氧化鋯測(cè)量原理

氧化鋯傳感器的構(gòu)件是氧化鋯固體電解質(zhì)，氧化鋯固體電解質(zhì)是由多元氧化物組成的。常用的這類電解質(zhì)有ZrO2.Y2O3，國(guó)產(chǎn)鍋爐氧化鋯分析儀價(jià)格，它由二元氧化物組成，其中ZrO2稱為基體，Y2O3稱為穩(wěn)定劑。ZrO2在常溫下是單斜晶體，在高溫下它變成立方晶體(螢石型)，但當(dāng)它冷卻后又變?yōu)閱涡本w。因此，純氧化鋯的晶型是不穩(wěn)定的。所以，當(dāng)在ZrO2摻入一定量的穩(wěn)定劑Y2O3時(shí)，由于Y3 置換了Zr4 的位置，一方面在晶體中留下了氧離子空穴；另一方面由于晶體內(nèi)部應(yīng)力變化的原因，該晶體冷卻后仍保留立方晶體。因此，又稱它為穩(wěn)定氧化鋯。據(jù)上述分析，穩(wěn)定氧化鋯在高溫下(650℃)是氧離子的良好導(dǎo)體。

典型的氧化鋯傳感器是，這樣在兩個(gè)電極上，由于正負(fù)電荷的堆積而形成一個(gè)電勢(shì)，稱之為氧濃差電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)用導(dǎo)線將兩個(gè)電極連成電路時(shí)，負(fù)極上的電子就會(huì)通過外電路流到正極，再供給氧分子形成離子，電路中就有電流通過。

其池電勢(shì)由能斯特方程給出：。在溫度700℃時(shí)，當(dāng)固體電介質(zhì)一側(cè)氧分壓為空氣(20.6%)時(shí)，由濃差電池輸出電動(dòng)勢(shì)E，就可以計(jì)算出固體電介質(zhì)另一側(cè)氧分壓，這就是氧化鋯氧量分析儀的測(cè)氧原理。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于儀表出廠檢驗(yàn)的量程(0-10%)與現(xiàn)場(chǎng)需求(0-25%)不同，并且出廠后經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間才安裝使用，導(dǎo)致氧量計(jì)測(cè)量值發(fā)生偏差，其測(cè)量空氣含氧量為19%左右，與實(shí)際情況有較大偏差。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查調(diào)試發(fā)現(xiàn)，其原因與E的補(bǔ)償值(本底電勢(shì))有關(guān)。

氧化鋯氧分析儀使用注意事項(xiàng)

為了保證氧化鋯氧分析儀的測(cè)量準(zhǔn)確，使用中需注意以下問題：

(1)被測(cè)氣體與參比氣體的壓力必須相等，否則氧分壓的電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式不能轉(zhuǎn)換成氧濃差表達(dá)式，測(cè)量會(huì)產(chǎn)生原理性誤差。

(2)由于在氧濃差電池工作過程中，高氧側(cè)的氧分子會(huì)以離子方式穿過氧化鋯進(jìn)入低氧側(cè)，使氧化鋯兩側(cè)的氧濃度趨于接近，因此要保證煙氣和參比氣都有一定的流速。但也要注意，國(guó)產(chǎn)鍋爐氧化鋯分析儀價(jià)格，氣體的流速不能過大，以免影響氧化鋯管的溫度，造成附加誤差。

氧化鋯氧分析儀

氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢(shì)來測(cè)定氧含量的傳感器，其的氧化鋯管安置在一微型電爐內(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(dāng)鋯管兩邊的氧含量不同時(shí)，它便是一個(gè)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(shí)際的氧探頭中，空氣流經(jīng)外電極，煙氣流經(jīng)內(nèi)電極，當(dāng)煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0（20.6%O2）時(shí)，空氣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，鍋爐氧化鋯分析儀價(jià)格，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(shì)又導(dǎo)致氧 離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊，當(dāng)這兩種遷移達(dá)到平衡后，國(guó)產(chǎn)鍋爐氧化鋯分析儀價(jià)格，便在兩電極間產(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)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(huì)有一對(duì)應(yīng)的電勢(shì)輸出，在理想狀態(tài)下，其電勢(shì)值在高溫區(qū)域內(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)情況均不是理想狀態(tài)。

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