直插式氧氣含量氧化鋯氧分析儀工作原理

氧傳感器的關(guān)鍵部件是氧化鋯，在氧化鋯元件的內(nèi)外兩側(cè)涂上多孔性鉑電極制成氧濃度差電池。它位于傳感器的頂端。為了使電池保持額定的工作溫度，在傳感器中設(shè)置了加熱器。用氧分析儀內(nèi)的溫度控制器控制氧化鋯溫度恒定。氧化鋯氧量分析儀的構(gòu)成是由氧傳感器(又稱氧探頭、氧檢測(cè)器)、氧分析儀（又稱變送器、變送單元、轉(zhuǎn)換器、分析儀）以及它們之間的連接電纜等組成。ROYTEC 型系列推薦

直插式氧氣含量氧化鋯氧分析儀主要原理

氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢(shì)來測(cè)定氧含量的傳感器，其核心的氧化鋯管安置在一微型電爐內(nèi)，位于整個(gè)探頭的頂端。

氧化鋯管是由氧化鋯材料摻以一定量的氧化釔或氧化鈣經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后形成的穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷燒結(jié)體。由于它的立方晶格中含有氧離子空穴，因此在高溫下它是良好的氧離子導(dǎo)體。因其這一特性，在一定高溫下，當(dāng)鋯管兩邊的氧含量不同時(shí)，它便是一個(gè)典型的氧濃差電池，在此電池中，空氣是參比氣，它與煙氣分別位于內(nèi)外電極。在實(shí)際的氧探頭中，空氣流經(jīng)外電極，煙氣流經(jīng)內(nèi)電極，當(dāng)煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0（20.6%O2）時(shí)，空氣中的氧分子從外電極上奪取4個(gè)電子形成2個(gè)氧離子，發(fā)生如下電極反應(yīng)：

O（P0）+4e-→2O-2

氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊，在內(nèi)電極上發(fā)生相反的電極反應(yīng)：

2O-2 →O（P0）+4e-

由于氧濃差導(dǎo)致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊，因而產(chǎn)生的電勢(shì)又導(dǎo)致氧離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊，當(dāng)這兩種遷移達(dá)到平衡后，便在兩電極間產(chǎn)生一個(gè)與氧濃差有關(guān)的電勢(shì)信號(hào)E,該電勢(shì)信號(hào)符合"能斯特"方程：

E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)

式中R、F分別是氣體常數(shù)和法拉第常數(shù)，T是鋯管溫度（K）, P0是空氣氧含量（20.6%O2）, P 是煙氣含量。由（1） 式可見，在一定的高溫條件下（一般）600℃），一定的煙氣氧含量便會(huì)有一對(duì)應(yīng)的電勢(shì)輸出，在理想狀態(tài)下，其電勢(shì)值在高溫區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)氧含量。 在理想狀態(tài)下，當(dāng)被測(cè)煙氣與參比氣濃度一樣時(shí)， 其輸出電勢(shì)E值為 0 mV, 但在實(shí)際應(yīng)用中，鋯管實(shí)際條件和現(xiàn)場(chǎng)情況均不是理想狀態(tài)。 故事實(shí)上的鋯管是偏離此值的。實(shí)際上，一定氧含量鋯管輸出的電勢(shì)為理論值和本底電勢(shì)的和，我們稱為無濃差條件下鋯管輸出的電勢(shì)值為本底電勢(shì)或稱為零位電勢(shì)， 此值的大小又在不同溫度下呈不同的值， 并且隨鋯管使用期延長(zhǎng)而變化。 因此， 如不對(duì)此情況處理，會(huì)嚴(yán)重影響整套測(cè)氧儀的準(zhǔn)確和探頭壽命。

技術(shù)規(guī)格

測(cè)量對(duì)象：各種工業(yè)爐窯煙氣，混合氣體濃度

* 測(cè)量元件：氧化鋯管

1、測(cè)氧范圍：0—20.6%O2或0--10%

2、儀器精度：系統(tǒng)測(cè)氧基本誤差≤±2%滿量程值

3、變送器精度：1.0級(jí)（≤1.0%滿量程值）

4、溫控精度：恒溫點(diǎn)的700±1℃

5、響應(yīng)時(shí)間：≤3秒（達(dá)到90%的響應(yīng)）

6、報(bào)警輸出：上、下限節(jié)點(diǎn)輸出，可選“常開"或“常閉"點(diǎn)

7、模擬量輸出信號(hào)：4—20 mA ADC（負(fù)載0Ω—750Ω）對(duì)應(yīng)氧量0—10%O2或者0—20.6%O2

8、本底修正范圍：-20 mV—+20 mV

9、數(shù)顯形式：LED四位數(shù)碼管顯示

10、電源：AC220V±15%

11、功耗：<6W（不包括加熱功率）

12、加熱功率：約50W（平均值）可提供150W輸出功率

13、環(huán)境條件：溫度-20℃—60℃

相對(duì)濕度<90%

14、檢測(cè)器約10Kg，轉(zhuǎn)換器約5Kg

15、標(biāo)定方式：叁參數(shù)標(biāo)定?？諝恻c(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)氣點(diǎn)、工況點(diǎn)。