La fonction principale d'un analyseur d'oxygène est de détecter et de quantifier la proportion d'oxygène dans un échantillon de gaz. Il existe plusieurs approches technologiques pour atteindre cet objectif, chacune avec ses applications et avantages spécifiques.
Une technologie courante est basée sur le principe électrochimique. Ces capteurs contiennent une solution électrolytique et deux ou plusieurs électrodes. Lorsque l'échantillon de gaz diffuse dans le capteur, l'oxygène subit une réaction chimique à la surface de l'électrode, générant un signal électrique proportionnel à la concentration en oxygène. Les instruments basés sur ce principe sont généralement de structure simple et relativement peu coûteux, ce qui les rend adaptés aux appareils portables et à la surveillance en ligne-à long terme. Cependant, l'électrolyte peut être consommé, le capteur a donc une durée de vie limitée et nécessite un remplacement périodique.
Un autre principe largement utilisé est le paramagnétisme. Les molécules d'oxygène sont paramagnétiques, c'est-à-dire qu'elles sont attirées par un champ magnétique. Les analyseurs paramagnétiques déterminent la concentration d'oxygène en mesurant la force exercée sur le gaz dans un champ magnétique non-uniforme. Ces instruments ont un temps de réponse rapide, une grande précision et ne sont pas affectés par les autres composants du gaz de fond, ce qui les rend particulièrement adaptés à la mesure de l'oxygène de haute -pureté ou en tant que composant principal dans des mélanges gazeux complexes. Cependant, leur structure est relativement complexe et leur prix est généralement plus élevé que celui des capteurs électrochimiques.
Les capteurs d'électrolyte solide-à base de zircone-sont également une technologie importante. Ils fonctionnent à des températures élevées et le matériau en zircone laisse passer les ions oxygène. Le capteur est en contact avec un gaz de référence et le gaz échantillon sur des côtés opposés. La différence de pression partielle d’oxygène génère une force électromotrice qui a une relation définie avec la concentration d’oxygène. Cette technologie est très adaptée aux environnements à haute-température, tels que la surveillance de l'efficacité de la combustion dans les chaudières et les fours, et peut résister à des conditions de fonctionnement difficiles.
Les principes optiques, tels que la spectroscopie d'absorption laser à diode accordable (TDLAS), deviennent également de plus en plus populaires. Cette méthode analyse la concentration en mesurant le degré auquel un laser d'une longueur d'onde spécifique est absorbé par les molécules d'oxygène. Cette méthode est sans contact-, extrêmement rapide en réponse et ne nécessite presque aucune maintenance, mais le coût initial de l'équipement est plus élevé.
Le choix du principe de l'analyseur dépend des exigences spécifiques de l'application, notamment de la plage de concentration d'oxygène à mesurer, des exigences de précision, de la vitesse de réponse, des conditions environnementales et des contraintes budgétaires.