TORAY东丽氧气浓度计：技术原理与应用全解析

从食品包装到工业真空镀膜，高精度氧气检测如何改变质量控制

在工业生产和科学研究中，氧气浓度的精确测量至关重要，它直接影响着产品质量、生产安全以及工艺效率。日本TORAY（东丽）株式会社凭借其先进的氧化锆传感技术，在全球氧气浓度测量领域占据了重要地位。本文将全面解析TORAY氧气浓度计的技术原理、产品系列及应用场景。

01 企业背景与技术定位

日本TORAY（东丽）株式会社是的综合性化学制造企业，在材料领域拥有雄厚的技术积累。其氧气浓度计产品线体现了公司材料科学与应用技术的结合。

TORAY氧气浓度计主要面向需要高精度和高可靠性的专业应用领域，包括食品包装、工业过程控制、热处理工艺及科研实验等。

这些设备对氧气浓度的精确测量有着极为苛刻的要求，而TORAY凭借其独特的氧化锆传感器技术，在这一细分市场建立了独特的产品优势。

02 核心技术：氧化锆传感原理

TORAY氧气浓度计最核心的技术在于使用了专有的氧化锆浓淡电池式传感器作为检测核心。这种创新材料与传统电化学传感器相比具有多项独特优势：

氧化锆工作原理

双面加工出电极的氧化锆陶瓷具备独特特性：在高温下，其中一侧电极部位的氧气分子会离子化，而在另一侧的电极部位，氧气离子会还原为氧气分子。

氧化锆陶瓷两侧的氧气分压压力差越大，离子电导的程度就越大。此时，两电极间会进行电子交换，离子电导的强度可作为两电极间电动势的大小读取出来。

所读取的电动势根据能斯特方程换算为氧气浓度并输出。由于TORAY氧化锆传感器能够获得与能斯特方程相符的电动势，所以在低浓度下也能够进行高精度测量。

技术优势体现

与传统传感器相比，TORAY的氧化锆技术具有明显优势：

• 高精度测量：测量范围从1ppm到100%氧气浓度，覆盖从微量到高浓度的广泛需求

• 长期稳定性：独特的传感器设计确保了长期测量的稳定性，降低了维护需求

• 快速响应：优化的内部流路设计将测量气体滞留部位抑制在最小限度，实现快速检测

03 产品系列与关键参数

TORAY东丽氧气浓度计提供了多种型号，以满足不同应用场景的需求。这些型号按照检测范围、使用场景和特殊功能进行系统划分。

食品包装专用系列

LF-200型号是专为食品包装机械设计的氧气浓度计，采用面板安装型设计，测量范围可达1ppm～100%O₂，采用内置泵连续抽吸方式采样。

其特点是搭载了新型滤网，擅长测量油分飞溅气体，且无需将氧气浓度计从面板拆下即可更换滤网。

LC-450F型号是专为食品包装抽样检查设计的便携设备，只需使用笔型采样探针刺入包装袋中，就能够简单方便地完成测量。

它采用微量采样测量技术，仅需3ml样品即可完成检测，响应速度在2秒以内达到90%响应。

工业过程控制系列

SW/LD-300型号采用传感器分离型结构，适合用于真空蒸镀、直流溅镀、光辉性热处理等工业场景。

检测器能够设置在靠近测定点的场所，并且可选择安装方式，便于布局。它可以测量从0-1000ppm到1-100%O₂的宽范围浓度，预热时间仅需约20分钟。

LC-860型号是高性能型氧化锆式氧气浓度计，基于公司长年来的氧气浓度计业绩而开发，仅需1台即可测量从极低浓度到99%的氧气浓度。

它采用6位LED数字显示，测量范围达0.1ppm～100%O₂，并配备RS-232C通信功能。

通用经济型系列

RF-400型号采用新型粒子滤波器，氧气表可以在不从设备上移除的情况下进行更换。它支持宽电源供电（AC100V至240V），采用氮气回流装置常用的测量范围0-10000ppm范围。

