De door PST ontwikkelde, De door PST ontwikkelde, gepatenteerde en geproduceerde optische sensor is een goedkope, energiezuinige zuurstofsensor met een lange levensduur die de partiële zuurstofdruk meet, variërend van 0-3000ppO2, en de temperatuur, evenals de optionele barometerdruk, waardoor de zuurstofconcentratie kan worden berekend van 0 tot 25% O2, met een hoge nauwkeurigheid van <2% volledige schaal van ppO2
De sensor zelf bevat geen lood of vloeibare elektrolyten en is daarom 100% RoHS-conform. De eenvoudige aansluitingen maken rechtstreekse aansluiting op een microcontroller met UART-communicatie mogelijk, zodat geen extra signaalconditioneringscircuit nodig is.
De sensor is leverbaar in een paar compacte uitvoeringen, een sensorblokje waarop push on fittingen bevestigd kunnen worden, een diffusie basissensor met een PTFE filtermembraan dat passief transport van O2 mogelijk maakt, alsmede OEM opties.
Zirkoniumoxide-sensoren van PST
Een koepelvormig blok zirkoniumdioxide (ZrO2) is aan de binnen- en buitenzijde bekleed met een dunne poreuze platinalaag. Het zirkoniumdioxide fungeert als een vaste elektrolyt en is gedoteerd met yttriumoxide, waardoor de thermische en mechanische stabiliteit en de elektrische eigenschappen worden verbeterd. De poreuze platina-laag fungeert als elektrode, waardoor zuurstofionen in de ZrO2-elektrolyt kunnen doordringen.
Eén zijde van de assemblage wordt blootgesteld aan het samplegas, terwijl de andere zijde wordt blootgesteld aan een referentiegas (meestal lucht).
De gehele opstelling wordt verwarmd tot boven 600°C om de ionengeleidbaarheid van de ZrO2-elektrolyt te maximaliseren. Dit maakt een snelle verplaatsing van zuurstofionen van een hogere concentratie zuurstof naar een lagere concentratie mogelijk. De beweging van zuurstofionen over het zirkoniumoxide veroorzaakt een spanning tussen de twee elektroden, waarvan de grootte wordt bepaald door het zuurstofdrukverschil tussen het referentiegas en het samplegas.
MSRS Sensor Cellen
MSRS staat voor Metallic Sealed Reference Sensor, en is een technologie die uniek is voor de zuurstofsensoren van PST. De evenwichtstoestand van vast metaaloxide wordt gebruikt als referentie. Hierdoor is een nauwkeurige werking mogelijk, ongeacht de kwaliteit van de omgevingslucht (die gewoonlijk als referentiegas wordt gebruikt), en is er geen behoefte aan een "nul"-kalibratiegas.
MIPS Sensorcellen
De MIPS (Micro-Ion-Pump Sealed reference) cellen van PST zijn een perfecte economische oplossing voor zuurstofmeting op percentageniveau. De verzegelde referentiecel vereist geen toevoer van referentiegas.
De cel is opgebouwd uit twee vierkanten van zirkoniumdioxide (ZrO2), elk bekleed met een dunne poreuze laag platina die als elektroden dient. De platina-elektroden leveren de katalysator die nodig is om de gemeten zuurstof te laten dissociëren, waardoor de zuurstofionen door het ZrO2 kunnen worden getransporteerd.
De twee ZrO2-vierkanten worden gescheiden door een platina ring die een hermetisch afgesloten detectiekamer vormt. Aan de buitenzijden bevinden zich nog twee platina ringen die, samen met een centrale platina ring, de elektrische verbindingen naar de cel verzorgen.
Twee buitenste aluminiumoxideschijven (Al2O3) filteren en voorkomen dat deeltjes in de sensor terechtkomen en verwijderen tevens ongebrande gassen. Dit voorkomt verontreiniging van de cel die tot onstabiele meetwaarden kan leiden.
Een verwarmingsspiraal omringt de sample cel en verwarmt deze tot boven 600°C om de ionengeleidbaarheid van het zirkoniumdioxide te maximaliseren. Een buitenste kap van gesinterd roestvrij staal filtert grotere deeltjes en stof, en beschermt de sensor tegen mechanische beschadiging.
De thermo-paramagnetische zuurstofsensor van PST biedt een uitstekende meetstabiliteit in combinatie met een robuuste constructie zonder bewegende delen.
De sample kamer heeft een sterk centraal magnetisch veld, dat paramagnetische gascomponenten aantrekt, het sample gas naar binnen trekt en een plaatselijke drukverhoging veroorzaakt. Twee paar zeer nauwkeurige temperatuursensoren meten de temperatuur van het samplegas op verschillende plaatsen in de kamer.
Een temperatuurgradiënt in de kamer creëert een gebied met lage druk naar de randen van het magneetveld toe, waardoor een stroming samplegas op gang wordt gebracht die "magnetische wind" wordt genoemd. De magnetische wind heeft een koelend effect op de temperatuursensoren, waardoor het temperatuurverschil tussen elk paar toeneemt naarmate het er overheen gaat.
Hogere zuurstofconcentraties in het samplegas resulteren in een hogere druk binnen het magneetveld. Dit resulteert op zijn beurt in een sterkere magnetische wind, waardoor het temperatuurverschil tussen de temperatuursensoren in elk paar verder toeneemt.
De zuurstofconcentratie in het samplegas is een functie van het temperatuurverschil tussen de temperatuursensoren in elk paar.