1. 引言

在工業安全領域，特別是受限空間或緊急情況下，可靠地測量氧氣濃度并預警異常狀況至關重要。作業和救援人員面臨的主要風險是窒息，這通常是由于氧氣被置換、燃燒、氧化或其他化學過程消耗所致。

自 20 世紀 70 年代末以來，基于可消耗鉛陽極的電化學傳感器已成為大多數應用的事實標準。這是一種經過驗證的方法，在大多數環境中基于原電池原理可靠工作，但它也存在局限性。

2. 傳統鉛基氧傳感器面臨的挑戰

2.1 挑戰一：極端的溫度和濕度

與固體電解質傳感器不同，鉛基傳感器中的水性電解質會根據環境溫濕度從空氣中吸收水分或向空氣中流失水分。

濕度過低：會降低響應時間或靈敏度等重要操作參數。

濕度過高：一旦傳感器內部整個自由空間被水填滿，將導致傳感器故障。

壽命預測示意圖分析：

手冊中的示意圖顯示了溫度、相對濕度與鉛基傳感器預期壽命之間的相關性。

在環境相對濕度達到約 70% 以下時，環境溫度是決定傳感器壽命的關鍵因素。

超過此濕度點，傳感器的使用壽命將不成比例地依賴于空氣濕度。

2.2 挑戰二：滿足排氣要求

傳統 GfG 鉛基傳感器采用單一氣體通道設計，位于傳感電極正上方。這種設計在實踐中面臨挑戰：當傳感器經歷溫度或壓力瞬變時，內部電池體積與外部環境之間會產生壓力差，導致：

不期望的輸出"毛刺"。

在極少數情況下，可能導致電解質泄漏。

GfG 解決方案：

GfG 在其鉛基解決方案的傳感器外殼底部增加了第二個排氣口。通過采用一種新型的銀含量達 85% 的導電粘合劑，實現了設計和制造工藝的改進。該粘合劑既能提供良好的導電性和粘合性，又不會對傳感器產生熱應力。

2.3 挑戰三：應對體積膨脹問題

所有鉛基傳感器的一個共同問題是陽極材料（鉛）在氧化過程中體積會增加（氧化鉛密度更低、體積更大）。這可能導致傳感器內部壓力升高，擾亂其功能，甚至因外殼損壞而導致電解質泄漏。

GfG 解決方案：

針對最嚴苛的環境，GfG 推出了新型無鉛智能傳感器系列。它們不僅能在更寬的溫度和濕度范圍內提供更長的使用壽命，也符合最新的無鉛產品和有害物質限制法規要求。

3. GfG 新一代智能氧傳感器系列

GfG 提供領先的智能氧傳感器，適用于從受控/溫帶環境到最嚴苛環境的各類便攜式氣體檢測設備。

3.1 標準氧傳感器

型號 MK464-8 (電化學，2 年壽命，帶排氣孔)

測量范圍：0 至 25 vol.%

分辨率/容差帶：0.1 vol.% / ±0.3 vol.%

響應時間 (t90)：< 10 秒 (典型值 < 5 秒)

壓力影響 (80-120 kPa)：最大 ±0.3 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 100 kPa)

濕度影響 (5-95% r.h.)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 50% r.h.)

溫度影響 (-30 至 +50 °C)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 20 °C)

預期操作壽命：> 2 年 (空氣中)

型號 MK465-8 (電化學，3 年壽命，帶排氣孔)

測量范圍：0 至 25 vol.%

分辨率/容差帶：0.1 vol.% / ±0.3 vol.%

響應時間 (t90)：< 10 秒 (典型值 < 5 秒)

壓力影響 (80-120 kPa)：最大 ±0.3 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 100 kPa)

濕度影響 (5-95% r.h.)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 50% r.h.)

溫度影響 (-30 至 +50 °C)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 20 °C)

預期操作壽命：> 3 年 (空氣中)

3.2 無鉛氧傳感器

型號 MK466-8 (電化學，5 年壽命，無鉛，帶排氣孔)

測量范圍：0 至 25 vol.%

分辨率/容差帶：0.1 vol.% / ±0.3 vol.%

響應時間 (t90)：< 10 秒 (典型值 < 5 秒)

壓力影響 (80-120 kPa)：最大 ±0.3 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 100 kPa)

濕度影響 (15-90% r.h.)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 50% r.h.)

(短期)：0 至 99% r.h.

溫度影響 (-40 至 +60 °C)：最大 ±0.5 vol.% 或讀數的 ±3.0% (參考 20 °C)

預期操作壽命：> 5 年 (空氣中)

4. 結論

GfG 通過其新一代智能氧傳感器，有效解決了在高溫高濕熱帶條件下可靠檢測氧氣的挑戰。通過改進排氣設計和使用新型材料，提升了鉛基傳感器的穩定性。同時，推出的無鉛傳感器系列進一步擴展了工作溫濕度范圍，顯著延長了使用壽命，并滿足環保法規要求，為各種嚴苛工業環境提供了更可靠、更耐久的氧氣檢測解決方案。