氧气传感器工作原理及故障分析
氧探头的工作原理
氧探头的工作原理氧探头是一种用于测量氧气浓度的传感器，广泛应用于医疗、环保、工业等领域。
了解氧探头的工作原理对于正确使用和维护氧探头至关重要。
本文将从氧探头的工作原理入手，详细介绍氧探头的结构和工作原理。
一、氧探头的结构1.1 氧探头的主要组成部份是氧传感器和信号处理单元。
1.2 氧传感器通常由氧离子传感器或者氧化还原电极传感器构成。
1.3 信号处理单元负责接收传感器采集的氧气浓度数据，并将其转化为电信号输出。
二、氧传感器的工作原理2.1 氧离子传感器利用氧离子在固体电解质上的传导性质来测量氧气浓度。
2.2 氧化还原电极传感器通过氧化还原反应来测量氧气浓度。
2.3 传感器通过测量氧气与电极之间的电流或者电压变化来确定氧气浓度。
三、信号处理单元的作用3.1 信号处理单元负责放大、滤波和线性化传感器采集到的信号。
3.2 信号处理单元还可以对信号进行校准和修正，以提高测量的准确性。
3.3 信号处理单元将处理后的信号转化为标准的电信号输出，以便连接到监控系统或者数据采集设备。
四、氧探头的工作原理4.1 当氧气进入氧传感器时，氧离子传感器会测量氧离子在固体电解质上的传导性质。
4.2 对于氧化还原电极传感器，氧气与电极发生氧化还原反应，通过测量反应产生的电流或者电压来确定氧气浓度。
4.3 信号处理单元会对传感器采集到的信号进行处理，并输出标准的电信号，以供监控系统或者数据采集设备使用。
五、氧探头的应用领域5.1 医疗领域：用于监测患者的呼吸氧气浓度，保障患者的安全。
5.2 环保领域：用于监测大气中的氧气浓度，保护环境和人类健康。
5.3 工业领域：用于监测工业生产过程中的氧气浓度，确保生产安全和产品质量。
综上所述，氧探头是一种重要的传感器设备，其工作原理涉及到氧传感器和信号处理单元的协同工作。
了解氧探头的工作原理有助于正确使用和维护氧探头，确保其测量准确性和稳定性，从而更好地为不同领域的应用提供支持。
氧浓度传感器原理
氧浓度传感器原理
氧浓度传感器是一种用于测量空气中氧气浓度的装置。
其工作原理基于氧气与传感器中的反应物之间的化学反应。
下面将详细介绍氧浓度传感器的工作原理。
氧浓度传感器通常由两个主要的组件构成：氧传感器和温度传感器。
氧传感器包含一个氧电解池和一些测试电极。
氧电解池内部含有一定浓度的电解质溶液和一个参比电极。
温度传感器用于监测传感器的工作温度。
当氧传感器处于工作状态时，它会暴露在待测气体中。
在氧电解池中，参比电极和待测气体之间形成一个化学反应。
正常情况下，氧电解池中的电解质溶液是稳定的。
然而，当氧气与电解质溶液接触时，它会与电解质发生氧化还原反应。
这个反应会引起电解质的浓度发生变化，进而改变电解池内部的电位。
同时，温度传感器会实时监测氧传感器的温度。
由于温度对氧气电解质溶液的浓度和电位都有影响，因此温度传感器的数据可以用来修正氧浓度传感器的测量结果，提高测量的准确性。
氧浓度传感器会将测得的电位信号转换为浓度数值，并输出给相关的仪表显示或控制系统。
通过依靠氧传感器的输出，用户可以实时了解空气中氧气的浓度，并作出相应的控制和调节。
总结而言，氧浓度传感器的工作原理基于氧气与传感器内部的电解质发生化学反应。
温度传感器用于监测传感器的工作温度，
以修正测量结果的准确性。
这种传感器能够提供准确的氧浓度数据，广泛应用于环境监测、工业生产和生物医学等领域。
氧传感器工作原理
氧传感器安装在发动机的排气管上，位于三效催化转化器之前，用于测量废气中的氧含量。
如果废气中的氧含量高，说明混合气偏稀，氧传感器将这一信息输入发动机电控单元（ECU），ECU 指令喷油器增加喷油量；如果废气中的氧含量低，说明混合气偏浓，ECU 指令喷油器减少喷油量，从而帮助ECU 把混合气的空燃比控制在理论值（14.7）附近。
因此，氧传感器相当于一个混合气的浓度开关，它是电喷发动机实行闭环控制不可缺少的重要部件。
1 氧传感器是一种热敏电压型传感器氧传感器间接地反映进入气缸中混合气的浓度，这种信息是以波动的电压传递给电控单元（ECU）的，因此判断氧传感器性能的主要方法是检测氧传感器输出的信号电压值及其波动的范围和波动的频率。
另一方面，发动机只有达到一定的温度才能激活氧传感器。
因此，检测氧传感器前，必须对发动机充分预热，在氧传感器达到正常工作温度300℃~350℃以后才能进行检测，在此之前，氧传感器的电阻大，如同开路，氧传感器不产生任何电压信号；若发动机的排气温度超过800℃，氧传感器的控制也将中断。
目前有的车型采用主、副2 个氧传感器，主氧传感器（在前）通常带有加热器，副氧传感器不带加热器，要依*废气预热，温度超过300℃才能正常工作。
对于加热型氧传感器，其加热电阻的阻值一般为5Ω~7Ω。
如果加热电阻被烧蚀（电阻为无穷大），氧传感器很难快速达到正常的工作温度，此时应当更换氧传感器。
2 氧传感器的故障确认采取“时域判定法”所谓“时域判定法”，是指某传感器的输出信号是否在一定的时间内发生变化以及变化的范围、频率是否符合标准值，如果不发生这种变化，自诊断系统即确认其有故障。
氧传感器提供的信号电压标准为0.1 V ~1.0V，并且在这个范围内快速波动，其波动频率标准为30 次/min。
当氧传感器输出的信号电压在0.1 V ~0.3V 之间波动时，ECU 判定为混合气偏稀；当氧传感器的信号电压在0.6 V ~0.9V 之间波动时，ECU 判定为混合气偏浓；当信号电压为0.45V 左右时属最佳。
