臭氧传感器的工作原理

臭氧传感器是一种将臭氧气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置。

根据不同的检测原理，臭氧传感器一般可分为紫外线、半导体、电化学三大类型：

（1）研究表明臭氧进队253.7nm的紫外线具有很大吸收系数，在此波长下紫外线通过臭氧衰减，符合Lambert-Beer定律。采用紫外线吸收原理的臭氧气体分析仪，用稳定的紫外灯光源产生紫外线，光波过滤器过滤掉其它波长紫外光，只允许253.7nm的紫外线通过，经过样品光电传感器后，再经过臭氧吸收到达采样光电传感器，最后通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较，根据Lambert-Beer定律进行数学模型计算，从而得出臭氧浓度大小。

（2）半导体臭氧传感器利用气敏半导体材料，如WO3,Sn0,In203等件数氧化物制成的敏感元件，当它们吸收臭氧时，发生氧化还原反应，产生或放出热量，使元件的温度发生相应变化，从而电阻发生变化，将臭氧的浓度变换为电信号，进行臭氧浓度的测量，一般情况，随着提起的浓度增加，元件阻值明显增大，在一定范围内，呈线性关系。

（3）电化学臭氧传感器由工作电极、对电极、参与电极、电解液和电路系统等部件构成。工作电极和参与电极之间能保持一个恒定的电位值，当臭氧扩散进入传感器时，在工作电极发生还原反应，对电极发生氧化反应，对电价和工作电极之间形成微小的电流，此电流进入传感器的臭氧浓度一定范围内成正比，最后通过电路系统处理，计算出臭氧含量。

我们都知道臭氧的化学性质极为活泼，它在游离时的能量在瞬间产生强力的氧化作用，可以杀菌、消毒、解毒，被广泛应用于自来水厂杀菌消毒、餐具消毒、室内空气净化、果蔬保鲜、还有医学治疗等方面；但若臭氧的浓度过高，则会对人体健康造成巨大的危害，因此，无论是利用臭氧的强氧化性还是防范其危害性，都离不开对臭氧浓度的监测。

但在购买臭氧检测仪的时候，首先要明确使用环境的特性及使用目的，并结合臭氧监测设备的稳定性、灵敏度、选择性及抗腐蚀性来挑选。

（1）稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有臭氧时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于臭氧中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10[[%]]。

（2）灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制(TLV-thresh-old limit value)或最低爆炸限(LEL-lower explosive limit)的百分比的检测要有足够的灵敏性。

（3）选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的臭氧所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。

（4）抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。