氧化鋯分析儀的系統概述

氧化鋯氧量分析儀(又稱(chēng)氧化鋯氧分析儀、氧化鋯分析儀、氧化鋯氧量計、氧化鋯氧量表)，主要用于測量燃燒過(guò)程中煙氣的含氧濃度，同樣也適用于非燃燒氣體氧濃度測量。在傳感器內溫度恒定的電化學(xué)電池(氧濃差電池，也簡(jiǎn)稱(chēng)鋯頭)產(chǎn)生一個(gè)毫伏電勢，這個(gè)電勢直接反應出煙氣中含氧濃度值。

氧傳感器的關(guān)鍵部件是氧化鋯，在氧化鋯元件的內外兩側涂上多孔性鉑電極制成氧濃度差電池。它位于傳感器的頂端。為了使電池保持額定的工作溫度，在傳感器中設置了加熱器。用氧分析儀內的溫度控制器控制氧化鋯溫度恒定。

在額定的溫度下，電池輸出電勢用下面的公式計算（Nernst方程）：

式中Ｐ1──在電池內側參比氣體(如空氣)的氧分壓；
Ｐ2──在電池外側被測氣體(如煙氣)的氧分壓；
Ｒ-----氣體常數；
Ｆ-----法拉第常數；
Ｔ-----絕對溫度=( 273 + t ℃)；
Ｃ-----電池常數。

參比氣體應為干燥清潔無(wú)油的空氣( 含氧20.60％ )。在參比氣側與被測氣體側氧濃度不同時(shí)，氧離子從高的一側遷移到低的一側。電池輸出就以對數的規律反應出被測氣體中的氧濃度值。

2 系統組成

氧化鋯氧量分析儀的構成是由氧傳感器(又稱(chēng)氧探頭、氧檢測器)、氧分析儀（又稱(chēng)變送器、變送單元、轉換器、分析儀）以及它們之間的連接電纜等組成。

2.1 氧傳感器

傳感器裝置由不銹鋼外殼、測量電池、加熱器、熱電偶、過(guò)濾元件以及電纜接線(xiàn)端子等組成。測量電池本體分為3層：鉑(電極)─氧化鋯(電解質(zhì))─鉑(電極)。鉑電極是多孔性的。煙道氣體通過(guò)過(guò)濾器或校驗氣體通過(guò)傳導管進(jìn)入測量電池被測氣體一側，而另一側為參比空氣(含氧20.60％)。

兩種含氧濃度不同的氣體作用在測量電池，便產(chǎn)生一個(gè)以對數為規律的電勢(兩側的氧濃度差愈大, 電勢信號愈大)。毫伏信號經(jīng)氧分析儀轉換成4－20mA標準電流。此電流由氧分析儀接線(xiàn)端子輸出。

測量電池的工作溫度設置為高于650℃-700℃的恒定溫度, 為了保持工作溫度恒定，用一支Ｋ型熱電偶測量電池的工作溫度，經(jīng)氧分析儀內的溫度控制器調節加熱器的加熱電壓。

當測量煙氣溫度高于700℃時(shí)，傳感器組成中省去加熱器和測溫熱電偶。

2.2 氧分析儀

為了使測量電池的工作溫度達到700℃，氧分析儀接受傳感器中的Ｋ型熱電偶輸出的溫度mV信號，與微處理器預置溫度(毫伏)相比較，從而控制電池溫度。氧分析儀采用環(huán)境溫度作為熱電偶冷端比較點(diǎn)。

氧分析儀對氧傳感器輸入的氧mV信號進(jìn)行放大，然后將放大的電壓信號經(jīng)過(guò) A/D轉換器轉換為數字信號。根據氧分析儀預先校準或者預置的氧傳感器測量電池的特性曲線(xiàn)，微處理器將數字信號轉變?yōu)橄鄳难鯘舛戎挡@示在氧分析儀顯示屏上，同時(shí)，將數字信號轉變?yōu)榫€(xiàn)性標準模擬電流信號4－20 mA輸出。

氧分析儀在運行中連續不斷地進(jìn)行系統自檢，而通過(guò)電纜對傳感器進(jìn)行溫度控制、過(guò)熱保護和故障監督。若有故障出現，在分析儀儀顯示屏上顯示出故障。(end)