氧化鋯氧傳感器的工作原理是測量混合氣體中的氧分壓。這通常會在PST的客戶中引起混淆，因?yàn)槭袌錾系拇蠖鄶?shù)氧傳感器都測量氧濃度。
但是，什么是分壓？當(dāng)談到氧傳感器的工作原理時，這是一個我們經(jīng)常被問到的問題。在本文中，我們將介紹分壓的定義、其背后的物理原理、如何計(jì)算分壓，以及如何將氧氣分壓轉(zhuǎn)換為氧氣濃度相關(guān)的體積含量（滿足對氧濃度感興趣的需要）。
分壓定義為混合氣體中單個氣體組分的壓力。它對應(yīng)于單個氣體組分單獨(dú)占據(jù)整個容積時所施加的總壓力。
詳細(xì)介紹了氧傳感器的工作原理。理想氣體混合物的總壓 (Ptotal) 等于該混合物中各氣體的分壓 (Pi) 之和。
| k |
| i=1 |
| ni |
| ntotal |
| Pi |
| Ptotal |
| ni | 氣體中顆粒數(shù) |
| ntotal | 顆?？倲?shù) |
| pi | 單個氣體的分壓 |
| Ptotal | 總壓 |
海平面大氣壓 (在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下) 為 1013.25mbar。這里，干燥空氣的主要成分是氮?dú)?78.08% Vol.)，氧氣 (20.95% Vol.)，氬氣 (0.93% Vol.) 和二氧化碳 (0.040% Vol.)。體積含量 (%) 可等于顆粒數(shù) (n)，因?yàn)樯鲜鰵怏w可近似為理想氣體。
等式2 可通過求解單個氣體 (i) 的分壓得到:
| ni |
| ntotal |
| 20.95% |
| 100% |
當(dāng)然，該值僅在大氣干燥（濕度為0%）時相關(guān)。若存在水分，則水蒸氣壓占總壓的一部分。因此，當(dāng)相對濕度和環(huán)境溫度與總氣壓一起測量時，氧分壓（ppO?)可以被更準(zhǔn)確地計(jì)算。
首先，計(jì)算水蒸氣壓：
| HRel |
| 100 |
| WVP | 水蒸氣壓 (mbar) |
| HRel | 相對濕度 (%) |
| WVPmax | 大水蒸氣壓 (mbar) |
對于已知的環(huán)境溫度，大水蒸氣壓 (WVPmax) 可從下面查詢表中確定。大蒸氣壓也被稱為露點(diǎn)。較暖的空氣可以容納更多的水蒸氣，因此具有更高的WVPmax。
| 溫度 (°C) | 大水蒸氣壓 (mbar) | 溫度 (°C) | 大水蒸氣壓 (mbar) |
| 0 | 6.1 | 31 | 44.92 |
| 1 | 6.57 | 32 | 47.54 |
| 2 | 7.06 | 33 | 50.3 |
| 3 | 7.58 | 34 | 53.19 |
| 4 | 8.13 | 35 | 56.23 |
| 5 | 8.72 | 36 | 59.42 |
| 6 | 9.35 | 37 | 62.76 |
| 7 | 10.01 | 38 | 66.27 |
| 8 | 10.72 | 39 | 69.93 |
| 9 | 11.47 | 40 | 73.77 |
| 10 | 12.27 | 42.5 | 84.19 |
| 11 | 13.12 | 45 | 95.85 |
| 12 | 14.02 | 47.5 | 108.86 |
| 13 | 14.97 | 50 | 123.86 |
| 14 | 15.98 | 52.5 | 139.5 |
| 15 | 17.04 | 55 | 457.42 |
| 16 | 18.17 | 57.5 | 177.25 |
| 17 | 19.37 | 60 | 199.17 |
| 18 | 20.63 | 62.5 | 223.36 |
| 19 | 21.96 | 65 | 250.01 |
| 20 | 23.37 | 67.5 | 279.31 |
| 21 | 24.86 | 70 | 311.48 |
| 22 | 26.43 | 75 | 385.21 |
| 23 | 28.11 | 80 | 473.3 |
| 24 | 29.82 | 85 | 577.69 |
| 25 | 31.66 | 90 | 700.73 |
| 26 | 33.6 | 95 | 844.98 |
| 27 | 35.64 | 100 | 1013.17 |
| 28 | 37.78 | 110 | 1433.61 |
| 29 | 40.04 | 120 | 1988.84 |
| 30 | 42.42 | 130 | 2709.58 |
氧分壓等于:
| 20.95 |
| 100 |
| ppO2 | 氧分壓 (mbar) |
| BP | 大氣壓 (mbar) |
| WVP | 水蒸氣壓 (mbar) |
下面的示例2描述了濕度對降低氧分壓的影響，從而降低氧體積含量。
在典型的一天，從校準(zhǔn)的氣象站記錄的以下信息:
| 溫度 | 22°C |
| 濕度 | 32% |
| 氣壓 | 986mbar |
使用上面的水蒸氣壓查詢表，WVPmax = 26.43mbar。
| 32 |
| 100 |
氧分壓等于:
| 20.95 |
| 100 |
我們現(xiàn)在知道了氧分壓和總氣壓，我們可以計(jì)算出氧的體積含量。
| 204.8 |
| 986 |
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