ZC系列氧化鋯氧傳感器的原理及應用
*部分 氧化鋯氧傳感器工作原理
一、產(chǎn)品簡介：
氧化鋯氧傳感器是利用氧化鋯陶瓷敏感元件測量各類加熱爐或排氣管道中的氧電勢，由化學平衡原理計算出對應的氧濃度，達到監(jiān)測和控制爐內(nèi)燃燒空然比，保證產(chǎn)品質(zhì)量及尾氣排放達標的測量元件，廣泛應用于各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制。它是目前*的燃燒氣氛測量方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、響應迅速、維護容易、使用方便、測量準確等優(yōu)點。運用該傳感器進行燃燒氣氛測量和控制既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能源。
二、氧傳感器工作原理：
氧傳感器是利用穩(wěn)定的二氧化鋯陶瓷在650℃以上的環(huán)境中產(chǎn)生的氧離子導電特性而設計的。在一定的溫度條件下，如果在二氧化鋯塊狀陶瓷兩側(cè)的氣體中分別存在著不同的氧分壓（即氧濃度）時，二氧化鋯陶瓷內(nèi)部將產(chǎn)生一系列的反應，和氧離子的遷移。這時通過二氧化鋯兩側(cè)的引出電極，可測到穩(wěn)定的毫伏級信號，我們稱之為氧電勢。它服從能斯特（Nernst）方程：
式中E為氧傳感器輸出的氧電勢（mv），Tk為爐內(nèi)的溫度（K），P1和P2分別為二氧化鋯兩側(cè)氣體的氧分壓。實際應用時，將二氧化鋯的一側(cè)通入已知氧濃度的氣本（通常為空氣），我們稱之為參比氣。另一側(cè)則是被測氣體，就是我們要檢測的爐內(nèi)的氣氛，詳見圖1。氧傳感器輸出的信號就是氧電勢信號，通過能斯特方程我們就可以得到被測爐氣氛中的氧分壓和氧電勢的關(guān)系。參比氣為空氣時，可表示為：
式中E為氧傳感器輸出氧電勢；Tk為爐內(nèi)的溫度；P02為爐內(nèi)的氧分壓。
我們的氧傳感器產(chǎn)品帶有自加熱裝置，一般溫度保證在700℃，這樣TK數(shù)值基本是恒定的，從而通過上式可以直接測量出爐內(nèi)氧分壓濃度。工程應用中采用標準氣體來標定氧傳感器輸出氧電勢E和氧分壓濃度PO2的對應關(guān)系，這種方法也是目前*的zui準確、zui直接的標定方法。
