氧化锆氧量分析仪探头结构

一、探头结构‌

氧化锆管‌

探头的核心是氧化锆陶瓷管，通常由掺杂氧化钇（Y₂O₃）或氧化钙（CaO）的二氧化锆（ZrO₂）烧结而成。这种掺杂使氧化锆在高温下形成稳定的立方晶格结构，并产生氧离子空穴，成为氧离子导体。

氧化锆管两端分别涂覆铂（Pt）电极：内电极接触被测气体（如烟气），外电极接触参比气体（如空气）。

加热系统‌

氧化锆管需在高温（通常650℃以上）工作以维持氧离子导电性。探头内置微型电炉和热电偶，前者提供加热，后者实时监测并调控温度。

过滤装置‌

探头顶部设有过滤器，用于阻挡烟气中的颗粒物和杂质，保护氧化锆管免受污染。

气体通道与参比气孔‌

被测气体通过底部封闭的管道进入检测区域，参比气孔则引入空气作为参比气体，确保两侧氧浓度差稳定。

接线盒‌

位于法兰后部，连接热电偶、电炉和铂电极的接线端子，同时包含标准气孔（用于校准）和参比气孔。

二、工作原理‌

氧离子导电性‌

高温下，氧化锆管成为氧离子导体。当内外侧氧浓度不同时，氧离子从高浓度侧（参比气）向低浓度侧（被测气）迁移，形成氧浓差电池。

浓差电势与能斯特方程‌

产生的电势差（E）符合能斯特方程：

其中，RR为气体常数，TT为绝对温度，FF为法拉第常数，P0P0和PP分别为参比气与被测气的氧分压

温度控制‌

热电偶与电炉协同工作，确保氧化锆管始终处于最佳工作温度范围（如650~850℃），避免温度波动影响测量精度。

输出特性‌

当被测气体与参比气氧浓度相同时，电势为零；浓度差越大，电势信号越强。通过校准可建立电势与氧含量的线性关系。

总结‌

氧化锆氧量分析仪探头通过高温下氧离子的迁移产生浓差电势，结合温度控制与信号处理，实现烟气等气体中氧含量的精确测量。其结构设计兼顾了耐高温、防污染和稳定性，适用于工业燃烧监测与环保控制场景。