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熱磁式氧分析儀及氧化鋯氧氣傳感器原理

2010-11-12 16:50:49


常用的氧分析儀主要有氧化鋯式和熱磁式兩種。

　　露點儀、氧分析儀、紅外線分析儀、氫分析儀、焦爐煤氣氧分析儀、報警儀、電石爐尾氣分析儀、水泥窯氣體分析儀、半水煤氣分析儀高爐噴煤系統。

（1）氧化鋯氧氣傳感器式氧分析儀

　　氧化鋯（ZrO2）是一種陶瓷，一種具有離子導電性質的固體。在常溫下為單斜晶體，當溫度升高到１１５０℃時，晶型轉變為立方晶體，同時約有７%的體積收縮；當溫度降低時，又變為單斜晶體。若反復加熱與冷卻，ZrO2就會破裂。因此，純凈的ZrO2不能用作測量元件。如果在ZrO2中加入一定量的氧化鈣（CaO）或氧化釔（Y2O3）作穩定劑，再經過高溫焙燒，則變為穩定的氧化鋯材料，這時，四價的鋯被二價的鈣或三價的釔置換，同時產生氧離子空穴，所以ZrO2屬于陰離子固體電解質。ZrO2主要通過空穴的運動而導電，當溫度達到６００℃以上時，ZrO2就變為良好的氧離子導體。


（2）熱磁式氧分析儀

　　其原理是利用煙氣組分中氧氣的磁化率特別高這一物理特性來測定煙氣中含氧量。氧氣為順磁性氣體（氣體能被磁場所吸引的稱為順磁性氣體），在不均勻磁場中受到吸引而流向磁場較強處。在該處設有加熱絲，使此處氧的溫度升高而磁化率下降，因而磁場吸引力減小，受后面磁化率較高的未被加熱的氧氣分子推擠而排出磁場，由此造成“磁風”或“熱磁對流”現象。在一定的氣樣溫度、壓力和流量下，通過測量磁風大小就可測得氣樣中氧氣含量。由于熱敏元件（鉑絲）既作為不平衡電橋的兩個橋臂電阻，又作為加熱電阻絲，在磁風的作用下出現溫度梯度，即進氣側橋臂的溫度低于出氣側橋臂的溫度。不平衡電橋將隨著氣樣中氧氣含量的不同，輸出相應的電壓值。

　　在氧化鋯電解質的兩面各燒結一個鉑電極，當氧化鋯兩側的氧分壓不同時，氧分壓高的一側的氧以離子形式向氧分壓低的一側遷移，結果使氧分壓高的一側鉑電極失去電子顯正電，而氧分壓低的一側鉑電極得到電子顯負電，因而在兩鉑電極之間產生氧濃差電勢。此電勢在溫度一定時只與兩側氣體中氧氣含量的差（氧濃差）有關。若一側氧氣含量已知，另一側氧氣含量就可用氧濃差電勢表示，測出氧濃差電勢，便可知道煙氣中氧氣含量。