_{氧化鋯氧分析儀器}

氧化鋯氧分析儀是近年來發(fā)展起來的一種新型測(cè)氧儀。由于它的敏感探頭可直接插入煙道內(nèi)檢測(cè)，故具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度較高、對(duì)氧含量變化反應(yīng)迅速等特點(diǎn)。被廣泛用來測(cè)量各種鍋爐和窯爐中煙道氣的氧含量。此外，它可方便地與調(diào)節(jié)器配會(huì)，構(gòu)成閉環(huán)氧量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低氧燃燒控制，從而達(dá)到節(jié)約能源，減少環(huán)境污染等目的。

基本原理

被測(cè)氣體（煙氣）通過傳感器進(jìn)入氧化鋯管的內(nèi)側(cè)，參比氣體（空氣）通過自然對(duì)流進(jìn)入傳感器的外側(cè)，當(dāng)鋯管內(nèi)外側(cè)的氧濃度不同時(shí)，在氧化鋯管內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生氧濃差電勢(shì)（在參比氣體確定情況下，氧化鋯輸出的氧濃差電勢(shì)與傳感器的工作溫度和被測(cè)氣體濃度呈函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系）該氧濃差電勢(shì)經(jīng)顯示儀表轉(zhuǎn)化成與被測(cè)煙氣含氧量呈線性關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，供測(cè)氧儀的儀表顯示和輸出。

儀器組成結(jié)構(gòu)

氧化鋯氧分析儀主要由氧化鋯探頭和氧量變送器兩部分組成。

氧化鋯探頭。氧化鋯探頭是氧分析器的檢測(cè)部件，其核心就是氧化鋯固體電解質(zhì)氧濃差電池。它的作用是將被測(cè)氣體的氧含量轉(zhuǎn)換成氧濃差電勢(shì)。

要使氧化鋯探頭輸出的濃差電勢(shì)信號(hào)和待測(cè)氣體的氧濃度成單值函數(shù)關(guān)系，須***使探頭的工作溫度保持恒定?，F(xiàn)常用的方法有兩種；一種是在探頭內(nèi)部設(shè)置溫度控制系統(tǒng)，使探頭置于恒定的工作溫度之中；另一種是采用熱電偶來檢測(cè)探頭感受的實(shí)際工作溫度，然后把此熱電勢(shì)信號(hào)送至氧量變送器，在變送器中進(jìn)行溫度補(bǔ)償運(yùn)算，以消除溫度對(duì)濃差電勢(shì)信號(hào)的影響。根據(jù)所采用的方法不同，氧化鋯探頭結(jié)構(gòu)有直插式、直插加熱恒溫式和恒溫抽氣式三種。其中直插式探頭采用溫度補(bǔ)償運(yùn)算方法，后兩種探頭采用恒溫的方法。

國(guó)產(chǎn)氧化鋯氧分析器多數(shù)采用直插式氧化鋯探頭，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。它主要由氧化鋯固體電解質(zhì)材料、鉑電極，碳化硅過濾器、鎧裝熱電偶(此圖中未表示出來)氧化鋁管及金屬套管等組成，碳化硅過濾器用于濾去粉塵，熱電偶用來檢測(cè)探頭感受的實(shí)際工作溫度，金屬套管則是為了使檢測(cè)部件免受機(jī)械損傷。

氧量變送器。氧量變送器的作用就是把濃差電勢(shì)轉(zhuǎn)挨成0-10mA或4-20mA直流電流，輸出給顯示儀表或調(diào)節(jié)器。

它由下列幾部分組成。

高阻抗變換器。氧化鋯探頭檢測(cè)部件是一個(gè)氧濃差電池，，其本身具有較大的內(nèi)阻，為了使?jié)獠铍姵禺a(chǎn)生的電勢(shì)信號(hào)全部(或接近全部)輸出給氧量變送器，須***使流過濃差電池的電流為零或接近于零。為此，氧量變送器的輸入回路采用高輸入阻抗的阻抗變換級(jí)，以保證流過濃差電池的電流近似為零。 

溫度變換級(jí)。這是為在后面的除法器電路中，進(jìn)行探頭溫度補(bǔ)償運(yùn)算而設(shè)置的。氧量變送器采用類似兩函數(shù)式相除，將其公因式相消來進(jìn)行溫度補(bǔ)償運(yùn)算。

使用注意事項(xiàng)

為了保證氧化鋯氧分析儀的測(cè)量準(zhǔn)確，使用中需注意以下問題：

被測(cè)氣體與參比氣體的壓力須***相等，否則氧分壓的電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式不能轉(zhuǎn)換成氧濃差表達(dá)式，測(cè)量會(huì)產(chǎn)生原理性誤差。

由于在氧濃差電池工作過程中，高氧側(cè)的氧分子會(huì)以離子方式穿過氧化鋯進(jìn)入低氧側(cè)，使氧化鋯兩側(cè)的氧濃度趨于接近，因此要保證煙氣和參比氣都有一定的流速。但也要注意，氣體的流速不能過大，以免影響氧化鋯管的溫度，造成附加誤差。