氧传感器的工作原理
氧传感器的工作原理
氧传感器的工作原理是根据氧气在电化学过程中的特性进行测量。
氧传感器通常由两个电极组成：工作电极和参比电极。
工作电极通常由氧化铈材料制成，参比电极则使用铂材料。
在传感器中，氧化铈材料被暴露在测试环境中，而参比电极则与参比溶液相连。
当氧气与氧化铈材料接触时，氧气的分子会与氧化铈发生反应，导致材料中的氧离子数量发生变化。
这种氧离子的变化会导致工作电极和参比电极之间的电势差发生变化。
这个电势差可以通过电路测量出来，并转化为氧气浓度的数据。
为了保持传感器的准确性，参比电极会提供一个稳定的参考电势，以校正工作电极的响应。
传感器的设计也会考虑到温度和湿度等环境因素，以提高测量的精度和稳定性。
总的来说，氧传感器通过测量氧离子的变化来估计氧气的浓度。
这种电化学测量原理可应用于各种领域，如空气质量监测、汽车排放控制和医疗诊断等。
汽车氧传感器的常见故障及检查方法研究
AUTO AFTERMARKET | 汽车后市场汽车氧传感器的常见故障及检查方法研究马罡 申荣卫天津职业技术师范大学 天津市 300222摘 要：氧传感器通常安装在汽车尾气排放管或者前排气管内，能够对汽车尾气的氧含量进行实时监控，并且将监控信息实时传输给电子控制器，通过电子控制器的反馈控制系统可以智能调节发动机燃料的整体喷射量，从而减少能源资源的浪费，避免环境污染，而且还可以使得汽车发动机保持在最佳状态。
关键词：汽车；氧传感器；故障；主要问题；检查方法在汽车运行的过程中，如果氧传感器出现故障，则产生的波形无法反映燃油反馈控制系统，没有办法控制空燃比，造成汽车耗油量增多汽车尾气排放量过大。
如果情况严重时还会造成汽车怠速不稳，排气管冒烟等情况，严重影响汽车的运行功率，为此必须要对氧传感器存在的故障进行全面分析。
1 氧传感器工作原理随着我国综合实力不断提升，人民对于汽车需求也在不断增多，导致汽车数量大幅度提升，不仅会使得交通堵塞，而且很容易造成环境污染，不利于环境保护的发展。
为此必须要加强对汽车尾气的科学控制。
氧传感器能够直接将尾气中的氧含量传递给发动机电子控制系统，根据反馈的信号能够判断系统是否进入闭环状态，只有氧传感器在无故障时，信号波形才能够反映出燃油反馈的控制状况。
利用三元催化器的方式可以减少污染物和废弃的排放，所以氧传感器是汽车发动机系统重要的构成。
一般氧传感器位于排气管第一节催化转换器之前，并且采用二氧化锆材料制作而成。
通过插入到陶瓷保护套中，与排气管上的传感器进行连接。
陶瓷体暴露在排气中，并且与外部空间相连接[1]。
氧传感器由于在低温状态下的电阻非常高，所以如果发动机没有启动不会出现电流。
当发动机打火时温度会不断上升，空气中的废弃以及氧气会呈现出明显的变化。
而阳离子能够通过元件导致电位差白金将电位差不断放大，所以空燃比会远远低于理论空燃比在氧传感器元件之间会有非常浓的氧气浓度差，这样也就会造成氧传感器的电压过强，如果混合的大气比较稀薄，那么大气与废气之前的浓度差就会减少，传感器所能够产生的电压也比较弱。
氧指数传感器工作原理
氧指数传感器工作原理
当氧指数传感器暴露在含氧气的环境中时，氧气分子会进入传感器的
工作电极。
在工作电极中，氧气分子与铂催化剂反应，生成氧离子。
同时，在参比电极上，通过供给恒定的电流来维持一定的氧离子浓度。
在电解质中，氧离子会沿着浓度梯度从工作电极移动到参比电极。
这
个移动的速度与氧气浓度成正比。
因此，通过测量氧离子的移动速度，可
以了解到空气中的氧气浓度。
这种测量通常通过测量传感器电极之间的电
势差来实现。
电势差的变化与氧气浓度的变化成正比。
需要注意的是，传感器的响应速度取决于电流密度和氧离子的扩散速度。
较高的电流密度和氧离子扩散速度可以提高传感器的响应速度。
另外，氧指数传感器还需要进行校准，以确保测量结果的准确性。
校
准通常通过将传感器置于已知氧气浓度的环境中来完成。
测量结果与已知
浓度进行比较，从而确定校准因子。
校准因子会在实际测量中用来修正传
感器的输出，以提高测量结果的准确度。
总的来说，氧指数传感器是利用氧气的电化学反应来测量空气中氧气
浓度的传感器。
通过测量氧离子在电解质中的移动速度和传感器电极之间
的电势差，可以得出氧气浓度的信息。
传感器通常需要校准来提高测量结
果的准确度。
氧传感器检测的实习报告
实习报告：氧传感器检测一、实习背景随着汽车产业的快速发展，汽车尾气排放问题日益严重，为了减少汽车尾气排放对环境的影响，氧传感器在汽车尾气净化系统中发挥着重要作用。
本实习报告主要围绕氧传感器检测展开，通过对氧传感器的工作原理、检测方法及故障诊断等方面的学习与实践，提高自己对氧传感器的认识和操作技能。
二、实习内容1. 氧传感器工作原理学习氧传感器是用来检测汽车尾气中的氧气含量，将氧气含量转换为电信号，以供ECU （电子控制单元）判断发动机燃烧状况和调节空燃比。
氧传感器主要分为线性氧传感器和宽带氧传感器，本次实习以线性氧传感器为例，学习了其工作原理。
线性氧传感器主要由传感器主体、加热元件和信号线等部分组成。
当氧传感器插入排气管中时，加热元件会加热传感器主体，使尾气中的氧气在传感器表面发生化学反应，生成氧化物。
根据氧化物的生成量，传感器产生一个与氧气浓度成正比的电信号，通过信号线传输给ECU。
