什么是氧气传感器？

介绍

氧传感器是一种测量气体或液体中空燃比的电子设备。它也被称为λ传感器，因为λ代表空燃比。第一个传感器是由罗伯特·博世有限公司的Günter Bauman博士于20世纪60年代末用铂涂层的氧化锆陶瓷制成的。随着时间的推移，各种氧传感器经过开发后进入市场，但氧化锆氧传感器仍然是市场上最常用的传感设备之一。先进陶瓷材料公司（ACM）是氧化锆的领先供应商。我们为消费者提供不同形状和配置的高品质氧化锆。

两种类型的氧气传感器

氧传感器根据其不同的工作原理可分为两种常见类型。

• 电解质传感器：电解质传感器使用电极测量氧气比例。通常，阴极和阳极浸没在电解质中。氧气进入设备后，会在阴极还原，从而产生电流。
• 半导体传感器：半导体传感器利用光学设备测量氧气浓度。其原理是将一层化学薄膜连接到光缆上，薄膜的荧光特征与氧气的比例联系起来。

什么是氧化锆氧传感器？

氧化锆的优异性能

氧化锆（ZrO2），俗称氧化锆，是一种稳定的陶瓷材料，可用于耐火材料、生物材料、氧传感器等。 氧化锆可分为三种类型。在正常条件下，可获得单斜结构。当温度升至1240°C时，它会转变为四方结构。最后一种立方结构可在2370°C时获得。四方（部分或完全稳定）氧化锆是氧离子的理想导体，因此多年来一直被用于电解质传感器。 延伸阅读：二氧化锆的应用

传感器如何工作？

氧化锆氧传感器是一种广泛应用于各种应用的固体电解质传感器。它采用两个带有薄铂涂层的氧化锆电极，并根据大气中氧气的比例提供输出电压。 氧化锆氧传感器的工作原理如下：在高温下（高于约 316 °C /600 °F），稳定的氧化锆充当电解质。氧化物部分解离并产生氧离子。这些离子穿过材料，并在其上产生电压（能斯特电压）。该电压与材料内部的氧气浓度有关。

舒克，帕维尔。 （2010）。过程氧化锆氧气分析仪 — 最先进的 Zirkondiodium-Sauerstoffsensoren — Stand der Technik。 Tm-technisches Messen。 77. 19-23。 10.1524/teme.2010.0003。

氧化锆氧气传感器有哪些应用？

氧化锆氧传感器广泛应用于测量空燃比。最常见的应用是测量轿车和车辆内燃机的氧含量，以便燃料更充分地燃烧，并使转化器达到最佳性能。理想的输出电压约为 0.45 V (450 mV) DC，代表氧气和燃料的理想混合比。 氧化锆氧传感器还有其他工业用途，如下所示：

• 氧化锆氧气传感器用于麻醉监测器、呼吸器和氧气浓缩器等医疗应用中的氧气分析仪。
• 潜水员使用氧气传感器（或称氧分压传感器）测量呼吸气体中的氧分压。当氧分压发生变化时，潜水员需要将其保持在可接受的范围内。
• 氧化锆氧气传感器用于缺氧空气防火系统中，控制保护空间内的氧气比例。

氧化锆氧气传感器工厂制造需求特点：

氧化锆氧气传感器作为功能陶瓷器件，广泛应用于冶金、环保、汽车尾气监测、燃烧控制等领域。其生产具有以下行业特征：

1. 工艺复杂：从陶瓷粉体制备、成型、烧结、机加工、电极涂覆、密封封装到检测校准，环节繁多且高度耦合。
2. 质量要求高：产品需具备高气密性、耐高温、耐腐蚀、快速响应和长期稳定性。微小缺陷（气孔、裂纹、电极层剥离）都可能导致报废。
3. 批次与单件并重：既存在粉体/浆料的批次管控，也需追溯单支传感器的全生命周期数据。
4. 设备+工艺双重依赖：烧结炉、激光打标机、薄膜涂覆设备、气氛检测台等都是核心装备，产线数据采集与工艺参数闭环尤为关键。

氧化锆氧气传感器MES 系统的特点：

1. 全流程可追溯

• 建立从原料批次 → 成型坯体 → 烧结曲线 → 电极工艺 → 成品检测的全链路数据追溯。
• 支持一物一码，对单支传感器绑定工艺参数、测试曲线、质检结果，满足质量追责与客户审计要求。

2. 工艺参数闭环控制

• 关键工序如等静压成型压力、烧结升温速率与保温时间、电极涂覆厚度等可由 MES 自动采集并存档。
• 与设备控制系统（PLC/SCADA）对接，实现工艺参数超限预警和自动锁定异常批次。

3. 质量管理与 SPC（统计过程控制）

• 结合 SPC，对传感器的阻抗、响应时间、输出电压稳定性进行实时分析。
• 自动生成质量波动趋势图，帮助工艺工程师提前发现烧结炉温场偏差、电极不均等问题。

4. 柔性生产与工艺变型管理

• 氧化锆氧气传感器应用差异大（汽车用、工业燃烧控制用、实验室分析仪用），MES 可支持多品种小批量切换。
• 通过工艺配方管理，快速调用不同产品工艺路线，避免人工传递错误。

5. 设备与能耗管理

• 集成烧结炉、检测台等设备数据，统计稼动率、OEE（整体设备效率）。
• 对高能耗工序（烧结、热处理）进行能耗分析，优化排产与能源使用。

6. 实验/量产一体化

• 传感器研发过程中，MES 可记录实验配方与工艺数据，保证研发—中试—量产的一致性。
• 研发与生产共用同一数据平台，加快新产品导入。

7. 合规与客户要求

• 支持符合 IATF16949（汽车传感器）、ISO9001、ISO14001 等标准。

通过数据可视化报表与追溯查询，满足客户验厂与批次质量报告的需求。