曾几何时，磁氧分析仪一直占据着高端氧气分析市场，一台顺磁氧分析仪少则数万，多则十几万，说它是氧气分析领域的传统豪门毫不为过。
一．顺磁法氧气检测原理
众所周知吸铁石可以牢牢的吸住铁等金属。在一根铁棒上缠绕导线，通电后铁棒具有了磁场，可以吸引金属，比如学校的门铃大部分是按此方法制成。自然界中除金属外，气体也可以被磁场吸引。
通俗的说，被吸引或被排斥的能力大小称为体积磁化率。自然界中氧气的被吸引的力远高于其他气体，据此研制了氧气独有的检测传感器，顺磁氧传感器。表1为常见气体与氧气的相对体积磁化率。
表1 常见气体相对体积磁化率
从表中可见除了氮氧化物外，其他气体的体积磁化率相比氧气都很小，不超过1%（空气的相对体积磁化率高是因为空气中的氧气影响）。
因此在使用顺磁氧进行百分含量的气体检测时，除氮氧化物外，其他的交叉干扰可以忽略，但对于1%以下的氧气进行检测，仍需要关注交叉干扰问题。二．顺磁氧气传感器实现
相同磁场对氧气有更大的吸引力，但这种吸引力仍是非常微小的，如果依据这一特性来实现氧气检测呢？过去几十年，大致出现了三种方法可以实现这种测量，
分别称为磁力机械法、热磁法、磁压法。三种方法技术实现不同，但原理一样，下面分别介绍。
（1）磁力机械法
磁力机械法简易工作原理如图1所示。
图1 磁力机械法
密闭空间内的设置一个磁场，内部固定一个金属哑铃球，该哑铃球只能围绕中心转动，且哑铃球中心有反射镜。当有氧气通过时，部分氧气被吸引，从而引起哑铃球转动。外部还有一束激光打在哑铃球中心反射镜上，经反射后照射在CCD等位置传感器上。
当氧气浓度不同时，哑铃球转动的角度也不同，从而照射在检测器上的位置发生变化，该变化与气体浓度成正比关系。（2）热磁法
热磁法简易工作原理如图2所示。
图2热磁法
在一个环形气室内设置一个中间通道，在中间通道设置两个绕制的电阻加热丝R1和R2，通电时给中间通道加热，同时在中间通道一端设置一个磁场，加热后中间通道内的氧气体积磁化率会减小。当有氧气进入气室后，磁场对氧气产生吸引，氧气进入中间通道，被加热后体积磁化率减小。因此氧气会从有磁场一端进入中间通道，形成微流。气体流动带走热量使R1和R2电阻产生变化，且氧浓度越大，气体流动越大，带走热量越多，电阻变化越大。
将R1、R2配上R3和R4形成电桥，电阻变化导致电压变化，该电压与电阻变化也就是氧浓度变化成比例关系。（3）磁压法
磁压法简易工作原理如图3所示。
图3 磁压法
磁压法在测量气室一边设置一个受控的电磁铁，被测氧气从入口进，出口出，进行流动。当没有磁场时，参比气1和参比气2通过入口进入后，分别通过两个气路进入测量室，此时微流检测器1和微流检测器2两端的压力相等，没有压差，因此该连通气路内没有气流。
当电控开关闭合产生电磁场时，部分氧气被磁场吸引，因此参比气1底部通路压力变大，高于上部压力，微流检测1所在连通气路产生气流，微流检测1产生响应，该响应大小与氧气浓度成比例关系。微流检测器2作为参考通道，仍然两端压力相等，输出为0，也就是两者的差值与氧浓度成比例关系。
如此，通过电磁铁的周期性工作与停止，产生周期性信号。
三．顺磁氧传感器的优势与缺陷
通过三种方法的原理可以看出，三种方法均可实现氧气的快速准确检测分析。最大的优点是经过几十年的发展，设备稳定性好、使用寿命长；但也有各自缺点，总结如表2。
表2 顺磁氧三种方法各自弱点
另外，顺磁氧分析仪是依据气体的磁化率不同进行研制，而不同气体有不同的磁化率，因此还存在自身固有的缺陷，即交叉干扰问题。
一是氮氧化物干扰大，依据相对体积磁化率，1%的NO对氧气将产生0.36%的影响；二是对1%以下氧气分析时，易受背景气干扰，需要根据背景气组份具体分析，部分混合气变化对检测结果影响超过0.1%，相对氧气浓度来说误差已经不可接受。四．未来顺磁氧传感器展望
顺磁氧分析仪凭借其稳定的性能，在过去几十年中一直是过程在线氧气分析的主力。
由于顺磁氧分析仪传感部件对工艺具有较高的要求，原理分析简单，但具体设计和制作均具有很高难度，且氧气分析具有多种手段，以及其自身的缺陷，使得顺磁氧无法应用于所有氧气分析场景，市场容量有限。因此，顺磁氧这一需要“工匠”才能制作的氧气传感部件在国内出现了倒退，市场上已经难觅踪迹。市场上能见到的基本都是西门子、仕富梅等国外进口品牌产品。
由于激光氧气分析技术的出现，克服了顺磁氧技术的各种缺陷，在稳定性和寿命的比较上也毫不逊色，因此顺磁氧的生命力进一步被削弱。未来随着激光氧气分析技术成本的进一步降低，顺磁氧这一在氧气分析领域叱咤风云多年的传统豪门，可能将消失在历史的长河中。