2. 氧传感器检测方法学习氧传感器的检测方法主要包括万用表检测、示波器检测和电脑诊断仪检测。
本次实习学习了万用表检测和示波器检测两种方法。
（1）万用表检测：首先将氧传感器从排气管中取出，用万用表测量氧传感器输出端的电阻值。
正常情况下，电阻值应在100Ω左右。
若电阻值偏离此范围，说明氧传感器可能存在故障。
（2）示波器检测：将氧传感器的输出端连接至示波器，启动发动机，观察示波器显示的波形。
正常情况下，波形应为周期性的脉冲波，脉冲宽度与氧气含量成正比。
若波形异常，说明氧传感器可能存在故障。
3. 氧传感器故障诊断实践通过对氧传感器的故障现象进行分析，实习过程中遇到了以下几种故障：（1）氧传感器输出信号偏低：可能原因有传感器本身故障、线路接触不良或ECU故障。
（2）氧传感器输出信号偏高：可能原因有传感器加热元件故障、传感器插入深度不足或排气管堵塞。
（3）氧传感器无输出信号：可能原因有传感器加热元件断路、传感器线路断路或ECU故障。
氧探头工作原理
氧探头工作原理
氧探头是一种用于检测氧气浓度的传感器，广泛应用于工业生产、环境监测、医疗设备等领域。
其工作原理主要基于氧气与特定
材料的化学反应以及电化学原理。
首先，氧探头中的关键部件是氧敏感膜，这种薄膜通常由氧化锆、氧化铝或其他氧化物材料制成。
这些材料具有一定的氧离子传
导性能，当氧气分子进入氧敏感膜时，会与其中的氧离子发生化学
反应。
这种化学反应会导致氧敏感膜表面的电荷状态发生变化，从
而产生电信号。
其次，氧探头中的参比电极和工作电极也起着至关重要的作用。
参比电极通常由银/银氯化银电极构成，用于提供一个稳定的电位参考，以确保测量的准确性和稳定性。
而工作电极则是与氧敏感膜直
接接触的电极，通过测量氧敏感膜表面的电位变化来确定氧气浓度。
在实际工作中，氧探头通常与一台控制器或数据采集系统相连，通过控制器对氧探头施加一定的电压，以促使氧气与氧敏感膜发生
反应，并通过测量电位变化来计算出氧气浓度。
同时，控制器还可
以对氧探头进行校准、温度补偿等操作，以确保测量结果的准确性
和稳定性。
总的来说，氧探头的工作原理是基于氧气与氧敏感膜的化学反应和电化学原理，通过测量氧敏感膜表面的电位变化来确定氧气浓度。
它在工业生产、环境监测、医疗设备等领域发挥着重要作用，为各种应用场景提供了可靠的氧气浓度检测手段。
氧探头的工作原理
氧探头的工作原理引言概述：氧探头是一种用于测量氧气浓度的传感器，广泛应用于工业、医疗、环境保护等领域。
了解氧探头的工作原理对于正确使用和维护氧探头至关重要。
本文将详细介绍氧探头的工作原理及其相关知识。
一、氧探头的基本原理1.1 氧探头的结构氧探头通常由氧传感器和信号转换电路两部分组成。
氧传感器是测量氧气浓度的核心部件，由氧敏感膜、电极和电解质组成。
信号转换电路负责将氧传感器测得的氧气浓度转换成电信号输出。
1.2 氧传感器的工作原理氧传感器利用氧敏感膜与氧气发生化学反应，产生一定的电流信号。
当氧气浓度较高时，氧敏感膜上的氧气与电解质中的离子发生反应，导致电流增加。
反之，当氧气浓度较低时，电流减小。
通过测量电流的变化，可以确定氧气浓度的大小。
1.3 信号转换电路的作用信号转换电路负责将氧传感器输出的微弱电流信号进行放大和转换，以便能够被其他设备读取和处理。
信号转换电路通常包括放大器、滤波器和模数转换器等组件，能够将氧传感器的输出信号转换成数字信号或模拟电压输出。
二、氧探头的应用领域2.1 工业领域氧探头在工业领域广泛应用于燃烧控制、气体检测和环境监测等方面。
例如，在燃烧控制中，氧探头可以测量燃烧过程中的氧气浓度，通过调节燃烧器的进气量，实现燃烧效率的优化。
2.2 医疗领域氧探头在医疗领域主要用于监测患者的血氧饱和度。
通过将氧探头安装在患者的手指或耳垂等部位，可以实时测量患者的血氧水平，并将数据传输给监护仪等设备，以便医生进行诊断和治疗。
2.3 环境保护领域氧探头在环境保护领域常用于空气质量监测和水质监测。
例如，在空气质量监测中，氧探头可以测量空气中的氧气浓度，从而评估空气的新鲜程度和污染程度。
在水质监测中，氧探头可以测量水体中的溶解氧浓度，帮助评估水质的好坏。
三、氧探头的使用注意事项3.1 避免高温和腐蚀环境氧探头通常对高温和腐蚀性气体非常敏感，因此在使用过程中应避免将氧探头暴露在高温和腐蚀性环境中，以免影响其性能和寿命。
o2传感器 误差
o2传感器误差O2传感器误差O2传感器是现代汽车中关键的排放控制装置之一。
它能够测量发动机排气中的氧气含量，并将这些数据传递给发动机控制单元（ECU），以帮助调整燃油供应和排放控制。
然而，由于各种原因，O2传感器可能会出现误差，导致不准确的测量值。
本文将探讨O2传感器误差的原因、影响和解决方法。
一、原因分析1. 沉积物和污垢：O2传感器可能会在使用过程中积累沉积物和污垢，如油渍、灰尘和碳残留物。
这些污染物会附着在传感器的探头上，影响传感器的灵敏度和准确性。
2. 热老化：高温环境下，O2传感器可能会逐渐老化，导致传感器元件的性能下降。
这会导致传感器读数的误差增加。
3. 电路故障：O2传感器使用的电路可能会受到损坏或松动的影响，从而导致传感器输出信号的误差。
4. 油品问题：低质量的燃油和润滑油可能会对O2传感器的表现产生负面影响，降低其准确性。
二、影响分析1. 发动机性能下降：由于O2传感器的误差，ECU可能会接收到不准确的氧气含量数据，从而导致燃油供应和点火时机的错误调整。
