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氧傳感器實質(zhì)上是氧電池，陰極為氧電極，陽極為適當(dāng)?shù)慕饘?。因氧需借助金屬放電，通常這種氧電池的陰極為金，陽極為鉛，內(nèi)充弱酸電解液，并以覆膜與樣氣分隔，氧能通過覆膜進入傳感器而電解質(zhì)不外溢。在金鉛電極處，氧分子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，這個化學(xué)反應(yīng)過程由電荷的收集而產(chǎn)生可測量的電流。其反應(yīng)式如下：

陰極：Ｏ_２?。?span style="padding: 0px; margin: 0px; box-sizing: border-box;">４Ｈ^＋?。?span style="padding: 0px; margin: 0px; box-sizing: border-box;">４ｅ^－　→２Ｈ_２Ｏ

陽極：２Ｐｂ　＋?。玻?/span>_２Ｏ　→２ＰｂＯ?。。矗?/span>^＋?。。矗?/span>^－　

電池總反應(yīng)：Ｏ_２?。。玻校狻?/span>→２ＰｂＯ

覆膜原電池式氧傳感器是一種電流型測量器件，它可用擴散電流模型來進行描述，其工式如下：

式中：

?。睢?/span>為反應(yīng)電子數(shù)

?。啤?/span>為法拉第常數(shù)

?。痢?/span>為陰極表面積

Ｄ　為氧擴散系數(shù)

?。臁?/span>為透氣膜外表至陰極表面的距離

ｃ　為溶氧濃度

當(dāng)電池的材料、結(jié)構(gòu)確定時，在一定溫度下，式（１）　可簡化為：

由式（２）可以看出，傳感器輸出的電流與氧濃度成正比，為線性元件。