氧化鋯測探頭工作原理

工作原理

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(nèi)，位于整個探頭的頂端。
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(nèi)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(nèi)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(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)生的電勢又導(dǎo)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(guān)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有一對應(yīng)的電勢輸出，在理想狀態(tài)下，其電勢值在高溫區(qū)域內(nèi)對應(yīng)氧含量。 在理想狀態(tài)下，當被測煙氣與參比氣濃度一樣時， 其輸出電勢E值為 0 mV, 但在實際應(yīng)用中，鋯管實際條件和現(xiàn)場情況均不是理想狀態(tài)。 故事實上的鋯管是偏離此值的。實際上，一定氧含量鋯管輸出的電勢為理論值和本底電勢的和，我們稱為無濃差條件下鋯管輸出的電勢值為本底電勢或稱為零位電勢， 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而變化。 因此， 如不對此情況處理，會嚴重影響整套測氧儀的準確和探頭壽命。

產(chǎn)品特點
1、傳感器氧化鋯鋯頭采用高溫陶瓷焊接技術(shù)，避免了熱應(yīng)力破壞。
2、氧化鋯探頭采用全321不銹鋼（1Cr18Ni9Ti)護套，具有的 耐磨及耐蝕性。
3、直插式：無需取樣系統(tǒng)，響應(yīng)快，有效的降低煙氣中灰份堵塞。
4、熱擴散參比：無需專門的參比空氣泵，使用維護簡單。
5、雙參數(shù)設(shè)計：克服國產(chǎn)氧化鋯性能離散性，測量準確，延長使用壽命。
6、工況在線校準：準確可靠，單標氣在線校準方便，工況點可直接標定，測量精準。
7、熱惰性保護：安裝方便，可熱安裝，對停啟爐適應(yīng)性強。
8、元件可拆：元件更換方便，便于維修，降低使用成本。
9、多功能顯示：氧含量(%)； 氧電勢；溫度，本底電勢參數(shù)數(shù)顯直觀方便
10、雙量程：同時具有0-10% 和0-20.6%雙量程，測量范圍廣。
11、雙輸出：同時具有開關(guān)量節(jié)點輸出和4-20mA兩檔輸出。
12、負載大：750歐/4-20mA,便于遠程安裝。
13、本底電勢可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍寬，可隨時檢查元件老化等參數(shù)。
14、全浮式設(shè)計：共模輸入，抗電場干擾性強，無需地線，安裝方便。
15、產(chǎn)品系列化適應(yīng)性強：可適用于燃氣、燃油、燃煤各種爐型。測量溫度從室溫至1400度均可選擇到合適的型號。

技術(shù)規(guī)格

* 測量對象：各種工業(yè)爐窯煙氣，混合氣體濃度
* 測量元件：氧化鋯管
1、測氧范圍：0—20.6%O2或0--10%
2、儀器精度：系統(tǒng)測氧基本誤差≤±2%滿量程值
3、變送器精度：1.0級（≤1.0%滿量程值）
4、溫控精度：恒溫點的700±1℃
5、響應(yīng)時間：≤3秒（達到90%的響應(yīng)）
6、報警輸出：上、下限節(jié)點輸出，可選“常開"或“常閉"點
7、模擬量輸出信號：4—20 mA ADC（負載0Ω—750Ω）對應(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℃
相對濕度<90%
14、檢測器約10Kg，轉(zhuǎn)換器約5Kg
15、標定方式：叁參數(shù)標定。空氣點、標準氣點、工況點。