这将影响发动机的性能，导致动力减退、油耗增加和尾气排放超标。
2. 污染物排放增加：O2传感器误差可能导致燃烧不完全，产生更多的有害气体，如一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物。
这将对环境产生负面影响，加剧空气污染问题。
3. 故障指示灯亮起：当O2传感器的误差超过ECU所设立的阈值时，发动机故障指示灯将亮起，提示驾驶员检查发动机系统。
这将增加维修和维护的成本。
三、解决方法1. 定期保养：定期更换燃油滤清器和空气滤清器，保持发动机运行环境的清洁。
2. 清洁传感器：定期清洗O2传感器，去除沉积物和污垢。
使用专门的清洗剂，并按照说明书进行操作。
3. 替换传感器：如果O2传感器已经损坏或老化，无法通过清洗恢复正常，建议及时更换新的传感器。
4. 使用高质量的燃油和润滑油：选择高质量的燃油和润滑油，以减少对O2传感器的不良影响。
5. 定期检查：定期对发动机系统进行检查，包括O2传感器的工作状态。
电化学氧气传感器的工作原理
电化学氧气传感器的工作原理
在传感器的工作过程中，工作电极暴露在被测试气体中。
氧气在工作
电极表面上发生还原和氧化反应。
具体来说，当氧气分子接触到工作电极
表面时，它们首先被还原成氧离子(O2-)。
这个过程可以表示为：O2+4e-→2O2-
对于这个过程，需要提供电子，这导致电子的流动。
这个流动的电子
形成了一个电流，由电极上的细微电极阻抗通过气体浓度表达。
这个电流
的大小与氧气浓度成正比。
同时，在对比电极上，银电极也发生了还原和氧化反应。
这个过程是
通过在电解质溶液中引入少量的银阳离子(Ag+)实现的。
氧气还原产生的
电子通过电解质溶液流向对比电极表面，与溶液中的Ag+反应生成Ag。
Ag++e-→Ag
通过在对比电极上测量电流，可以测量到由氧气还原产生的电流大小。
根据法拉第定律，对于非反应性溶液中的电化学反应来说，还原和氧化的
电流是相等的，因此对比电极上的电流大小可以近似看作是氧气浓度产生
的电流大小。
通过测量工作电极和对比电极上的电流，可以计算出氧气浓度。
然而，在实际应用中，电极和外部电路之间的电容会对电流产生干扰，需要采取
措施来消除这种干扰。
一种常见的解决方案是使用交流电压作为激励信号，然后通过对电流信号进行滤波和处理来提取有效的氧气浓度信号。
总之，电化学氧气传感器利用工作电极上氧气还原和氧化反应产生的
电流来测量氧气浓度。
通过对比电极上的电流，可以近似计算出氧气浓度。
汽车氧传感器的常见故障及检查方法
汽车氧传感器的常见故障及检查方法汽车氧传感器发挥着重要作用，是实现有效排放灭火系统的关键部件。
汽车氧传感器的故障会导致汽车性能的下降，严重的还会影响发动机的正常运行，因此必须及时识别汽车氧传感器的故障，并作出相应的排查处理。
1、氧传感器的位置不正确。
氧传感器的安装位置应该尽可能接近汽缸口，以准确检测发动机气缸排气比例，但是汽车入门可能把它安装在排气管或者排气收缩管，这样无法得到准确的排气比例，如果长时间安装在这种位置，会导致氧传感器出现不良反应。
2、氧传感器的悬挂不够牢固。
氧传感器的悬挂牢度不够，会导致氧传感器发生位移，传感器受到振动，对气体判断准确性产生影响。
3、氧传感器烟气回流。
汽车氧传感器出现烟气回流会让氧传感器失效，改变排气气体比例，排放超标，出现引擎低功率等现象。
4、氧传感器老化或磨损。
氧传感器日积月累老化，会影响其对氧气的识别能力，导致燃油消耗过大或汽车发动机不稳定，并出现困惑性故障代码。
二、检查方法1、检查氧传感器位置是否正确。
首先，要检查氧传感器是否正确安装在发动机排气口，如果没有，应及时重新安装。
2、检查氧传感器是否有悬挂不牢的情况。
可以通过改变车辆行驶速度，观察氧传感器是否有松动的现象，如果有，应及时固定牢固。
3、检查氧传感器的电源线束是否正常。
熔断可以检查线束是否连接有效，检查线束是否有破损，如果有，应及时更换新的。
4、排放检测。
通过开车排放检测，可以判断氧传感器是否故障。
如果氧传感器出现故障，排放检测结果会显示出现异常，就说明氧传感器出现故障。
5、氧气分析仪检测。
氧气分析仪可以检测气体比例，如果气体比例出现偏差，就说明氧传感器出现故障。
总之，汽车氧传感器常见故障有：氧传感器位置不正确、悬挂不够牢固、氧传感器烟气回流、氧传感器老化或磨损等，及时检测并处理汽车氧传感器故障，有助于确保汽车性能和发动机正常运行。
氧探头的工作原理
氧探头的工作原理
氧探头是一种用于测量气体中氧气浓度的传感器，它在许多领域中被广泛应用，如环境监测、工业过程控制和医疗设备等。
氧探头的工作原理是基于氧气与电极表面发生化学反应产生电流的原理。
普通来说，氧探头由两个电极组成：一个是参比电极，另一个是工作电极。
参
比电极通常是一个稳定的电极，用于提供一个已知的电势作为参考。
工作电极则与氧气接触，并与参比电极相比，其电势会随氧气浓度的变化而发生变化。
氧探头通常采用电化学传感器的原理。
在工作电极上，氧气与电极表面发生氧
化还原反应。
具体来说，氧气在电极表面被还原成氧离子，同时电极表面上的一种催化剂会促进这个反应的进行。
这个反应产生的电流与氧气浓度成正比。
为了提高氧探头的灵敏度和稳定性，往往在工作电极上涂覆一层特殊的材料，
如铂黑或者银。
这些材料具有较大的表面积，能够提供更多的反应位点，从而增加氧气与电极的接触面积，提高反应速率。
