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·４２·工业仪表与自动化装置２０２５年第１期

一种长寿命高精度氧气传感器设计及应用

１２２，３

王志荣，邓飞，张远征

（１．国能神东煤炭集团有限责任公司，陕西榆林７１９３００；２．中煤科工集团重庆研究院有限公司，

重庆４０００３９；３．瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆４０００３９）

摘要：针对传统采用电化学原理的氧浓度检测传感器存在寿命短、受环境变化影响测量精度的

问题，设计基于新型长寿命无铅氧浓度检测原理，研制了一种长寿命高精度矿用氧气浓度传感器。

该传感器采用模块化设计架构，分布式微处理器数据采集方法，实现了多种测量数据的实时采集、

补偿及数据融合解调，达到了更高的环境适应能力及氧浓度的高精度测量，传感器工作寿命较普通

电化学式传感器高出３倍以上。

关键词：无铅氧；长寿命；精度；补偿

中图分类号：ＴＰ２１２文章编号：１０００－０６８２（２０２５）０１－００４２－０６

文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．１９９５０／ｊ．ｃｎｋｉ．ＣＮ６１－１１２１／ＴＨ．２０２５．０１．００８

Ｄｅｓｉｇｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｌｏｎｇｌｉｆｅａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｘｙｇｅｎｓｅｎｓｏｒ

１２２，３

ＷＡＮＧＺｈｉｒｏｎｇ，ＤＥＮＧＦｅｉ，ＺＨＡＮＧＹｕａｎｚｈｅｎｇ

（１．ＳｈｅｎｈｕａＳｈｅｎｄｏｎｇＣｏａｌＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄ，ＳｈａａｎｘｉＹｕｌｉｎ７１９３００Ｃｈｉｎａ；

２．ＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｈｏｎｇｑｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３９，Ｃｈｉｎａ；

３．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧａｓＤｉｓａｓｔｅｒＤｅｔｅｃｔｉｎｇ，ＰｒｅｖｅｎｔｉｎｇａｎｄＥｍｅｒｇｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３９，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｓｈｏｒｔｌｉｆｅｓｐａｎａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｅｎｖｉ

ｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｏｘｙｇｅｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒｓｂａｓｅｄｏｎｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｉｎｃｉ

ｐｌｅｓ，ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｌｏｎｇ－ｌｉｆｅｌｅａｄ－ｆｒｅｅｏｘｙｇｅｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｄｅｖｅｌ

ｏｐｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓａｌｏｎｇ－ｌｉｆｅｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｉｎｉｎｇｏｘｙｇｅｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒ．Ｔｈｅｓｅｎｓｏｒａｄｏｐｔｓａ

ｍｏｄｕｌａｒｄｅｓｉｇｎａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇｒｅａｌ－

ｔｉｍｅｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ａｎｄｄａｔａｆｕｓｉｏｎｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄａｔａ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇ

ｇｒｅａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｏｘｙｇｅｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｗｏｒｋ

ｉｎｇｌｉｆｅｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒｉｓｍｏｒｅｔｈａｎｔｈｒｅｅｔｉｍｅｓｌｏｎｇｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｅａｄｆｒｅｅｏｘｙｇｅｎ；ｌｏｎｇｌｉｆｅｓｐａｎ；ａｃｃｕｒａｃｙ；ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