aszimptotikus görbületű nagyon alacsony O2-koncentráció esetén. Az ilyen típusú érzékelőket használó berendezésekhez több nagyon pontos referenciagázra van szükség a válasz lineáris jellé alakításához.

Ez a fajta eszköz általában úgy van kialakítva, hogy működésre magas hőmérséklet-tartományban, amely különösen alkalmas a mérések forró gázok, különösen az égésterméket a hőerőgépek .

Ezeket az érzékelőket az autóipar "lambda szondákként" ismeri .

Optikai lumineszcencia-oximéter

Ez az opto-lumineszcenciának nevezett innovatív eljárás kiküszöböli a membránok kalibrálásának és cseréjének szükségességét az 1950-es években kifejlesztett hagyományos technológiákhoz képest. A mérési elv a kék fény által inert hordozón elhelyezkedő fényérzékeny molekulák gerjesztésén alapul. A komplex vörös fény kibocsátásával reagál (ezt a jelenséget lumineszcenciának hívják). Ezután megmérjük a kék és a vörös fény közötti fáziseltolódást, ez utóbbi arányos a közeg oxigénkoncentrációjával.

Ennek a technológiának a fő előnyei az oxigén elfogyasztásán alapulnak, ami miatt ez a technika a nagyon alacsony oxigénszint mérésének vagy a stagnáló közegek referenciamódszere. A két fő vállalat, amely ezt a technológiát elsajátítja, a francia PONSEL az ODO technológiájával és a német HACH LANGE az LDO technológiájával.

A gyakorlati alkalmazásokban az oxigén jelenlétére reagáló érzékeny elem nehézfémből, például ruténiumból áll. A csillapítás és a lumineszcencia jelensége az anyag sűrűségének függvénye, amely a gyakorlatban az olvasóeszköz újbóli beállítását igényli a hordozó gyártásának minősége függvényében. Továbbá, ez a technika érzékeny a nedvességre és az érzékelőelem felületének hőmérsékletére. A fénysugár által gerjesztett anyag abszorpciós rátája ezektől a tényezőktől függ, és az elért pontosság ezért 5% nagyságrendű, 25% alatti szinten. A kis berendezésekben, vagy elektrokémiai vagy cirkónium-dioxid-technológiát alkalmazó egyéb szokásos technológiák a relatív 1% -os pontosságot érik el.

Kolorimetrikus oximetria (gyógyszer)

A kolorimetrikus oximetria lehetővé teszi a vér oxigénszintjének (telítettség) meghatározását színváltozásának köszönhetően.

Elektrokémiai diffúziós érzékelő oximéter

Ezt a kompakt és olcsó típust általában laboratóriumokban vagy például az iparban használják. Az elektrokémiai érzékelők elektrolitja általában egy gyenge savból áll, amely ólomszalmával reagálva ólom-oxidot képez, amikor az oxigénmolekulák áthaladnak az érzékelő áteresztő membránján. Ezek az érzékelők akkumulátorként működnek, és néhány millivoltos feszültséget adnak le az O2 parciális nyomásával arányosan.

Megjegyzések és hivatkozások