此外，催化剂的选择也对氧探头的性能有重要影响。
为了保证氧探头的准确性和可靠性，普通需要进行定期的校准。
校准可以通过
将氧探头暴露在已知氧气浓度的环境中进行，然后根据测量结果调整传感器的输出。
同时，还需要注意保持氧探头的清洁，并避免与有害气体接触，以免对传感器的性能产生负面影响。
总结一下，氧探头的工作原理是基于氧气与电极表面发生化学反应产生电流的
原理。
通过测量电流的变化，可以确定气体中的氧气浓度。
为了提高传感器的性能，往往采用特殊材料和催化剂，并定期进行校准和维护。
氧探头在环境监测、工业过程控制和医疗设备等领域中具有重要的应用价值。
浅谈氧传感器常见故障与检测方法
浅谈氧传感器常见故障与检测方法摘要：在电控发动机系统中，氧传感器是必不可少的元件。
由于氧传感器的有效工作得以将混合气的空燃比控制在理论值附近。
本文通过对电控发动机排放控制系统中氧传感器的原理分析，对其常见故障及检查方法作一简单介绍。
并引用典型车型氧传感器，提出了具体的诊断内容。
关键词：氧传感器故障检测前言：随着汽车技术的发展，世界各国对汽车尾气排放标准要求越来越严格。
氧传感器是现代汽车控制废气排放、提高燃油经济性的重要传感器之一。
在电控燃油喷射发动机中，用于燃料系统闭环控制，是一个重要的电子元件。
氧传感器故障会造成燃油消耗增大，发动机工作异常，不但造成经济损失还会造成大气污染。
一、氧传感器的功能氧传感器在理论空燃比附近它输出的电压有突变。
这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。
当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：O伏）通知ECU。
当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1伏）通知（ECU）电脑。
以此ECU根据氧传感器信号对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制（闭环控制）。
从而将空燃比始终控制在理论值14.7:1附近，使发动机得到最佳浓度的混合气，从而降低有害气体的排放和节约燃油。
二、氧传感器的安装位置和类型氧传感器安装于发动机的排气管上。
对于双氧传感器形式的车辆，一个氧传感器安装在三元催化转化器前面的排气管上（上游传感器），另一个安装在三元催化转化器的后面排气管上（下游氧传感器）氧传感器主要有氧化锆式和氧化钛式两种类型。
在丰田凌志、上海别克上多为氧化锆式，上海桑塔纳、一汽捷达主要为氧化钛式。
根据是否加热又分为加热型氧传感器和非加热型氧传感器。
其中，氧化钛式氧传感器一般都是加热型。
按外部接线数量又有单线式氧传感器、双线式氧传感器、三线式氧传感器、四线式氧传感器这四大类。
单线式氧传感器为一根信号线，其外壳直接接地；双线式氧传感器为一根信号线和一根接地线；三线式氧传感器为一根电源线、一根加热线、一根信号线，其外壳接地；四线式氧传感器为一根电源线、一根加热线、一根信号线和一根接地线。
氧气传感器原理
氧气传感器原理氧气传感器是一种能够检测环境中氧气浓度的传感器，它在工业、医疗、环保等领域都有着广泛的应用。
它的工作原理是基于氧气在电化学反应中的特性，通过测量氧气在电极上的还原或氧化电流来确定氧气浓度的大小。
本文将详细介绍氧气传感器的工作原理及其应用。
氧气传感器的工作原理主要基于电化学原理。
它通常由氧气电极、参比电极和电解质组成。
氧气电极上的氧气在一定的电位下发生还原或氧化反应，产生相应的电流。
而参比电极则用来提供一个稳定的电位，以保证氧气电极上的反应能够准确进行。
电解质则负责传递氧气分子和电子之间的反应。
氧气传感器可以分为两种类型，一种是氧化型氧气传感器，另一种是还原型氧气传感器。
氧化型氧气传感器是通过在电极上氧化还原反应来测量氧气浓度的，而还原型氧气传感器则是通过在电极上还原反应来测量氧气浓度的。
两种传感器在原理上有所不同，但都能够准确地测量氧气浓度。
氧气传感器在医疗领域有着重要的应用，例如在呼吸机、麻醉机等设备中，氧气传感器可以实时监测患者的呼吸氧气浓度，保证患者的生命安全。
在工业领域，氧气传感器也被广泛应用于燃气检测、环境监测等方面，能够及时发现氧气浓度异常，保障生产和环境安全。
除此之外，氧气传感器还可以应用于汽车尾气排放监测、空气净化器等领域。
在汽车尾气排放监测中，氧气传感器可以监测发动机燃烧过程中的氧气浓度，帮助调节发动机的工作状态，减少有害气体的排放。
在空气净化器中，氧气传感器可以监测室内空气中的氧气浓度，根据测量结果来调节空气净化器的工作状态，提供更好的空气质量。
总之，氧气传感器是一种能够准确测量氧气浓度的重要传感器，它的工作原理基于电化学原理，通过测量氧气在电极上的还原或氧化电流来确定氧气浓度的大小。
它在医疗、工业、环保等领域都有着广泛的应用，能够为人们的生产生活提供重要的支持和保障。
氧传感器的故障诊断与排除
摘要：主要介绍由于氧传感器系统故障引起的EMS 内部监控氧传感器输入信号异常，导致ECU不能准确控制喷油量造成发动机工作异常，出现排气管冒黑烟，发动机怠速抖动，熄火，同时伴随发动机故障灯常亮现象的问题诊断与排查过程。
