介紹氧化鋯氧分析儀的工作原理
更新時間：2022-08-15 點擊次數(shù)：753次
氧化鋯氧分析儀主要用于測量燃燒過程中煙氣的含氧濃度，同樣也適用于非燃燒氣體氧濃度測量。在傳感器內溫度恒定的電化學電池(氧濃差電池，也簡稱鋯頭)產(chǎn)生一個毫伏電勢，這個電勢直接反應出煙氣中含氧濃度值。氧傳感器的關鍵部件是氧化鋯，在氧化鋯元件的內外兩側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，在傳感器中設置了加熱器。用氧分析儀內的溫度控制器控制氧化鋯溫度恒定。
氧化鋯氧分析儀的構成是由氧傳感器(又稱氧探頭、氧檢測器)、氧分析儀(又稱變送器、變送單元、轉換器、分析儀)以及它們之間的連接電纜等組成。氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢來測定氧含量的傳感器，其核心的氧化鋯管安置在一微型電爐內，位于整個探頭的上方。
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)高溫燒結后形成的穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷燒結體。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體。因其這一特性，在一定高溫下，當鋯管兩邊的氧含量不同時，它便是一個典型的氧濃差電池，在此電池中，空氣是參比氣，它與煙氣分別位于內外電極。在實際的氧探頭中，空氣流經(jīng)外電極，煙氣流經(jīng)內電極，當煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0(20.6%O2)時，空氣中的氧分子從外電極上奪取4個電子形成2個氧離子，發(fā)生如下電極反應：O(P0)+4e-→2O-2氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊，在內電極上發(fā)生相反的電極反應：2O-2→O(P0)+4e-由于氧濃差導致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊，因而產(chǎn)生的電勢又導致氧離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊，當這兩種遷移達到平衡后，便在兩電極間產(chǎn)生一個與氧濃差有關的電勢信號E,該電勢信號符合"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是鋯管絕對溫度(K),P0是空氣氧含量(20.6%O2),P是煙氣含量。
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