氧分壓是什么以及如何計算它

氧化鋯氧傳感器的工作原理是測量混合氣體中的氧分壓。這通常會在PST的客戶中引起混淆，因為市場上的大多數氧傳感器都測量氧濃度。

但是，什么是分壓？當談到氧傳感器的工作原理時，這是一個我們經常被問到的問題。在本文中，我們將介紹分壓的定義、其背后的物理原理、如何計算分壓，以及如何將氧氣分壓轉換為氧氣濃度相關的體積含量（滿足對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氣體組分的壓力。它對應于單個氣體組分單獨占據整個容積時所施加的總壓力。

道爾頓定律: 物理學原理

詳細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，單個氣體組分的顆粒數 (ni) 與氣體混合物的總顆粒數(ntotal) 之比等于單個氣體組分的分壓 (Pi) 與氣體混合物的總壓 (Ptotal) 之比。

示例 1:

海平面大氣壓 (在標準大氣條件下) 為 1013.25mbar。這里，干燥空氣的主要成分是氮氣(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 (n)，因為上述氣體可近似為理想氣體。

等式2 可通過求解單個氣體 (i) 的分壓得到:

氧分壓等于:

當然，該值僅在大氣干燥（濕度為0%）時相關。若存在水分，則水蒸氣壓占總壓的一部分。因此，當相對濕度和環境溫度與總氣壓一起測量時，氧分壓（ppO?)可以被更準確地計算。

首先，計算水蒸氣壓：

對于已知的環境溫度，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。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:

我們現在知道了氧分壓和總氣壓，我們可以計算出氧的體積含量。