Oxy (O2) là một trong những yếu tố thiết yếu để duy trì sự sống trên Trái Đất. Đây là loại khí không màu, không mùi, không vị, đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các quá trình sinh học cũng như trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Trong lĩnh vực ô tô, việc kiểm soát và tối ưu quá trình đốt cháy nhiên liệu phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ oxy trong khí thải. 

Cảm biến oxy là gì ?
Cảm biến oxy là thiết bị có chức năng đo và giám sát nồng độ oxy còn sót lại trong khí thải động cơ. Dựa trên tín hiệu mà cảm biến cung cấp, hệ thống điều khiển động cơ có thể điều chỉnh tỷ lệ phun nhiên liệu và lượng không khí nạp vào, giúp quá trình đốt cháy diễn ra tối ưu. Nhờ vậy, cảm biến oxy không chỉ góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ mà còn giúp giảm lượng khí thải độc hại, đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường ngày càng nghiêm ngặt.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến khí O2
Cảm biến oxy hoạt động dựa trên nguyên lý đo nồng độ oxy trong môi trường cụ thể, sau đó chuyển đổi giá trị này thành tín hiệu điện để hệ thống xử lý. Cốt lõi của quá trình là sự tương tác giữa các phân tử oxy và phần tử cảm biến, tạo ra sự thay đổi về đặc tính điện mà thiết bị có thể đo lường và phân tích.

Một cảm biến oxy điển hình gồm bốn thành phần chính. Phần tử cảm biến thường được chế tạo từ vật liệu gốm phủ bạch kim, có nhiệm vụ phản ứng trực tiếp với các phân tử oxy. Bộ gia nhiệt giúp duy trì nhiệt độ làm việc ổn định để đảm bảo độ chính xác cao trong phép đo. Các điện cực tiếp nhận và truyền tải tín hiệu điện sinh ra từ phần tử cảm biến đến bộ điều khiển. Cuối cùng, vỏ bảo vệ giữ vai trò che chắn các linh kiện bên trong khỏi tác động của môi trường và đảm bảo cảm biến có thể được lắp đặt chắc chắn trong hệ thống.

Cảm biến điện hóa O2

Cảm biến O2 điện hóa hoạt động dựa trên phản ứng oxi hóa khử trong đó các phân tử oxy tương tác với dung dịch điện phân, tạo ra dòng điện tỷ lệ thuận với nồng độ oxy. Những cảm biến này được sử dụng rộng rãi do độ chính xác và độ tin cậy cao.

Cảm biến O2 Zirconia

Cảm biến Zirconia O2 sử dụng thành phần gốm làm từ zirconium dioxide. Khi đun nóng đến nhiệt độ cao, nguyên tố này trở nên dẫn điện cho các ion oxy. Cảm biến đo sự chênh lệch điện áp được tạo ra bởi sự chuyển động của các ion oxy trên lớp zirconia, tương quan với nồng độ oxy.

Cảm biến Titania O2

Cảm biến Titania O2 sử dụng titan dioxide làm thành phần cảm biến. Những thay đổi về điện trở của lớp Titania do nồng độ oxy thay đổi được đo để xác định nồng độ oxy.

Các loại cảm biến khí O2 (oxygen)

Cảm biến O2 ô tô
Cảm biến oxy trong ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi nồng độ oxy còn lại trong khí thải của động cơ đốt trong. Dữ liệu từ cảm biến giúp hệ thống điều khiển động cơ điều chỉnh tỷ lệ hòa trộn không khí – nhiên liệu một cách tối ưu, đảm bảo quá trình đốt cháy hiệu quả và giảm thiểu lượng khí thải độc hại. Trong hệ thống này thường có hai loại cảm biến chính. Cảm biến ngược dòng (upstream sensor) được lắp đặt trước bộ chuyển đổi xúc tác, có nhiệm vụ đo nồng độ oxy trong khí thải trực tiếp từ động cơ để điều chỉnh phun nhiên liệu. Trong khi đó, cảm biến hạ lưu (downstream sensor) được đặt sau bộ chuyển đổi xúc tác, giúp kiểm soát hoạt động của bộ chuyển đổi và đảm bảo khí thải sau xử lý đáp ứng tiêu chuẩn môi trường.

