含氧传感器工作原理

二氧化钛（TiO2）含氧传感器

作用原理与二氧化锆完全不相同，作用原理类似水温感知器。当混合比在稀、浓间变化时，因O2含量的改变，使二氧化钛电阻随之改变。电阻不是逐渐变化，而是非常迅速的改变。当混合比浓时电阻低于1KΩ，当混合比稀时则高于20KΩ。

二氧化钛传感器的设计

具有两个二氧化钛组件，一个是具有多孔性用来感测氧气的二氧化钛陶瓷；另一种则为实心二氧化钛陶瓷用来做加热调节器，补偿温度的误差。外端以具有空槽的金属管做为保护管，一方面让气体可以进出，一方面防止组件受到外物撞击。

二氧化钛含氧传感器构造

二氧化钛特性

二氧化钛在室温下具有很高电阻的半导体。当氧分子脱离时，会造成氧化钛结晶格子的空隙，而使结晶格子造成缺陷，产生电流。当氧的空隙越多，就会有更多的电子可资利用来传递电流，材料的阻抗亦随之降低。此现象系与温度及氧分压有关。

二氧化钛阻抗与氧分压关系


其温度阻抗系数的误差在400℃时为4％，在800℃时约为2％的补偿。

温度变化对二氧化钛的影响

传感器电阻及电热调节器电阻将受温度影响产生变化。工作温度于250℃至850℃之间，当空燃比由稀至浓时，其电阻变化非常快。达到稳定状态所需时间小于100msec。电热调节器为实心的二氧化钛陶瓷，亦会保有一些氧气，其反应速度比多孔质的氧气检测测组件二氧化钛陶瓷慢很多。由于反应速度慢，故电热调节器的电阻较不易达到稳定。当温度越高，其达到稳定时间越短；温度越低，达到稳定所需时间越长。

温度变化对传感器阻抗的影响

输出电压比较

TiO2与ZrO2一样，都是在浓混合比产生高电压，稀混合比时产生低电压。 TiO2是利用参考电压，改变电阻后以变化输出电压，故输出电压较高。 ZrO2是自己产生输出电压，故输出电压较低。

二氧化钛传感器的优点

不需要参考空气，可免除因高温而可能造成氧气在参考空气和排气间泄漏。氧气感测组件和电热调节器电极密封于二氧化钛陶瓷里面，可保护陶瓷和金属间的界面，避免受到排气的磨耗和腐蚀。二氧化钛陶瓷和电极间的热膨胀系数密切匹配，使界面的热应力降至最低。
陶瓷绝缘材固定二氧化钛组件，且导电性低。贵金属渗在多孔质的陶瓷里，比用贵金属涂敷在密实的陶瓷组件表面上，更具有抗磨耗性。

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