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高原不缺含氧量!是人在高原缺氧!

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更新日期:  2017-11-24 17:25:15
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高原缺氧怎么回事?

氧分压低!

从海平面到万米的高空,氧气在空气中的含量均为21%左右,但是氧分压却差别很大。

氧分压的概念:收集一瓶空气,将其中的氮气除去,剩余的氧气仍会逐渐占满整个集气瓶,此时的压强会比原来的低,该值为原空气中氧气的分压值。根据道尔顿定律:大气压等于氧分压、氮分压等所有气体分压的总和:Ptotal=ppO2+ ppN2+ ppAr+ ppCO2+ ppH2O+ ……

高原空气稀薄,氧分压低,导致人在高原缺氧。我们大多数只考虑浓度,尤其是我们只考虑氧气浓度(%vol)。这种精准的认识很关键,解决问题的“窗户纸”就在此。

西藏航空宾馆某房间氧气含量20.86%,氧含量与内地城市相同。但是西藏航空的机长、乘务人员等入住宾馆时,房间氧气浓度调高到24.5%-25%,氧气分压在150 mbar左右。补充的氧气由制氧机从室外空气中提取,弥散进入房间。这样才能让房间内人不至于缺氧。

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据测算,在海拔4270米高处,氧气压力只有海平面的58%。所以,尽管氧气在大气中的相对比例没有变化,但由于空气稀薄,氧气(进入身体)的绝对量却变小了,由此导致了(人体)缺氧。人是否缺氧不能凭感觉,因为大脑和心脏的宽容度很大,轻易感觉不出来,要凭测量。观察嘴唇颜色是测量,是目测,嘴唇颜色代表动脉血颜色,发紫、发乌说明动脉血血氧不饱合,身体缺氧。正常人体动脉血的血氧饱和度为98% ,低于94%为供氧不足,低于90%定为低氧血症。

近年来,随着西部大开发的不断深入,越来越多低海拔地区的人进入高海拔地区。随着海拔的增加,空气中氧分压下降,低海拔地 区的人进入高原后会表现出极大的不适应并引发高原反应,对人们的正常生产和生活造成极大的影响。通过室内环境富氧,不但可以减少高原低氧环境对身体的损害,还可以提高体力劳动和脑力劳动的效率。

室内富氧虽然可以提高氧分压,能有效提高人的睡眠质量和工作效率,但氧气体积分数的增加可能带来火灾危险。

当氧分压不变时,随着海拔升高材料的燃烧速度加快。维持氧分压为 211.8mbar,当大气压低于 869.7mbar 时,滤 纸的燃烧速度将超过 3.01 mm·s-1 因此,在大气压低于 869.7mabr时,富氧到与一个标准大气压下空气中氧分压一致会带来火灾危险。

大气压与安全氧气体积分数上限的关系,通过对数据拟合可得安全氧气体积分数与大气压的关系为 Y = 27.91% ×exp(-P447.8)+ 20.09% 。式中 Y为安全氧气体积分数上限,P 为大气压单位为 mbar

随着海拔的升高,安全富氧气体积分数上限将发生变化,安全氧气体积分数Y上限与海拔H (单位Km) 的关系用数学式可表示为 Y = 8.28% ×exp(H10.41)+14.69%

所以高原安全供氧,就必须使用氧气浓度/分压检测氧传感器来完成。

目前,市场上存在多种类型的氧传感器。工业的发展需要氧传感器具有高精确度,高重复性,并且使用简单,少维护和校准等特点。基于这一目的,对于使用者来说,就需要应用的需要来考虑各种不同传感器的优点,选择合适的传感器。没有一种传感器是万能的。 

下面关于市面上我司APOLLO推出的常见的三种氧传感器的介绍,相信帮助您选择适合您的应用所需要的传感器。 

1. 电化学氧传感器

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KE-25

电化学(electrochemistry)传感器具体使用成本低,测量准确的特点。但是电化学(electrochemistry)传感器使用半透过性膜,随着时间的推移,膜的性能和电极的性能都会发生改变。这些固有的特性就导致了电化学(electrochemistry)传感器需要经常更换,同时也需要定期校正。缺点是工作温度一般在0-50°,在常温(25℃)环境下工作效果好,但是温度超过40°,寿命消耗极快。在不同气压环境下使用,需要重新标定。

2. 氧化锆传感器

O2S-FR-T4

氧化锆传感器是另一种性能稳定,使用寿命长的氧传感器。与顺磁性传感器相比,氧化锆传感器具有响应速度更快的优势,但由于氧化锆传感器是一种高温传感器,仪器的启动预热时间对对顺磁性更长。而且根据氧化锆传感器的原理,这种不适合用于有还原性气体存在时(如碳氢化合物的气体,氢气,一氧化碳)的环境。氧化锆必须在650°以上才能工作,所以氧化锆传感器工作时就需要考虑环境安全问题。

3. 荧光氧猝灭传感器 

Lox-02

荧光氧传感器基于荧光遇到氧分子猝灭原理,氧气吸收光线中蓝色部分的光谱。氧气会使特殊钌化合物激发出的荧光产生猝灭效应,以致发出的光的光强发生变化,荧光强度变化时间跟氧气浓度有关。光学氧原理每次检测都不会对被测的环境气体造成影响。检测时不会消耗氧气,这一点与传统的氧气传感器有很大区别,它们会消耗氧气从而改变被测气体的成分比例。光强变化时间可以进行标定从而得出准确的氧气分压值,该值不受气压变化的影响。在标定氧气浓度获得准确的氧气测量值时,传感器是完全惰性且不消耗任何待测的氧气。同时,传感器内置气压芯片,内置软件已经算出氧气浓度。使用时只需要通过发送命令即可读取氧分压值,大气压值以及氧浓度值。