基本原理

氧化鋯分析儀盤裝式變送器氣體分析計量儀被測氣體（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，在氧化鋯管內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生氧濃差電勢（在參比氣體確定情況下，氧化鋯輸出的氧濃差電勢與傳感器的工作溫度和被測氣體濃度呈函數(shù)對應(yīng)關(guān)系）該氧濃差電勢經(jīng)顯示儀表轉(zhuǎn)化成與被測煙氣含氧量呈線性關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)信號，供測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。

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

圖1 探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)  

要使氧化鋯探頭輸出的濃差電勢信號和待測氣體的氧濃度成單值函數(shù)關(guān)系，必須使探頭的工作溫度保持恒定。現(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探頭感受的實際工作溫度，然后把此熱電勢信號送至氧量變送器，在變送器中進(jìn)行溫度補償運算，以消除溫度對濃差電勢信號的影響。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償運算方法，后兩種探頭采用恒溫的方法。

國產(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，熱電偶用來檢測探頭感受的實際工作溫度，金屬套管則是為了使檢測部件免受機械損傷。 

二、氧量變送器。氧量變送器的作用就是把濃差電勢轉(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。

圖2 氧量變送器

氧量變送器的基本組成框圖如圖2所示。它由下列幾部分組成。

(1)高阻抗變換器。氧化鋯探頭檢測部件是一個氧濃差電池，其本身具有較大的內(nèi)阻，為了使?jié)獠铍姵禺a(chǎn)生的電勢信號全部(或接近全部)輸出給氧量變送器，必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，以保證流過濃差電池的電流近似為零。 

(2)溫度變換級。這是為在后面的除法器電路中，進(jìn)行探頭溫度補償運算而設(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)行溫度補償運算。 

氧化鋯分析儀盤裝式變送器氣體分析計量儀使用注意事項

為了保證氧化鋯氧分析儀的測量準(zhǔn)確，使用中需注意以下問題：

(1)被測氣體與參比氣體的壓力必須相等，否則氧分壓的電動勢表達(dá)式不能轉(zhuǎn)換成氧濃差表達(dá)式，測量會產(chǎn)生原理性誤差。 

(2)由于在氧濃差電池工作過程中，高氧側(cè)的氧分子會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。