Funktionsbeschreibung Meßzellen; Meßprinzip Eines Sauerstoff-Sensors (O2) - testo 360 Bedienungsanleitung

Der Sauerstoff-Sensor (O 2 ) ist ein typischer Zwei-Elektroden-Sensor. Anhand des Bil-
des soll die Funktionsweise des Sauerstoffsensors erklärt werden.
Anschlußleitung
NTC-Widerstand
(neg. Temperatur-
Schemadarstellung eines Sauerstoffsensors
Durch die gasdurchlässige Membran gelangen Sauerstoffmoleküle zur Kathode des
Sensors. Aufgrund der stofflichen Zusammensetzung der Kathode findet dort eine
chemische Reaktion statt, bei der OH - -Ionen entstehen (Ionen = geladene Teilchen).
Die entstandenen OH - -Ionen wandern durch die elektrolytische Flüssigkeit zur Anode
des Sensors. Der Ionentransport von der Anode zur Kathode bewirkt im äußeren
Stromkreis einen Stromfluß, der proportional zur O 2 -Konzentration ist. Das bedeutet:
je höher die Sauerstoffkonzentration, desto mehr Ionen (OH - ) werden von der Anode
zur Kathode transportiert und desto höher ist der Stromfluß im äußeren Stromkreis,
der im Widerstand R einen Spannungsabfall bewirkt. Diese Spannung ist das
Meßsignal, welches zur elektronischen Weiterverarbeitung verwendet wird.
Der integrierte Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizient (NTC) dient zum
Ausgleich der Temperatureinflüsse und sichert somit das temperaturstabile Verhalten
des Sensors. Die Lebensdauer des Sauerstoffsensors beträgt etwa 3 Jahre.
Reaktionsgleichungen:
Kathode: O 2 + 2H 2 O + 4e –
2Pb + 4OH –
Anode:
Bilanz: 2Pb + O 2
Zur Bestimmung von Konzentrationen toxischer Gase werden Drei-Elektroden-Senso-
ren verwendet. Die Funktion dieser Meßzellen wird anhand des Kohlenmonoxid- (CO)
Sensors erläutert.
4.3
Funktionsbeschreibung Meßzellen
Meßprinzip eines Sauerstoff-Sensors (O
Frischluft
O
2
gasdurchlässige
Kathode Mermbran
- -
OH OH
-
OH
-
OH
-
OH
-
OH
Kathode
-
OH
-
OH
-
OH
-
OH
koeffizient)
+ –
4OH –
2PbO + 2H2O + 4e –
2PbO
"Ionenwanderung"
Anode
wässrige
elektrolytische
Flüssigkeit
äußerer
Stromkreis
)
2