氧化鋯氧量分析儀測量原理

    氧化鋯氧量分析儀(又稱氧化鋯氧分析儀、氧化鋯分析儀、氧化鋯氧量計、氧化鋯氧量表)，主要用于丈量焚燒過程中煙氣的含氧濃度，相同也
適用于非焚燒氣體氧濃度丈量。在傳感器內溫度穩(wěn)定的電化學電池(氧濃差電池，也簡稱鋯頭)發(fā)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，在氧化鋯元件的表里兩邊涂上多孔性鉑電極制成氧濃度差電池。它坐落傳感器的頂端。為了使電池堅持額
外的工作溫度，在傳感器中設置了加熱器。用氧分析儀內的溫度操控器操控氧化鋯溫度穩(wěn)定。

　　在額外的溫度下，電池輸出電勢用下面的公式核算（Nernst方程）：

　　　　　　　　　　　　 ＲＴ　 �。�1

　　　　　　　　�。恚郑�------Ｌｎ--- ＋Ｃ

　　　　　　　　　　　　 ４Ｆ　 �。�2

式中　Ｐ1──在電池內側參比氣體(如空氣)的氧分壓；

　　�。�2──在電池外側被測氣體(如煙氣)的氧分壓；

　　�。�-----氣體常數；

　　�。�-----法拉第常數；

　　�。�-----絕對溫度=( 273 + t ℃)；

　　�。�-----電池常數。

　　參比氣體應為枯燥清洗無油的空氣( 含氧20.60％ )。在參比氣側與被測氣體側氧濃度不一起，氧離子從高的一側遷移到低的一側。電池輸
出就以對數的規(guī)則反應出被測氣體中的氧濃度值。

2　　　 系統(tǒng)構成

氧化鋯氧量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
電纜等構成。

2.1　　 氧傳感器　　　　　

　　傳感器裝置由不銹鋼外殼、丈量電池、加熱器、熱電偶、過濾元件以及電纜接線端子等構成。丈量電池本體分為3層：鉑(電極)─氧化鋯
(電解質)─鉑(電極)。鉑電極是多孔性的。煙道氣體通過過濾器或校驗氣體通過傳導管進入丈量電池被測氣體一側，而另一側為參比空氣(含氧
20.60％)。

　　兩種含氧濃度不同的氣體作用在丈量電池，便發(fā)生一個以對數為規(guī)則的電勢(兩邊的氧濃度差愈大, 電勢信號愈大)。毫伏信號經氧分析儀
轉換成4－20mA規(guī)范電流。此電流由氧分析儀接線端子輸出。

　　丈量電池的工作溫度設置為高于650℃-700℃的穩(wěn)定溫度, 為了堅持工作溫度穩(wěn)定，用一支Ｋ型熱電偶丈量電池的工作溫度，經氧分析儀內
的溫度操控器調理加熱器的加熱電壓。

　 當丈量煙氣溫度高于700℃時，傳感器構成中省去加熱器和測溫熱電偶。

2.2　　 氧分析儀

　　為了使丈量電池的工作溫度到達700℃，氧分析儀承受傳感器中的Ｋ型熱電偶輸出的溫度mV信號，與微處理器預置溫度(毫伏)相對比，然后
操控電池溫度。氧分析儀選用環(huán)境溫度作為熱電偶冷端對比點。

　　氧分析儀對氧傳感器輸入的氧mV信號進行擴大，然后將擴大的電壓信號通過 A/D轉換器轉換為數字信號。根據氧分析儀預先校準或者預置
的氧傳感器丈量電池的特性曲線，微處理器將數字信號轉變?yōu)橄鄳�的氧濃度值并顯現在氧分析儀顯現屏上，一起，將數字信號轉變?yōu)榫�性規(guī)范
模擬電流信號4－20 mA輸出。