氧分壓是什么以及如何計(jì)算它

氧化鋯氧傳感器的工作原理是測(cè)量混合氣體中的氧分壓。這通常會(huì)在PST的客戶中引起混淆，因?yàn)槭袌?chǎng)上的大多數(shù)氧傳感器都測(cè)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(shí)，這是一個(gè)我們經(jīng)常被問(wèn)到的問(wèn)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(duì)氧濃度感興趣的需要）。

分壓: 定義

分壓定義為混合氣體中單個(gè)氣體組分的壓力。它對(duì)應(yīng)于單個(gè)氣體組分單獨(dú)占據(jù)整個(gè)容積時(shí)所施加的總壓力。

道爾頓定律: 物理學(xué)原理

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。

從等式 1 可以得出，單個(gè)氣體組分的顆粒數(shù) (ni) 與氣體混合物的總顆粒數(shù)(ntotal) 之比等于單個(gè)氣體組分的分壓 (Pi) 與氣體混合物的總壓 (Ptotal) 之比。

示例 1:

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(guò)求解單個(gè)氣體 (i) 的分壓得到:

氧分壓等于:

當(dāng)然，該值僅在大氣干燥（濕度為0%）時(shí)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(duì)濕度和環(huán)境溫度與總氣壓一起測(cè)量時(shí)，氧分壓（ppO?)可以被更準(zhǔn)確地計(jì)算。

首先，計(jì)算水蒸氣壓：

對(duì)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。

氧分壓等于:

下面的示例2描述了濕度對(duì)降低氧分壓的影響，從而降低氧體積含量。

示例 2:

在典型的一天，從校準(zhǔn)的氣象站記錄的以下信息:

使用上面的水蒸氣壓查詢表，WVPmax = 26.43mbar。

氧分壓等于:

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。