微量氧分析仪通常由以下核心部分组成，各组件协同工作以实现对低浓度氧气的精确测量：
一、传感器模块
传感器是分析仪的核心部件，直接决定测量原理和性能。常见类型包括：
电化学传感器基于氧化还原反应，通过阴极（如铂 / 金催化层）、阳极（如铅）和电解液（如氢氧化钾溶液）组成的原电池或极谱式结构，将氧气浓度转化为微电流信号。部分设计采用透氧膜（如聚四氟乙烯）控制气体扩散速率，确保线性响应。
氧化锆传感器利用高温下（>650℃）氧化锆陶瓷的氧离子传导特性。当两侧氧浓度不同时，产生 Nernst 电势，电势差与氧浓度对数成正比。传感器包含氧化锆管、铂电极及内置加热器 / 热电偶，用于温度控制和补偿。
激光吸收传感器（TDLAS）发射特定波长激光（如 760nm），通过分析氧气分子对激光的吸收光谱，结合温度 / 压力修正算法，实现高精度测量。模块包括半导体激光器、光电探测器及光谱分析单元。
荧光法传感器基于荧光物质受激发后寿命变化原理。LED 光源激发荧光材料，氧气通过透氧膜淬灭荧光，通过检测荧光衰减时间计算氧浓度。该技术无需电解液，维护量低。
二、信号处理单元
负责将传感器输出的微弱信号转换为可读取的氧浓度值：
模拟信号调理：通过高阻抗放大器（如输入阻抗 > 10¹²Ω）放大信号，结合滤波电路（如低通 / 带通滤波器）消除噪声干扰。
模数转换（ADC）：将模拟信号转换为数字信号，通常采用 16 位以上高精度转换器以保证分辨率。
数字处理与算法：微处理器（如单片机或 DSP）执行校准算法、温度补偿（如根据热电偶数据修正氧化锆传感器的温度漂移）及线性化处理。部分设备集成光谱分析算法（如 TDLAS 的二次谐波检测）以提升抗干扰能力。
三、显示与控制界面
提供人机交互功能：
显示模块：采用 LCD 或 LED 屏幕，实时显示氧浓度值、温度、压力等参数，部分支持图形化界面和趋势曲线。
操作输入：物理按键、触摸屏或远程通信接口（如 RS485、HART）用于参数设置、校准操作及数据查询。
报警功能：内置阈值比较器，当氧浓度超出设定范围时触发声光报警，并可通过继电器输出控制外部设备。
四、校准与气路系统
确保测量准确性的关键环节：
标准气路：包含标准气体输入接口（如高纯氮气用于零点校准，含已知氧浓度的混合气用于量程校准）、电磁阀及流量计，实现自动或手动校准。部分激光分析仪内置同位素罐，通过参考光谱消除长期漂移。
气路控制：采用高精度比例阀调节样气流速，确保传感器工作在最佳条件。对于高温或高湿环境，可能集成伴热管线和冷凝分离器。
五、电源与供电系统
为分析仪提供稳定电力：
主电源：支持 AC 220V 或 DC 24V 输入，内置电源模块（如开关电源）实现电压转换和稳压。
备用电源：部分便携式设备配备可充电锂电池（如 18650 电池组），支持离线工作数小时。
六、机械与防护结构
保障设备在复杂环境下的可靠性：
外壳设计：采用防爆材料（如铝合金或不锈钢），防护等级可达 IP65 以上，适用于危险气体环境。
气路密封：关键连接处使用金属波纹管、石墨垫片或 O 型圈，确保高温下泄漏率 < 1×10⁻⁶ Pa・m³/s。
环境适应性：内置温度控制系统（如加热带或风扇）维持内部组件在工作温度范围内，部分设备支持 - 40℃至 85℃宽温运行。
七、辅助功能模块（可选）
根据应用场景扩展：
数据存储与传输：内置存储器（如 EEPROM）记录历史数据，支持 USB、以太网或无线模块（如 Wi-Fi）将数据上传至云端或 DCS 系统。
预处理系统：针对高粉尘或腐蚀性样气，集成多级过滤（如烧结碳滤芯、PP 棉滤芯）、洗涤罐（如柴油 / 氢氧化钠溶液）及反吹装置（如蒸汽吹扫）。
总结
微量氧分析仪通过传感器将氧浓度转化为电信号，经信号处理单元解算后显示结果，并通过校准系统确保长期准确性。其设计需兼顾灵敏度（如电化学传感器可达 ppm 级）、抗干扰能力（如激光法不受背景气体影响）及环境适应性（如氧化锆传感器耐 1600℃高温），广泛应用于石油化工、半导体制造、医疗等领域。
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