氧 分 析 儀 原 理
常用的氧分析儀主要有熱磁式和氧化鋯式兩種。
（1）熱磁式氧分析儀
其原理是利用煙氣組分中氧氣的磁化率特別高這一物理特性來測定煙氣中含氧
量。氧氣為順磁性氣體 ，在不均勻磁
場中受到吸引而流向磁場較強處。在該處設有加熱絲，使此處氧的溫度升高而磁
化率下降，因而磁場吸引力減小，受后面磁化率較高的未被加熱的氧氣分子推擠
而排出磁場，由此造成“熱磁對流”或“磁風”現象。在一定的氣樣壓力、溫度
和流量下，通過測量磁風大小就可測得氣樣中氧氣含量。由于熱敏元件（鉑絲）
既作為不平衡電橋的兩個橋臂電阻，又作為加熱電阻絲，在磁風的作用下出現溫
度梯度，即進氣側橋臂的溫度低于出氣側橋臂的溫度。不平衡電橋將隨著氣樣中
氧氣含量的不同，輸出相應的電壓值。
（2）氧化鋯傳感器式氧分析儀
氧化鋯是一種陶瓷，一種具有離子導電性質的固體。在常溫下為單斜
晶體，當溫度升高到 1150℃時，晶型轉變為立方晶體，同時約有 7%的體積收
縮；當溫度降低時，又變為單斜晶體。若反復加熱與冷卻，ZrO2 就會破裂。因
此，純凈的ZrO2不能用作測量元件。如果在ZrO2中加入一定量的氧化鈣（CaO）
或氧化釔作穩定劑，再經過高溫焙燒，則變為穩定的氧化鋯材料，這
時，四價的鋯被二價的鈣或三價的釔置換，同時產生氧離子空穴，所以 ZrO2
屬于陰離子固體電解質。ZrO2 主要通過空穴的運動而導電，當溫度達到 600℃
以上時，ZrO2 就變為良好的氧離子導體。
在氧化鋯電解質的兩面各燒結一個鉑電極，當氧化鋯兩側的氧分壓不同時，
氧分壓高的一側的氧以離子形式向氧分壓低的一側遷移，結果使氧分壓高的一
側鉑電極失去電子顯正電，而氧分壓低的一側鉑電極得到電子顯負電，因而在
兩鉑電極之間產生氧濃差電勢。此電勢在溫度一定時只與兩側氣體中氧氣含量
的差（氧濃差）有關。若一側氧氣含量已知 ，則另
一側氧氣含量（如煙氣中氧氣含量）就可用氧濃差電勢表示，測出氧濃差電勢，
便可知道煙氣中氧氣含量。
