TORAY东丽氧化锆氧气浓度计：原理、系列与应用详解

从工业过程控制到实验室研究，精准测氧的可靠伙伴

在工业生产与科学研究中，氧气浓度的精确测量直接关系到工艺安全、能源效率和产品质量。日本TORAY东丽公司基于其独特的氧化锆传感器技术，开发了覆盖多种应用场景的氧气浓度计系列，为各行业提供了可靠的氧分析解决方案。

01 氧化锆测氧原理：技术核心

氧化锆氧气浓度计的核心技术基于氧化锆浓差电池原理。这一技术利用特殊处理的氧化锆陶瓷在高温下的离子导电特性来实现氧浓度测量。

在氧化锆电解质两侧烧结的多孔铂电极，当两侧接触的氧气浓度不同时，便会产生氧浓度差电动势。

高浓度侧的氧分子在铂电极上吸收电子，形成氧离子，这些离子通过氧化锆晶格中的空位迁移到低浓度侧，释放电子并结合成氧分子，从而在两侧电极间形成电势差。

该电势差的大小遵循能斯特方程：
E = (RT/4F) ln(P0/P1) + C。

其中：

• E为输出的氧浓度差电动势

• R为理想气体常数

• T为绝对温度

• F为法拉第常数

• P0为参比气体氧浓度(通常为空气，20.6%)

• P1为待测气体氧浓度

• C为本地电势常数

东丽的氧化锆传感器能够在高温环境下稳定工作，即使在低氧浓度范围内也能保持高精度测量，这得益于其独特的传感器设计和制造工艺。

02 产品系列与应用场景：方位解决方案

TORAY东丽针对不同行业需求，开发了多种型号的氧化锆氧气浓度计，形成完整的产品矩阵。

包装行业专用系列

LF-200型号是专为气体充填自动包装机设计的氧气浓度计。

它采用面板安装设计，测量范围覆盖1ppm～100vol% O₂，支持连续抽吸和注射两种采样方式。

该设备特别配备了油分对策功能，搭载新型滤网，可有效应对食品包装过程中常见的油分飞溅问题，且无需从面板拆下即可更换滤网，大大简化了维护流程。

电子制造与热处理系列

RF-400型号专为电子行业设计，特别是烧结和氮气回流装置中的氧浓度监测。

其测量范围宽广，覆盖0-1000ppm/1/10/100vol% O₂，可满足电子元件制造中对工作气氛的精确控制需求。

SW/LD-300型号采用传感器分离型结构，特别适合真空蒸镀、直流溅镀、光辉性热处理等密闭系统处理炉内的环境处理中的氧气浓度管理与控制。

该型号支持多种安装方式，传感器可设置在靠近测定点的位置，提供更灵活的布局方案。

研发与实验室系列

LC-860型号是东丽推出的高性能氧气浓度分析仪，特别适合研究与实验用途。

它具备从PPB级别到100% 的宽范围测量能力，测量范围达0.1ppm～100vol％，为科研工作提供高精度数据支持。

LC-750L系列作为覆盖低浓度范围的标准氧气浓度计，用户可从10ppm/100ppm/1000ppm量程中选择适合的范围，操作简便，只需打开电源并选择量程即可使用。

03 技术特点与性能优势：精准可靠的保障

TORAY东丽氧化锆氧气浓度计在多方面展现出的技术特性，使其在行业中保持地位。

宽广的测量范围与高精度

东丽氧气浓度计系列提供从PPB级别到100%体积浓度的宽广测量范围，例如LC-860型号可测量0.1ppm～100vol%的氧浓度。

在精度方面，不同型号虽有差异，但普遍保持较高水平。以LF-200为例，其重复性为±1%FS（0-1%量程以上） 和±2%FS（0-1%量程以内），空气点稳定性达到±0.5%FS/24h。

创新的传感器保护设计

东丽产品配备了多重过滤系统，有效保护传感器免受复杂气体环境的影响。

活性炭过滤器可吸附微量有机物和少量可燃气体；棉过滤器防止灰尘和固体物质进入；硅过滤器则专门吸附含硅气体。

这些过滤器防止杂质进入传感器核心，既保护了传感器，又确保了测量的准确性。

智能功能与人性化设计

东丽新型号如LC-450A配备了智能互联功能，提供4-20mA模拟量、RS-485数字通信（支持Modbus协议）及RS-232C接口，可轻松接入PLC、DCS等控制系统，实现远程监控与数据传输。

设备还配备自诊断功能，可监测暖机异常、热电对异常、机内温度异常、CPU异常等多种状态，及时提醒用户维护。

04 行业应用案例：多领域实践验证

TORAY东丽氧化锆氧气浓度计已在多个行业得到广泛应用，证明了其在实际应用中的价值。

食品包装行业

在食品包装领域，LF-200型号专门用于气体充填自动包装机的氧气浓度监测。

通过实时监测包装内的氧气浓度，确保食品在低氧环境中包装，延长食品保质期，防止氧化变质。其耐油设计特别适合含油食品的包装环境。

电子元件制造

在电子行业，RF-400用于氮气回流装置的气氛控制，SW/LD-300则应用于真空蒸镀、溅镀等工艺。

精确的氧浓度控制确保了半导体和电子元件制造过程中的高质量与可靠性，防止氧化导致的产品缺陷。

科研与实验室

LC-860等高精度型号为科学研究与实验分析提供可靠的氧浓度数据。

从材料研究到化学反应过程监测，这些仪器为科研人员提供了精确的氧浓度信息，支持创新研究的开展。

05 选型与使用指南：优化设备性能

设备选型考量

选择适合的东丽氧气浓度计需考虑多个因素：

应用场景是首要考虑因素——食品包装环境可选LF-200；电子制造业烧结和氮气回流适用RF-400；真空蒸镀等密闭系统处理则适合SW/LD-300；研究实验用途推荐LC-860。

测量范围需根据实际需求选择——从PPB级到100%不同型号各有侧重。

采样环境也至关重要——是否含油、腐蚀性气体、粉尘等决定了过滤系统的配置需求。

使用与维护要点

为确保测量精度和仪器寿命，用户需注意：

样品气体条件必须符合仪器要求，避免含有可燃成分、卤素、二氧化硅、腐蚀成分及水滴。

定期更换过滤器是保证测量精度和保护传感器的关键。

正确设置参数包括量程选择、报警阈值等，确保仪器在最佳状态下工作。

TORAY东丽氧化锆氧气浓度计凭借其核心的氧化锆传感器技术和多样化的产品系列，已成为众多行业氧气监测的方案。无论是在食品包装生产线上，还是在精密的半导体制造车间，亦或在科研实验室中，东丽产品都以精准的测量和可靠的性能，守护着工艺流程的品质与安全。

随着工业技术不断发展，对氧浓度测量的要求将愈加严格，而TORAY东丽凭借其持续创新的技术实力，必将在这一领域继续扮演关键角色。