关键词：氧传感器故障诊断排除中图分类号：TK414.3+2文献标识码：A文章编号：2095-8234（2020）04-0062-04Fault Diagnosis and Elimination of Oxygen SensorLi Chuanhai,Huang Huai,Zhou HuiGeely Automobile Research Institute (Ningbo)Co.,Ltd.(Zhejiang,Ningbo,315336,China)Abstract ：This paper mainly introduces the diagnosis and troubleshooting process of the abnormal input signal of the EMS internal monitoring oxygen sensor caused by the failure of the oxygen sensor system,which causes the ECU to not accurately control the fuel injection volume and causes the engine to work abnormally,causing black smoke from the exhaust pipe,engine idling jitter,and flameout,accompanied by the engine fault light always on.Keywords ：Oxygen sensor;Fault diagnosis;Elimination氧传感器的故障诊断与排除李传海黄淮周慧（吉利汽车研究院（宁波）有限公司浙江宁波315336）·测控技术·小型内燃机与车辆技术SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUE第49卷第4期2020年8月Vol.49No.4Aug.2020作者简介：李传海（1976-），男，硕士研究生，主要研究方向为传统动力汽车整车开发和新能源汽车的开发。
氧探头的工作原理
氧探头的工作原理引言概述：氧探头是一种用于测量氧气浓度的传感器，广泛应用于医疗、环保、工业等领域。
它通过特定的工作原理来准确地检测周围环境中的氧气浓度，为相关行业的生产和研究提供了重要的数据支持。
一、氧探头的传感原理1.1 氧气浓度传感器氧探头中的传感器是关键的部件，它能够感知周围环境中氧气的浓度。
传感器通常采用氧化物半导体材料，当氧气浓度发生变化时，传感器的电阻值也会发生相应的变化。
1.2 电化学传感器另一种常见的氧探头传感原理是电化学传感器，它利用氧气在电极上的氧化还原反应来测量氧气浓度。
当氧气与电极发生反应时，会产生电流信号，通过测量电流信号的大小来确定氧气浓度。
1.3 光学传感器光学传感器是一种新型的氧探头传感原理，它利用光学技术来测量氧气浓度。
通过光学传感器可以实现无接触式的氧气浓度检测，具有快速响应、高精度等优点。
二、氧探头的工作原理2.1 氧气浓度测量原理氧探头通过传感器感知周围环境中的氧气浓度，然后将这一数据转化为电信号输出。
传感器中的电阻、电流等参数会随着氧气浓度的变化而发生改变，从而实现对氧气浓度的准确测量。
2.2 信号处理原理氧探头将传感器采集到的电信号传输至信号处理器进行处理，信号处理器会根据预设的算法对信号进行滤波、放大、转换等操作，最终输出一个准确的氧气浓度数值。
2.3 数据输出原理经过信号处理器处理后的氧气浓度数据会被输出到显示屏、计算机等设备上，用户可以通过这些设备直观地了解周围环境中的氧气浓度情况。
同时，氧探头还可以与其他设备进行通讯，实现数据的远程传输和监控。
三、氧探头的应用领域3.1 医疗领域氧探头广泛应用于医疗设备中，如呼吸机、血氧仪等，用于监测患者呼吸氧气的情况，确保患者获得足够的氧气供应。
3.2 环保领域在环保领域，氧探头被用于监测大气中的氧气浓度，帮助环保部门掌握空气质量状况，及时采取措施减少空气污染。
3.3 工业领域在工业生产中，氧探头用于监测生产环境中的氧气浓度，保障生产过程的安全性和稳定性，防止氧气浓度过高或过低导致的安全事故。
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（1） 选择的测量点要求能正确反映所需要的炉内气氛，以保证氧传感器 输出信号的
用户的外置监控单元
一个外置的，由用户后接的装置必须承担测量信号的分析处理，以及循环自检的进行和监控。 对故障报警的反应是根据不同用户的技术要求，同样由该外置监控单元处理。 因此，该单元必须满足一定的要求:
该单元必须具有故障保护功能，就是说，下面提到的过程必须运行在无故障状态， 输入信号准确读入，输出信号准确输出。
图一：通道 K2 的输出信号。 由于测试过程是动态的，所以氧气测量系统的常用功能始终处于被检测状态，并理想地循 环运行。为此，在一个分离的测试通道安置 24V，使传感器电流从外部减弱 20%。测量系 统以一个较小的氧气浓度模拟实际情况。在这个基础上，通道 K1 和通道 K2 的测量信号必
须同样地予以减弱，也就是说，测量系统必须正确计算虚拟的氧气浓度。在这里，4%的宽 带是允许的，即在自测时测量值必须处在前测值的 0.76 和 0.84 倍之间。 实用规则：测量信号必须同样最少减弱 10% 使用这种测试方法首次实现以下可能：不仅 能够发现测量系统硬件上的故障，而且也能发现传感器本身，即二氧化锆密闭空腔故障!