Cảm biến O2 công nghiệp
Trong lĩnh vực công nghiệp, cảm biến oxy được sử dụng để đo và kiểm soát chính xác nồng độ oxy trong nhiều quy trình sản xuất. Ứng dụng phổ biến nhất là trong kiểm soát quá trình đốt cháy, nơi cảm biến giúp điều chỉnh lượng oxy nhằm tối ưu hiệu suất nhiên liệu và giảm tiêu hao năng lượng trong lò nung hoặc nồi hơi. Ngoài ra, chúng còn được dùng để giám sát quá trình hóa học, đảm bảo nồng độ oxy phù hợp trong các phản ứng và dây chuyền sản xuất. Trong hệ thống an toàn công nghiệp, cảm biến oxy giúp phát hiện sớm sự thay đổi nồng độ oxy trong không gian kín, ngăn ngừa nguy cơ cháy nổ hoặc thiếu oxy, góp phần bảo vệ an toàn cho con người và thiết bị.

Cảm biến O2 môi trường
Cảm biến oxy môi trường được sử dụng để theo dõi và đánh giá nồng độ oxy trong các môi trường tự nhiên và được kiểm soát. Thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát chất lượng không khí, nước và đảm bảo sự an toàn cho hệ sinh thái cũng như sức khỏe con người. Trong không khí, cảm biến O2 giúp đo nồng độ oxy để đánh giá mức độ ô nhiễm và tình trạng thông thoáng của môi trường. Trong nước, cảm biến được dùng để đo oxy hòa tan (DO – Dissolved Oxygen), một chỉ số quan trọng phản ánh sức khỏe của các hệ sinh thái thủy sinh. Nhờ đó, các thiết bị này giúp phát hiện sớm tình trạng ô nhiễm và hỗ trợ quản lý môi trường hiệu quả hơn.

Cảm biến O2 y tế
Cảm biến oxy y tế được thiết kế chuyên biệt cho lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, nhằm giám sát và kiểm soát chính xác nồng độ oxy trong quá trình điều trị và theo dõi bệnh nhân. Trong các thiết bị hỗ trợ hô hấp như máy thở hoặc máy tạo oxy, cảm biến giúp điều chỉnh lượng oxy cung cấp phù hợp với nhu cầu của từng bệnh nhân. Trong gây mê và phẫu thuật, cảm biến O2 theo dõi liên tục nồng độ oxy để đảm bảo an toàn trong suốt quá trình can thiệp. Ngoài ra, trong các thiết bị theo dõi giấc ngủ, cảm biến còn được dùng để đo độ bão hòa oxy trong máu (SpO2), giúp phát hiện và điều chỉnh kịp thời các rối loạn hô hấp như chứng ngưng thở khi ngủ.

Ứng dụng của cảm biến O2 trong ô tô
Trong lĩnh vực ô tô, cảm biến O2 đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát quá trình đốt cháy và khí thải. Thiết bị giúp duy trì tỷ lệ hòa trộn không khí – nhiên liệu tối ưu, đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả và giảm phát thải độc hại. Nhờ việc giám sát chính xác lượng oxy trong khí thải, cảm biến giúp nâng cao hiệu suất động cơ, đồng thời tối ưu hóa mức tiêu thụ nhiên liệu, mang lại khả năng vận hành ổn định và bền bỉ cho phương tiện.

Ứng dụng của cảm biến O2 trong công nghiệp
Trong các quy trình công nghiệp, cảm biến O2 được sử dụng để tối ưu hóa quá trình đốt cháy trong lò nung, nồi hơi và các hệ thống sưởi công nghiệp, giúp nâng cao hiệu suất năng lượng và giảm lượng khí thải CO2. Ngoài ra, thiết bị còn được dùng để kiểm soát nồng độ oxy trong quy trình sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn vận hành. Trong các không gian kín hoặc khu vực nguy hiểm, cảm biến O2 đóng vai trò giám sát an toàn, giúp phát hiện sớm tình trạng thiếu hoặc thừa oxy, ngăn ngừa nguy cơ cháy nổ và bảo vệ người lao động.

Ứng dụng của cảm biến O2 trong môi trường
Cảm biến oxy môi trường được Ứng dụng rộng rãi trong giám sát chất lượng không khí và nguồn nước. Thiết bị giúp đo nồng độ oxy trong khí quyển để đánh giá mức độ ô nhiễm và phát hiện các biến động môi trường. Trong nước, cảm biến đo oxy hòa tan (DO) để đánh giá tình trạng hệ sinh thái thủy sinh và phát hiện ô nhiễm nguồn nước. Ngoài ra, cảm biến O2 còn được sử dụng trong nghiên cứu khí hậu, nhằm theo dõi biến động oxy trong khí quyển và đại dương, phục vụ cho các nghiên cứu về biến đổi khí hậu toàn cầu.

