便携式残氧仪作为精准检测包装容器内气体成分的专业设备，其核心工作原理依托于双传感器协同检测技术与精密信号处理系统的深度融合。通过电化学传感器与红外吸收传感器各司其职、相互配合，结合先进的数据处理算法，实现对氧气（O₂）和二氧化碳（CO₂）含量的快速、精准测定。
一、氧气检测：电化学传感器的微观反应机制
氧气检测采用的电化学传感器，其内部构造精密且功能独-特，主要由透气膜、工作电极、对电极、参比电极以及电解液构成。当便携式残氧仪对包装容器进行采样时，含有氧气的气体样本会通过仪器的采样通道，经透气膜扩散至传感器内部。透气膜具有良好的气体透过性，能选择性地允许氧气分子通过，同时阻挡其他气体和杂质，确保检测的准确性。
在传感器内部，氧气分子抵达工作电极表面后，会在电极材料（通常为贵金属或金属氧化物）的催化作用下发生氧化还原反应。具体过程为：氧气分子获得电子，并与电解液中的水分子结合，生成氢氧根离子，反应方程式可简单表示为：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ 。这一反应过程会产生微弱的电流，根据法拉第定律，产生的电流大小与参与反应的氧气量成正比，而氧气量又与气体样本中的氧气浓度直接相关。也就是说，氧气浓度越高，参与反应的氧气分子越多，产生的电流也就越大。
为了捕捉这一微弱电流信号（通常在微安级别），便携式残氧仪内置了高精度的电流检测电路。该电路采用低噪声放大器和高速模数转换器（ADC），能够将电流信号快速、准确地转换为数字信号，并传输至仪器的微处理器。微处理器再根据预先设定的算法和校准参数，对数字信号进行处理和计算，最终得出氧气的含量数值，其分辨率可达 0.01% VOL，测量精度≤±0.2% ，即使是极低浓度的氧气也能被精确检测出来。
二、二氧化碳检测：红外吸收传感器的光学解析原理
对于二氧化碳（CO₂）的检测，便携式残氧仪采用红外吸收传感器，其工作原理基于朗伯 - 比尔定律。该定律指出，当一束特定波长的红外光穿过含有吸光物质（如 CO₂）的介质时，吸光物质会吸收部分红外光能量，导致光强衰减，且光强衰减程度与吸光物质的浓度、光程长度以及吸光系数成正比。
红外吸收传感器主要由红外光源、气室、红外探测器以及信号处理电路组成。当气体样本进入传感器的气室后，红外光源会发射出特定波长（通常为 4.26μm，这是 CO₂的特征吸收波长）的红外光。在气室内，CO₂分子会选择性地吸收对应波长的红外光能量，使得透过气室的红外光强度减弱。红外探测器负责接收经过气室后的红外光，并将光信号转换为电信号。由于 CO₂浓度越高，吸收的红外光能量越多，红外探测器接收到的光强就越弱，转换后的电信号也相应越小。
信号处理电路会对红外探测器输出的电信号进行放大、滤波等预处理，去除噪声干扰，然后将其传输至微处理器。微处理器结合预先存储的校准数据和算法，根据朗伯 - 比尔定律对电信号进行分析和计算，从而精确得出二氧化碳的浓度值。在不同量程范围内，该传感器都能保持较高的测量精度，在 0 - 50% 量程内精度≤±2%，50% - 100% 量程内精度≤±3% ，确保对各种浓度的 CO₂都能准确测量。
三、双传感器协同工作：数据融合与精准测定
便携式残氧仪的微处理器作为整个系统的 “大脑"，承担着双传感器数据整合与处理的关键任务。它为氧气电化学传感器和二氧化碳红外吸收传感器分别配置了独立的数据采集通道，确保两种传感器产生的信号能够同时、互不干扰地传输至微处理器。每个数据采集通道都配备了高速、高精度的 A/D 转换器，能够在极短时间内将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，保证数据采集的实时性和准确性。
微处理器内置了针对氧气和二氧化碳检测的专用算法。对于氧气检测数据，算法会综合考虑温度、湿度等环境因素对电化学传感器的影响，通过补偿算法对原始数据进行修正，消除环境因素带来的测量误差；对于二氧化碳检测数据，算法则会结合气室的温度、压力等参数，对红外光吸收数据进行非线性校准，确保测量结果不受气室环境变化的干扰。
在完成数据采集和处理后，微处理器会对氧气和二氧化碳的含量数据进行时间戳标记，确保两者在时间维度上的一致性。随后，这些数据会被同步显示在仪器的显示屏上，用户可以直观地获取包装容器内两种气体的实时浓度信息。此外，微处理器还支持数据存储和传输功能，可将测量数据存储在仪器内置的存储器中（高达 2000 组循环存储），并通过 USB 接口将数据导出至电脑等设备，方便用户进行后续的数据分析和管理。
便携式残氧仪通过电化学传感器与红外吸收传感器的独-特设计，以及微处理器的智能数据处理，构建了一套高效、精准的气体成分检测系统。这种双传感器协同工作的模式，不仅实现了对氧气和二氧化碳含量的快速、准确测定，还能满足不同行业、不同场景下对包装容器气体检测的多样化需求，为产品质量控制和保鲜技术提供了可靠的技术支持。
在线客服
电话咨询