在使用许可的容许偏差时间范围内，对通道 K1 和通道 K2 的测试值持续不断地进行 比较。
需要对 K2 输出信号的时间进行不间断的可信度检测。同时，静态信号应视作内部 误差。
在循环周期内，必须启动自检，并处理分析其对测试信号的影响。两个自检之间的 时间间隔，不能超出一个特定的数值。
故障警报必须保证，将过程导向一个安全状态。
真实性，尽量避开回风死角； （2） 测量点不可太靠近燃烧点或喷头等部位，这些部位气氛处于剧烈反应中，会造成
氧传感器检测值剧烈波动失真；也不要过于靠近风机等产气设备，以免电机的震动冲刷损坏 传感器；
（3） 避免放在可能碰撞的位置，以免碰撞损坏探头，保证传感器的安全；
二．氧传感器的安装、连接方式： （1）HMP 氧探头的安装可采用水平或垂直方式，垂直安装是比较理想的安装方式。 不管采用何种方式，探头采样管引导板的方向应该尽量正对被测气流的方 向，在初始安装 的时候可以通过了解工艺确定基本方向。最终确定比较好的引导方向，需要在系统通电加热 探头以后，旋转采样管方向，使用数字万用表观察输出氧 电势的波动情况来确定。 （2） 氧传感器安装所用接头为专用法兰接头。如用户有其它类型的接头，只要安装尺 寸相同，符合密封要求也可替代本接头。氧传感器的专用接头上，按要求需要配装石棉垫压 接，以确保密封，否则因为一般炉内为负压，该处法兰接头处漏气会影响测量精度或造成信 号波动。
2． 探头测量氧电势输出信号连接 3、4 脚，注意该毫伏信号连接的正、负极，4 脚白 色线为正、3 脚黑色线为负，信号线也可直接与引出线对焊连接。
（4）HMP 氧探头的标气口一般检测的时候封闭，只是在标定气体的时候使用；吹扫 气口连接气泵或者压缩空气管路，吹扫口进气一般用一个电磁阀等阀门控 制，一定周期开 启一次，通入气体吹扫采样管，探头正常检测时阀门关闭，不能有其他气体进入采样管。在 此特别说明一点，使用厂方的压缩空气吹扫探头必须保证 压缩空气中不含有水份，即对所 采用的压缩空气必须进行气水分离处理。
分压不等于体积含量
动态氧气传感器直接测定气体混合物的氧气浓度。他测定氧气的绝对含量，即氧气的分压， 而不是相对的体积含量。 自然环境中的空气由氮气、氧气、二氧化碳、氩气和水蒸汽混合 组成。因此，空气的总压力是各组成气体分压力的总和。
达尔顿（Dalton）定律: P（总）=P（N2）+P（O2）+P（CO2）+P（Ar）+P（H2O）
钢水成分传感器及其应用进展 张军颖 朱诚意 李光强
一、引言
用计算机控制算法优化工业过程需要实时的过程参数。一个工艺过程被优化的程 度取决于工艺过程信息的数量和质量，所以开发高级传感器可以改善工艺过 程 的控制水平。对于钢铁冶炼过程中最重要的参数就是金属熔体的化学组成。钢水 接触大气会使其中的氧、氮、氢等元素的含量升高；有时某些元素与耐火材料或 大 气等作用会降低其在钢中的含量，这些都将影响钢的质量。如果知道钢液化
灰尘、震动、污垢、潮湿、油、油脂、锅炉清洗剂、重燃料油、高温分解气体和氧化硅（产 生于硅酮在锅炉燃烧时）降低氧气传感器的使用寿命。 不保证所列清单的完整性。
公式推导
1. 氧电势值 E 符合能斯特方程：
E=R4TFLn
PA PX
式中：R-气体常数
T-锆管的绝对温度
F-法拉第常数
PX-被测气体氧浓度百分数 PA-参比气氧浓度百分数，一般为 20.6％。
动态氧气传感器如何工作?
