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标准集团(香港)有限公司:挂壁式氧化锆氧量仪的原理
发布时间:2023-11-28   点击次数:

工厂简介:

上海千实精密机电科技有限公司成立于2012年,专注于研发、设计及生产纺织、汽车内外饰件、塑料、纤维、气候老化、燃烧类等测试仪器,为学术研究单位及检测机构提供纺织测试仪器和服务,上海千实是目前国内较有竞争力和研发实力的纺织检测仪器厂家之一,研发团队由一群经验丰富的工程师组成,我们本着全心全意为客户服务,努力推动材料物理性能检测仪器技术革新而努力。

氧传感器的关键部件是氧化锆,在氧化锆元件的内外两侧涂上多孔性铂电极制成氧浓度差电池。


它位于传感器的顶端。为了使电池保持额定的工作温度,在传感器中设置了加热器。


用氧分析仪内的温度控制器控制氧化锆温度恒定。


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组成。


主要原理


氧化锆探头是利用氧化锆浓差电势来测定氧含量的传感器,其核心的氧化锆管安置在一微型电炉内,位于整个探头的顶端。


氧化锆管是由氧化锆材料掺以一定量的氧化钇或氧化钙经高温烧结后形成的稳定的氧化锆陶瓷烧结体。


由于它的立方晶格中含有氧离子空穴,因此在高温下它是良好的氧离子导体。


因其这一特性,在一定高温下,当锆管两边的氧含量不同时,它便是一个典型的氧浓差电池,在此电池中,空气是参比气,它与烟气分别位于内外电极。


在实际的氧探头中,空气流经外电极,烟气流经内电极,当烟气氧含量P小于空气氧含量P0(20.6%O2)时,空气中的氧分子从外电极上夺取4个电子形成2个氧离子,发生如下电极反应:


O(P0)+4e-→2O-2


氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边,在内电极上发生相反的电极反应:


2O-2→O(P0)+4e-


由于氧浓差导致氧离子从空气边迁移到烟气边,因而产生的电势又导致氧离子从烟气边反向迁移到空气边;


当这两种迁移达到平衡后,便在两电极间产生一个与氧浓差有关的电势信号E,该电势信号符合"能斯特"方程:


E=(RT/4F)Ln(P0/P)(1)


式中R、F分别是气体常数和法拉第常数,T是锆管温度(K),P0是空气氧含量(20.6%O2),P是烟气含量。


由(1)式可见,在一定的高温条件下(一般)600℃),一定的烟气氧含量便会有一对应的电势输出,在理想状态下,其电势值在高温区域内对应氧含量。


在理想状态下,当被测烟气与参比气浓度一样时,其输出电势E值为0mV,但在实际应用中,锆管实际条件和现场情况均不是理想状态。故事实上的锆管是偏离此值的。


实际上,一定氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和,我们称为无浓差条件下锆管输出的电势值为本底电势或称为零位电势,此值的大小又在不同温度下呈不同的值,并且随锆管使用期延长而变化。


因此,如不对此情况处理,会严重影响整套测氧仪的准确和探头寿命。

公司简介:

标准集团(香港)有限公司作为一家集研发、制造、销售、培训、服务于一体的现代技术企业,分公司是上海泛标纺织品检测技术有限公司,负责销售业务,生产工厂是上海千实精密机电科技有戏公司,负责产品加工生产售后,致力于将更多检测仪器输送市场,提供纺织类、皮革类、燃烧类、汽车内外饰件、材料环境气候老化等等物理性能检测仪器,更可接受非标定制,购买前均可按照客户的要求进行针对性试验,确保所购仪器适用。

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