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(jì)、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(nèi)溫度穩(wěn)定的電化學(xué)電池(氧濃差電池，也簡稱鋯頭)發(fā)生一個(gè)毫伏電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)直接反應(yīng)出煙氣中
含氧濃度值。

　　氧傳感器的關(guān)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(jiān)持額
外的工作溫度，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(shì)用下面的公式核算（Nernst方程）：

　　　　　　　　　　　　 ＲＴ　 �。�1

　　　　　　　　�。恚郑�------Ｌｎ--- ＋Ｃ

　　　　　　　　　　　　 ４Ｆ　 �。�2

式中�。�1──在電池內(nèi)側(cè)參比氣體(如空氣)的氧分壓；

　　　Ｐ2──在電池外側(cè)被測氣體(如煙氣)的氧分壓；

　　�。�-----氣體常數(shù)；

　　�。�-----法拉第常數(shù)；

　　�。�-----絕對(duì)溫度=( 273 + t ℃)；

　　　Ｃ-----電池常數(shù)。

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

2　　　 系統(tǒng)構(gòu)成

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
電纜等構(gòu)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(gòu)成。丈量電池本體分為3層：鉑(電極)─氧化鋯
(電解質(zhì))─鉑(電極)。鉑電極是多孔性的。煙道氣體通過過濾器或校驗(yàn)氣體通過傳導(dǎo)管進(jìn)入丈量電池被測氣體一側(cè)，而另一側(cè)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(gè)以對(duì)數(shù)為規(guī)則的電勢(shì)(兩邊的氧濃度差愈大, 電勢(shì)信號(hào)愈大)。毫伏信號(hào)經(jīng)氧分析儀
轉(zhuǎn)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(shè)置為高于650℃-700℃的穩(wěn)定溫度, 為了堅(jiān)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(jīng)氧分析儀內(nèi)
的溫度操控器調(diào)理加熱器的加熱電壓。

　 當(dāng)丈量煙氣溫度高于700℃時(shí)，傳感器構(gòu)成中省去加熱器和測溫?zé)犭娕肌?

2.2　　 氧分析儀

　　為了使丈量電池的工作溫度到達(dá)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(hào)，與微處理器預(yù)置溫度(毫伏)相對(duì)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(duì)比點(diǎn)。

　　氧分析儀對(duì)氧傳感器輸入的氧mV信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)大，然后將擴(kuò)大的電壓信號(hào)通過 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。根據(jù)氧分析儀預(yù)先校準(zhǔn)或者預(yù)置
的氧傳感器丈量電池的特性曲線，微處理器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氧濃度值并顯現(xiàn)在氧分析儀顯現(xiàn)屏上，一起，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫�性規(guī)范
模擬電流信號(hào)4－20 mA輸出。