氧化锆氧量分析仪测量原理

    氧化锆氧量分析仪(又称氧化锆氧分析仪、氧化锆分析仪、氧化锆氧量计、氧化锆氧量表)，主要用于丈量焚烧过程中烟气的含氧浓度，相同也
适用于非焚烧气体氧浓度丈量。在传感器内温度稳定的电化学电池(氧浓差电池，也简称锆头)发生一个毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中
含氧浓度值。

　　氧传感器的关键部件是氧化锆，在氧化锆元件的表里两边涂上多孔性铂电极制成氧浓度差电池。它坐落传感器的顶端。为了使电池坚持额
外的工作温度，在传感器中设置了加热器。用氧分析仪内的温度操控器操控氧化锆温度稳定。

　　在额外的温度下，电池输出电势用下面的公式核算（Nernst方程）：

　　　　　　　　　　　　 ＲＴ　 　Ｐ1

　　　　　　　　　ｍＶ＝------Ｌｎ--- ＋Ｃ

　　　　　　　　　　　　 ４Ｆ　 　Ｐ2

式中　Ｐ1──在电池内侧参比气体(如空气)的氧分压；

　　　Ｐ2──在电池外侧被测气体(如烟气)的氧分压；

　　　Ｒ-----气体常数；

　　　Ｆ-----法拉第常数；

　　　Ｔ-----绝对温度=( 273 + t ℃)；

　　　Ｃ-----电池常数。

　　参比气体应为枯燥清洗无油的空气( 含氧20.60％ )。在参比气侧与被测气体侧氧浓度不一起，氧离子从高的一侧迁移到低的一侧。电池输
出就以对数的规则反应出被测气体中的氧浓度值。

2　　　 系统构成

氧化锆氧量分析仪的构成是由氧传感器(又称氧探头、氧检测器)、氧分析仪（又称变送器、变送单元、转换器、分析仪）以及它们之间的连接
电缆等构成。

2.1　　 氧传感器　　　　　

　　传感器装置由不锈钢外壳、丈量电池、加热器、热电偶、过滤元件以及电缆接线端子等构成。丈量电池本体分为3层：铂(电极)─氧化锆
(电解质)─铂(电极)。铂电极是多孔性的。烟道气体通过过滤器或校验气体通过传导管进入丈量电池被测气体一侧，而另一侧为参比空气(含氧
20.60％)。

　　两种含氧浓度不同的气体作用在丈量电池，便发生一个以对数为规则的电势(两边的氧浓度差愈大, 电势信号愈大)。毫伏信号经氧分析仪
转换成4－20mA规范电流。此电流由氧分析仪接线端子输出。

　　丈量电池的工作温度设置为高于650℃-700℃的稳定温度, 为了坚持工作温度稳定，用一支Ｋ型热电偶丈量电池的工作温度，经氧分析仪内
的温度操控器调理加热器的加热电压。

　 当丈量烟气温度高于700℃时，传感器构成中省去加热器和测温热电偶。

2.2　　 氧分析仪

　　为了使丈量电池的工作温度到达700℃，氧分析仪承受传感器中的Ｋ型热电偶输出的温度mV信号，与微处理器预置温度(毫伏)相对比，然后
操控电池温度。氧分析仪选用环境温度作为热电偶冷端对比点。

　　氧分析仪对氧传感器输入的氧mV信号进行扩大，然后将扩大的电压信号通过 A/D转换器转换为数字信号。根据氧分析仪预先校准或者预置
的氧传感器丈量电池的特性曲线，微处理器将数字信号转变为相应的氧浓度值并显现在氧分析仪显现屏上，一起，将数字信号转变为线性规范
模拟电流信号4－20 mA输出。