氧分压是什么以及如何计算它

氧化锆氧传感器的工作原理是测量混合气体中的氧分压。这通常会在PST的客户中引起混淆，因为市场上的大多数氧传感器都测量氧浓度。

但是，什么是分压？当谈到氧传感器的工作原理时，这是一个我们经常被问到的问题。在本文中，我们将介绍分压的定义、其背后的物理原理、如何计算分压，以及如何将氧气分压转换为氧气浓度相关的体积含量（满足对氧浓度感兴趣的需要）。

分压: 定义

分压定义为混合气体中单个气体组分的压力。它对应于单个气体组分单独占据整个容积时所施加的总压力。

道尔顿定律: 物理学原理

详细介绍了氧传感器的工作原理。理想气体混合物的总压 (Ptotal) 等于该混合物中各气体的分压 (Pi) 之和。

从等式 1 可以得出，单个气体组分的颗粒数 (ni) 与气体混合物的总颗粒数(ntotal) 之比等于单个气体组分的分压 (Pi) 与气体混合物的总压 (Ptotal) 之比。

示例 1:

海平面大气压 (在标准大气条件下) 为 1013.25mbar。这里，干燥空气的主要成分是氮气(78.08% Vol.)，氧气 (20.95% Vol.)，氩气 (0.93% Vol.) 和二氧化碳 (0.040% Vol.)。体积含量 (%) 可等于颗粒数 (n)，因为上述气体可近似为理想气体。

等式2 可通过求解单个气体 (i) 的分压得到:

氧分压等于:

当然，该值仅在大气干燥（湿度为0%）时相关。若存在水分，则水蒸气压占总压的一部分。因此，当相对湿度和环境温度与总气压一起测量时，氧分压（ppO₂)可以被更准确地计算。

首先，计算水蒸气压：

对于已知的环境温度，大水蒸气压 (WVPmax) 可从下面查询表中确定。大蒸气压也被称为露点。较暖的空气可以容纳更多的水蒸气，因此具有更高的WVPmax。

氧分压等于:

下面的示例2描述了湿度对降低氧分压的影响，从而降低氧体积含量。

示例 2:

在典型的一天，从校准的气象站记录的以下信息:

使用上面的水蒸气压查询表，WVPmax = 26.43mbar。

氧分压等于:

我们现在知道了氧分压和总气压，我们可以计算出氧的体积含量。