动态氧气传感器的表面活性层由多孔透气的铂和氧离子导体 YSZ 组成，即钇（Y），稳固的 （S）二氧化锆（Z）。 铂金属促使氧气还原成氧负离子，氧负离子通过二氧化锆扩散。然后，铂金属再促使氧负离 子氧化成氧气。还原过程需要四个电子，氧化过程释放四个电子。
参见图一：电压探测头 在这个所谓的电压探测头上产生电流，直到两端的氧气浓度相同为止。为了使测量过程保持 动态，因此设置一个电流探测头。这样就形成一个密闭空腔，在里面电流探测头交变地吸附 和释放氧负离子。人工制造一个氧浓度梯度，使扩散过程和以此在电压探测头上产生的电流 得以保持。
图 1： : 在水蒸汽饱和的空气中氧气浓度与温度的关系。
有害物质损坏氧气传感器
因为氧气传感器含二氧化锆和铂金属，以下介质会对该传感器造成损坏： 重金属 硫化物 硅酮蒸汽 氟 氨（从 1000ppm 起） 卤素碳氢化合物（从 100ppm 起） 磷酸盐脂 氯 六氟化硫 碳 盐 长时间在还原性空气中
参见图二：动态氧气探测头
在电动势（EMK）为 40mV 时开始测量循环。启动电流泵，排除密闭空腔中的氧，直至电 动势（EMK）达到 90mV 为止。其后，电流泵反向运转，将氧吸进密闭空腔，直至电动势 （EMK）重新到达 40mV。这个过程所需的时间取决于测试气体的氧气含量。
参见图三：测量循环
如何识别氧气测量系统的故障?
二、氧传感器工作原理：
氧传感器是利用稳定的二氧化锆陶瓷在 650℃以上的环境中产生的氧离子导电特性而
设计的。在一定的温度条件下，如果在二氧化锆块状陶瓷两侧的气体中分别 存在着不同的 氧分压(即氧浓度)时，二氧化锆陶瓷内部将产生一系列的反应，和氧离子的迁移。这时通过 二氧化锆两侧的引出电极，可测到稳定的毫伏级信号，我 们称之为氧电势。它服从能斯特 (Nernst)方程：
式中 E 为氧传感器输出的氧电势(mv)，Tk 为炉内的绝对温度（K），P1 和 P2 分别为二 氧化锆两侧气体的氧分压。实际应用时，将二氧化锆的一侧通入已知 氧浓度的气本（通常 为空气），我们称之为参比气。另一侧则是被测气体，就是我们要检测的炉内的气氛，详见 图 1。氧传感器输出的信号就是氧电势信号，通过能 斯特方程我们就可以得到被测炉气氛 中的氧分压和氧电势的关系。参比气为空气时，可表示为：
零点误差：£±0.2mv ；交流电阻（1500 赫兹）：（700℃）£100 千欧；（1100℃）£5 千 欧。响应时间（700-1300℃）：£1 秒
二．HMP 氧传感器采样、维护方式： HMP 氧传感器采用气氛自导流方式，导入被检测气氛，考虑工程现场的环境因数，设 计有吹扫清除通道，可方便地对采样引导管道进行吹扫工作，以避免炉内或管道内的灰尘、 煤灰、油杂质等等堵塞采样管，请参考图 3。 三．技术性能： 使用温度：室温～1100℃； 氧电势显示范围：－50～1240mV； 氧电势输出精度：±0.5mV； 响应时间：≤1 秒； 正常使用使用寿命：≥18 个月。
氧气的分压随（1）大气中的空气压力 P（总）和（2）空气湿度 P（H2O）变化而变化。空 气压力升高，同时空气湿度不变，则氧气分压升高，而氧气的相对值 vol%保持不变！（氧气 的绝对含量升高，而相对含量保持不变）。空气压力保持不变, 同时空气湿度变化,则氧气分 压和氧气的相对值 vol%都变!此外：空气愈潮湿，含的氧气愈少。这一点在高温时特别明显
学成分的实时信息，就可以积极地控制炼钢过程，为此人们开发了各种用于钢液 化学成分 测定的传感器。
钢中溶解的气体氧、氮、氢是影响钢材质量的重要因素，近年来钢中氧、氮、氢 的联合控制已变得越来越重要。针孔、气泡氢致开裂等问题并不完全是一种 气 体造成的。最有效的方法就是在工艺过程中检测这些气体在钢中的浓度。硅、硫 是铁水预处理“三脱”的元素，随着我国铁水预处理比例的增加，对铁水预处理 过 程的控制也越来越迫切。本文介绍这五种元素的在线检测技术的最新进展。
什么时候氧气测量系统运行在无故障状 态?
氧气测量系统运行在无故障状态，每当:
模拟的和数字式输出信号相符时, 通道 K2 的测试信号处在一个定义的时间窗口之内，并且不是静止不变，以及 自检过程循环并正确运行。
这样就有了第一个拥有故障保护功能的氧气测量系统，它在运行过程中自行监控本身的各个 组成部分，并且仅仅使用了一个氧气传感器。容积比）
P2 小室中的氧分压
第一部分 氧化锆氧传感器工作原理 一、产品简介： 氧化锆氧传感器是利用氧化锆陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，
由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空然比，保证 产品质量及 尾气排放达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。它 是目前最佳的燃烧气氛测量方式，具有结构简单、响应迅速、 维护容易、使用方便、测量 准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量，又可缩短生 产周期，节约能源。
氧气测量系统通过两个不同的通道输出两个测试信号: 通道 K1 以模拟信号的方式（0—10V 或 4—20mV）提供测试值， 双向通道 K2 作为数字式脉宽调制的交变信号（低/高—相位 0/5V），低相位宽度对 应氧气浓度。