Ứng dụng của cảm biến O2 trong y tế
Trong lĩnh vực y tế, cảm biến O2 là thành phần không thể thiếu trong máy thở, máy tạo oxy và thiết bị điều trị hô hấp, giúp kiểm soát chính xác lượng oxy cung cấp cho bệnh nhân. Thiết bị còn được sử dụng để giám sát nồng độ oxy trong quá trình gây mê và phẫu thuật, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho bệnh nhân. Ngoài ra, cảm biến oxy y tế cũng đóng vai trò quan trọng trong chăm sóc trẻ sơ sinh, đặc biệt là trẻ sinh non, giúp theo dõi tình trạng hô hấp và ngăn ngừa các biến chứng liên quan đến thiếu oxy.

Lợi ích của cảm biến O2
Nâng cao hiệu suất
Cảm biến O2 đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất tổng thể của nhiều hệ thống khác nhau. Bằng cách tối ưu hóa quá trình đốt cháy và duy trì tỷ lệ không khí – nhiên liệu lý tưởng, cảm biến giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng trong cả ứng dụng ô tô và công nghiệp. Việc giám sát chính xác nồng độ oxy còn giúp duy trì hiệu suất ổn định và tối ưu cho động cơ, quy trình sản xuất cũng như các thiết bị y tế.
Bảo vệ môi trường
Cảm biến O2 góp phần quan trọng vào nỗ lực bảo vệ môi trường bằng cách giảm lượng khí thải độc hại phát ra từ phương tiện giao thông và các cơ sở công nghiệp, giúp cải thiện chất lượng không khí và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Ngoài ra, cảm biến còn được sử dụng để phát hiện và giám sát ô nhiễm, đo nồng độ oxy trong không khí và nước nhằm phát hiện sớm các dấu hiệu ô nhiễm và hỗ trợ các biện pháp can thiệp kịp thời, bảo vệ hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.
Đảm bảo an toàn
Trong các ứng dụng yêu cầu độ an toàn cao, cảm biến O2 giữ vai trò không thể thay thế. Thiết bị giúp phát hiện nồng độ oxy bất thường trong không gian kín hoặc môi trường công nghiệp, ngăn ngừa tai nạn do thiếu hoặc thừa oxy, đồng thời đảm bảo an toàn cho người lao động. Trong lĩnh vực y tế, cảm biến O2 còn góp phần quan trọng trong bảo vệ an toàn cho bệnh nhân, giúp điều chỉnh chính xác lượng oxy cung cấp, ngăn ngừa tình trạng thiếu oxy và các biến chứng nguy hiểm khác.

Sensors Việt Nam là nhà nhập khẩu cảm biến và thiết bị công nghiệp hàng đầu Việt Nam. Quý khách có nhu cầu cảm biến khí O2, vui lòng liên hệ Sensors Việt Nam để được tư vấn và báo giá.

OT-461 - Cảm biến khí OXYGEN EMS
- Có màn hình
- Dải đo: 0-25% VOL
- Giao tiếp qua MODBUS RTU
- Nguồn cấp 12-24VDC

OT-441 - Cảm biến khí OXYGEN EMS
- Có màn hình
- Dải đo: 0-25% VOL
- Ngõ ra: 4-20mA
- Nguồn cấp 12-24VDC

SV-6504 - Cảm biến khí OXYGEN PROSENSE
- Dải đo: 0-25%VOL
- Ngõ ra: 4-20mA/ RS-485 và Relay
- Màn hình hiển thị tại chỗ 128x64mm LCD với 3 đèn LED báo trạng thái cảm biến
- Nguồn cấp 24VDC

E2608-O2-W-24VDC​ - Cảm biến khí O2 EVIKON
- Dải đo:0...25 %vol O2
- Ngõ ra: 2 × 4-20 mA / 0-10 V, user settable
- RS485, Modbus RTU protocol   
- 2 × SPST relays (closing contact)

Link tham khảo: https://cambien.com.vn/cam-bien-khi-o2