氧化鋯分析儀工作理論

    ZO-300系列氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢(shì)來(lái)測(cè)定氧含量的傳感器，其核心的氧化鋯管擺設(shè)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質(zhì)料摻以肯定量的氧化釔或氧化鈣經(jīng)高溫?zé)�結(jié)后形成的穩(wěn)固的氧化鋯陶瓷燒結(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，在肯定高溫下，當(dāng)鋯管兩邊的氧含量差異時(shí)，它便是一個(gè)典范的氧濃差電池，在此電池中，氛圍是參比氣，它與煙氣分別位于內(nèi)外電極。在實(shí)際的氧探頭中，氛圍流經(jīng)外電極，煙氣流經(jīng)內(nèi)電極，當(dāng)煙氣氧含量P小于氛圍氧含量P0（20.6%O2）時(shí)，氛圍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，產(chǎn)生如下電極應(yīng)聲：
O（P0）+4e-→2O-2
氧離子在氧化鋯管中敏捷遷移到煙氣邊，在內(nèi)電極上產(chǎn)生相反的電極應(yīng)聲：
2O-2 →O（P0）+4e-
由于氧濃差導(dǎo)致氧離子從氛圍邊遷移到煙氣邊，因而孕育產(chǎn)生的電勢(shì)又導(dǎo)致氧
離子從煙氣邊反向遷移到氛圍邊，當(dāng)這兩種遷移到達(dá)平衡后，便在兩電極間孕育產(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)切合"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(duì)溫度（K）, P0是氛圍氧含量（20.6%O2）, P 是煙氣含量。由（1） 式可見(jiàn)，在肯定的高溫條件下（一樣平常）600℃），肯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)值在高溫地區(qū)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)環(huán)境均不是理想狀態(tài)。 故真相上的鋯管是偏離此值的。實(shí)際上，肯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(wú)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)， 此值的大小又在差異溫度下呈差別的值， 并且隨鋯管利用期延伸而變革。 因此， 如不合錯(cuò)誤此環(huán)境處理懲罰，會(huì)緊張影響整套測(cè)氧儀的精確和探頭壽命。鑒于此，ZO-300系列氧分析儀采取了"雙參數(shù)校正法"，對(duì)探頭本底電勢(shì)作特別處理懲罰，補(bǔ)充了鋯管的疏散性缺陷，延伸了探頭的利用壽命。