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                    技術(shù)文章
                
    
                
    
					
    
						
    氧化鋯氧探頭工作原理
    
						
    閱讀：48發(fā)布時(shí)間：2025-1-14
    
					
    
					
    氧探頭工作原理
    YFC系列氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電熱來(lái)測(cè)定氧含量的傳感器，其中心的氧化鋯管安裝在一微型電爐內(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)過(guò)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Po時(shí)，空氣中的氧分子從外電子上奪取2個(gè)氧離子，發(fā)生如下電極反應(yīng)：
    O（Po）+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（Po）+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)致缺氧，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，便在兩電極間產(chǎn)生一個(gè)與氧濃度差有關(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）×In（Po/P）式中R、F分別是氣體常數(shù)和法拉第常數(shù)，T是鋯管相對(duì)溫度（K），Po是空氣氧含量（20.6%O2），P是煙氣氧含量由（1）式可見(jiàn)，在一定的高溫條件下（一般＞500℃），一定的煙氣氧含量便會(huì)有一對(duì)應(yīng)的電勢(shì)輸出。
    YFC(全）.jpg 
    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0mV，但在時(shí)間應(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)。故事實(shí)上的鋯管是偏離的。實(shí)際上，一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)值或稱為零位電勢(shì)，此值的大小又在不同的溫度下呈現(xiàn)不同的值，并且隨鋯管使用期延長(zhǎng)而變化。因此，如不對(duì)此情況處理，會(huì)嚴(yán)重影響整套測(cè)氧儀的準(zhǔn)確和探頭壽命。鑒于此，YFC氧分析儀采取了“雙參數(shù)校正法"，對(duì)探頭本底電勢(shì)作特殊處理，彌補(bǔ)了鋯管的離散性缺陷，延長(zhǎng)了探頭的使用壽命。探頭的實(shí)際輸出電勢(shì)值為：
    E+E本=（RT/4F）Ln（Po/P）
    E+E本=2.303（RT/4F）lg（Po/P）
    P（%）=Antilg（lg20.6（E+Eo）/（1.2（EK+11.2）））
    式中，P（%）為煙氣氧百分含量，E為探頭信號(hào)，E本為探頭本底電勢(shì)，EK為勢(shì)電偶電勢(shì)。
    式中有兩個(gè)變量，將氧電勢(shì)、勢(shì)電偶電勢(shì)送入二次儀表，與二次儀表生成的零位補(bǔ)償電勢(shì)一起運(yùn)算，即可得出氧的百分含量。

    
				
    
			
    
			
    
		
    
	
    
    	
	
    
		
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