氧势仪分析原理

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1、常用的氧分析仪主要有热磁式和氧化钻式两种.（1）热磁式氧分析仪其原理是利用悯气组分屮氣气的磁化率特别局这一物理特性來测定烟气中含氧駅。氧气为顺磁性气体（气体能彼磁场所吸引的称为顺磁性气体），在不均匀磁场中受到吸引而流向磁场较强处。在该处设有加热丝，使此处氧的温度刃•高而磁化率下降，因而磁场吸引力减小，受后而磁化率较高的未被加热的氧气分子推挤而排出磁场，由此造成“热磁对流”或"磁风”现象。在淀的气样压力、温度和流最下，通过测最磁风大小就可测得气样中氧气含最。由于热敏元件（钳丝）既作为不平衡电桥的两个桥臂电阻，乂作为

2、加热电阻丝，在磁风的作用下出现温度梯度，即进气侧桥臂的温度低于出气侧桥件的温度。不平衡电桥将随着气样中氧气含屋的不同，输出相应的电压值。（2）氧化错传感器式氧分析仪氧化钻（ZrO2）是一•种陶瓷，•种具有离子导电性质的固体。在常温下为单斜晶体，当温度升高到1150-C时，晶型转变为立方晶体，同时约有7%的体积收缩：当温度降低时，又变为单斜晶体。若反复加热与冷却，ZrO2就会破裂。因此，纯净的ZrO2不能用作测量元件。如果在ZrO2中加入一定量的氧化钙（CaO）或氧化化（Y2O3）作稳定剂，再经过高温焙烧，则变为稳

3、定的氧化併材料，这时，阿价的借被二价的钙或三价的化旨换，同时产生氧离子空穴，所以ZrO2H于阴离子固体电解质。ZrO2主要通过空穴的运动而导电，当温度达到600*C以上时，ZrO2就变为良好的氧离子导体。在氧化钳电解质的两面各烧结一个钳电极，当氧化错两侧的氧分压不同时，氧分压髙的一侧的氧以离子形式向氧分压低的侧迁移，结杲使氧分压高的-侧笛电极失去电子显正电，而氧分压低的侧钳电极得到电子显负电，因而在两钳电极Z间产生氧浓差电势。此电势在温度一定时只与两侧气体中氧气含疑的差（氧浓差）有关。若一侧氣气含屋己知（如空气中

4、氧气含屋为常数）,则另一侧氧气含虽（如烟气中氧气含虽:）就可用氧浓差电势表示，测出氧浓差电势，便可知道烟气中氧气含虽。。2+4E——202-（吸收电子）高氧侧（空气）O—O—Oo-IXYO-—O

5、&-O迁移-0-A氧离子空位—0—Y—0—0厶迁移丄_0—IOI20卜一4駅—Oq（欣出电子）低氧侧（被测气）图1氧化错固体电解质的导电机理图2直插式氧化宇告氧扌采头结构原理图〔图1）采样检测氧化错氣传感器结构原理图'4芯航空插头图.氧传感器炉墙安装方式示意图OST-2000系列氧化错氧分析仪OST-2000系列氧化钻氧

6、分析仪产品简介一、概述OST-2000系列氧化钻氧分析仪是采川氧化钻固体电解质氧传感器（俗称氧探头）作为测量元件的新型氧分析仪。氧分析仪包括检测器和变送器两部分。根据被测气体的温度范围，该系列仪器分恒温式和浮温式陶种类型。其中恒温式应用于被测气氛的温度在600C以下的应用场合，而浮温式的氧探头和变送器则应用丁•被测气体温度在600〜1200°C时的高温场合。这种应川划分的原因是，氧化钻氧传感器必须在600°C以上才能产生氧电动势信号（但温度超过1200#C的场合也不能使用，氧传感器在过高的温度下会被烧坏）。两种类

7、盘的仪器所配套的氧含虽检测器冇所区别。与浮温式氧分析仪相配套的检测器件是内置热电偶、可以同时产生热电动势（被测气体温度信号）和氧电动势（氧浓差信号）的直插式氧探头。与恒温式氧分析仪相配套使用的检测器是由防尘装置、氧化鉛管、加热元件、测温热电偶、接线盒以及壳体等部件纽成的-•体化检测装置。检测器内的加热元件的作川是捉供氧化钳传感元件正常工作所需的温度。山于检测器本身帯有加热元件和控温电路，因而在低于600°C的环境中仍能正常工作。二、基本原理二氧化钻（SIRO2）氧传感器是澳大利亚联邦科学与研究组织材料科学部研究成

8、功的氧化餡固体电解质氧浓差电池，用來测量温度在600-1200°C气体中的氧含量。氧电动势E与被测气体绝对温度T、参比气氧分压（等于其氧浓度）P1、被测气体氧分压（等于其氧浓度）P2的函数关系符合能斯特（Nernst）公式：E=0.0215T*ln（Pl/P2）。。（1）式中：E—氧传感器输出的电动势，V：T—被测气氛绝对温度，K；（约束条件：T>600+273K）Pl—参比气体氧分压；P2—被测气氛氧分压；氧分析仪将氧势信号E、被测气氛的绝对温度T、参比气氧分圧P1代入Nerns（公式，通过软件运算就可以计算出

9、被测气氛的氧分压（等于氧含量）P2的数值并进行显示，同时产生输出信号。在被测气氛温度低于600°C的应用场介，必须把被测气体加热到600°C以上。一般來说，是加热到7006C（绝对温度为700+273=973K）。当T=700°C（973K）时，Nemst公式可写为：E=20.96xl0-31n（P1/P2）。。。。（2）当参比气为空气时，山于空气的氧分压（氧含量）P1为