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SENSORES DE OXIGÊNIO PARAMAGNÉTICOS

O oxigênio é um gás paramagnético e é atraído para um campo magnético forte. Como não existe reação química como na célula de O2 eletroquímica, o efeito puramente físico, nada há consumo e, a princípio, a célula tem uma vida ilimitada. No entanto, a contaminação da sensor por poeira, sujeira, corrosivos ou solventes pode levar à suadeterioração. A faixa de medição é tipicamente de 0,05% a 100% de O2.

Teoria
O princípio de funcionamento do sensor paramagnético é a susceptibilidade paramagnética da molécula de oxigênio, uma propriedade física que distingue o oxigênio da maioria dos outros gases.
O sensor possui duas esferas de vidro preenchidos com nitrogênio montadas e uma estrutura que permite sua rotação. Este conjunto está suspenso em um campo magnético forte. O oxigênio no gás circundante é atraído para o campo magnético, resultando em uma força nas esferas de vidro. A força do torque atuando na suspensão é proporcional ao teor de oxigênio dos gases.

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Princípio da Operação
A posição “zero” do conjunto da suspensão, medida em nitrogênio, é detectada por um foto-sensor que recebe a luz refletida de um espelho acoplado ao conjunto da suspensão. A saída do foto-sensor é realimentada para uma bobina em torno do conjunto de suspensão.
Esse feedback alcança dois objetivo:

Primeiro, quando o oxigênio é introduzido na célula, o torque que age sobre o conjunto da suspensão é balanceado por um torque de repovoamento devido à corrente de feedback na bobina. A corrente de realimentação é diretamente proporcional ao volume de susceptibilidade magnética do gás de amostra e, portanto, após a calibração, à pressão parcial de oxigênio na amostra. Portanto, a corrente fornece uma medição precisa da concentração de oxigênio na mistura de gases.

Segundo, o feedback eletromagnético “endurece” a suspensão, amortecendo-a fortemente e aumentando sua frequência natural, tornando a suspensão resiliente a choques.

Calibração
O instrumento usa um princípio de medição absoluta, uma vez construído e calibrado na fábrica, não requer mais nenhuma calibração.
A calibração de fábrica consiste na calibração da eletrônica para aceitar o sinal de entrada da célula de detecção e verificar se o instrumento está sendo lido corretamente no ar, 20,9%. O instrumento é então verificado para uma leitura correta do conteúdo de oxigênio a 100%.

Aplicações
Os analisadores paramagnéticos podem ser usados ​​para medição de oxigênio em qualquer nível entre 0-100% em gases ou misturas gasosas.

Efeitos interferentes
Alguns outros gases também são paramagnéticos e sua presença no fluxo de gás pode causar uma leitura falsa. O efeito é relativamente pequeno na maioria dos casos.

A tabela abaixo mostra o efeito paramagnético de gases de fundo, a 20ºC, em concentração de 100% ( primeira coluna mostra o gás interferente e a segunda o efeito causada na medição de oxigênio):

Tabela Inferencia na medição de oxigênio

Tabela Inferência na medição de oxigênio.