LC-750H/L型号提供中高浓度（LC-750H）和低浓度（LC-750L）两种版本，操作简单，只需通电和量程选择即可开始工作。

下表展示了主要型号的技术参数对比：

04 主要应用领域

TORAY东丽氧气浓度计凭借其高精度和可靠性，在多个要求苛刻的领域得到了广泛应用。

食品与药品包装

在食品和药品包装领域，氧气浓度是影响产品保质期的关键因素。TORAY的LF-200和LC-450F型号专门针对这一领域设计。

食品的鲜度及风味、香气与氧气有很密切的关系，为了保持这些品质，对食品包装进行惰性气体充填及脱氧剂封入处理。

LC-450F使用独特的笔型采样探针，刺入包装袋即可完成测量，非常适合食品、饮料、医药品等包装内的密封性检查、氧浓度检查、脱氧包装后的残留氧气抽样检查。

工业热处理与真空工艺

在工业制造领域，SW/LD-300型号专门用于真空蒸镀、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、控制。

它可以进行密闭腔室、循环系统等闭环采样系统的氧气分压监控及惰性气体置换中的氧气浓度测定，满足严苛工业环境的需求。

能源与环境工程

LC-750L型号专门针对燃气设备设计，可测量从ppm级到百分比级的氧气浓度，帮助优化燃烧过程，提高能源效率。

科研与实验室

LC-860型号凭借其从ppb水平到100%的宽范围测量能力，成为科学研究与实验室分析的理想工具。

它配备自动量程功能，可以从高浓度到低浓度进行测量，满足各种研究需求。

05 技术特点与优势总结

综合来看，TORAY东丽氧气浓度计具有以下几项突出的技术特点和优势：

高精度与宽量程

TORAY氧气浓度计提供极宽的测量范围，从LC-860的0.1ppm到100%氧气浓度，仅需一台设备即可满足从微量到高浓度的检测需求。

这种宽量程设计使得用户无需因浓度变化而更换设备，大大提高了工作效率。

创新的传感器技术

TORAY的氧化锆传感器技术提供了的测量精度和长期稳定性。

与传统的电化学传感器相比，氧化锆传感器寿命更长，响应更快，且不受其他气体干扰，保证了测量结果的可靠性。

人性化设计

TORAY氧气浓度计在操作设计上充分考虑了用户体验：

• 快速预热：LC-450F预热时间仅需5分钟以内，提高了工作效率

• 简易操作：LC-750系列只需通电和量程选择即可开始测量

• 多种安装方式：支持桌面型、面板安装型等多种安装方式，适应不同场地需求

• 远程控制：部分型号支持RS-232C通信，可实现远程监控和数据采集

全面的保护功能

TORAY氧气浓度计配备了多重保护功能：

• 传感器保护：LF-200搭载新型滤网，可应对油分飞溅气体

• 泵保护：内置抽气泵保护功能，避免因现场气流喷吹清扫而导致故障

• 自动诊断：具备暖机异常、CPU异常、装置内温度异常等多项自我诊断功能

06 使用注意事项

为了确保TORAY氧气浓度计的最佳性能和长久使用寿命，用户需要注意以下几点：

气体条件要求

样本气体应不含可燃成分、卤素、二氧化硅、腐蚀成分及水滴。

气体压力、流量和温度需在设备规定范围内，如LF-200要求压力0.03MPa以下，温度50℃以下。

环境条件

设置环境应为室内非防爆场所，环境温度通常在0～40℃之间，湿度45～85%RH，无凝露。

维护保养

定期更换过滤器，如活性炭过滤器、棉过滤器和硅过滤器，这些配件有助于防止传感器恶化并确保准确测量。

TORAY东丽氧气浓度计凭借其创新的氧化锆传感器技术和多年的行业经验，在多个领域提供了可靠的氧气浓度测量解决方案。从产线集成到实验室分析，从食品包装到真空镀膜，TORAY产品始终代表着高精度和可靠性。

未来，随着工业技术的不断发展，对氧气浓度测量的要求将日益提高，TORAY有望通过进一步的技术创新，在更广泛的领域满足用户的精准测量需求。