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氧化鋯測探頭工作原理

更新時(shí)間:2022-11-28點(diǎn)擊次數:1012

工作原理

氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢來(lái)測定氧含量的傳感器,其核心的氧化鋯管安置在一微型電爐內,位于整個(gè)探頭的頂端。
氧化鋯管是由氧化鋯材料摻以一定量的氧化釔或氧化鈣經(jīng)高溫燒結后形成的穩定的氧化鋯陶瓷燒結體。由于它的立方晶格中含有氧離子空穴,因此在高溫下它是良好的氧離子導體。因其這一特性,在一定高溫下,當鋯管兩邊的氧含量不同時(shí),它便是一個(gè)典型的氧濃差電池,在此電池中,空氣是參比氣,它與煙氣分別位于內外電極。在實(shí)際的氧探頭中,空氣流經(jīng)外電極,煙氣流經(jīng)內電極,當煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0(20.6%O2)時(shí),空氣中的氧分子從外電極上奪取4個(gè)電子形成2個(gè)氧離子,發(fā)生如下電極反應:
O(P0)+4e-→2O-2
氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊,在內電極上發(fā)生相反的電極反應:
2O-2 →O(P0)+4e-
由于氧濃差導致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊,因而產(chǎn)生的電勢又導致氧離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊,當這兩種遷移達到平衡后,便在兩電極間產(chǎn)生一個(gè)與氧濃差有關(guān)的電勢信號E,該電勢信號符合"能斯特"方程:
E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)
式中R、F分別是氣體常數和法拉第常數,T是鋯管溫度(K), P0是空氣氧含量(20.6%O2), P 是煙氣含量。由(1) 式可見(jiàn),在一定的高溫條件下(一般)600℃),一定的煙氣氧含量便會(huì )有一對應的電勢輸出,在理想狀態(tài)下,其電勢值在高溫區域內對應氧含量。 在理想狀態(tài)下,當被測煙氣與參比氣濃度一樣時(shí), 其輸出電勢E值為 0 mV, 但在實(shí)際應用中,鋯管實(shí)際條件和現場(chǎng)情況均不是理想狀態(tài)。 故事實(shí)上的鋯管是偏離此值的。實(shí)際上,一定氧含量鋯管輸出的電勢為理論值和本底電勢的和,我們稱(chēng)為無(wú)濃差條件下鋯管輸出的電勢值為本底電勢或稱(chēng)為零位電勢, 此值的大小又在不同溫度下呈不同的值, 并且隨鋯管使用期延長(cháng)而變化。 因此, 如不對此情況處理,會(huì )嚴重影響整套測氧儀的準確和探頭壽命。

產(chǎn)品特點(diǎn)
1、傳感器氧化鋯鋯頭采用高溫陶瓷焊接技術(shù),避免了熱應力破壞。
2、氧化鋯探頭采用全321不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)護套,具有的 耐磨及耐蝕性。
3、直插式:無(wú)需取樣系統,響應快,有效的降低煙氣中灰份堵塞。
4、熱擴散參比:無(wú)需專(zhuān)門(mén)的參比空氣泵,使用維護簡(jiǎn)單。
5、雙參數設計:克服國產(chǎn)氧化鋯性能離散性,測量準確,延長(cháng)使用壽命。
6、工況在線(xiàn)校準:準確可靠,單標氣在線(xiàn)校準方便,工況點(diǎn)可直接標定,測量精準。
7、熱惰性保護:安裝方便,可熱安裝,對停啟爐適應性強。
8、元件可拆:元件更換方便,便于維修,降低使用成本。
9、多功能顯示:氧含量(%); 氧電勢;溫度,本底電勢參數數顯直觀(guān)方便
10、雙量程:同時(shí)具有0-10% 和0-20.6%雙量程,測量范圍廣。
11、雙輸出:同時(shí)具有開(kāi)關(guān)量節點(diǎn)輸出和4-20mA兩檔輸出。
12、負載大:750歐/4-20mA,便于遠程安裝。
13、本底電勢可調,調節范圍寬,可隨時(shí)檢查元件老化等參數。
14、全浮式設計:共模輸入,抗電場(chǎng)干擾性強,無(wú)需地線(xiàn),安裝方便。
15、產(chǎn)品系列化適應性強:可適用于燃氣、燃油、燃煤各種爐型。測量溫度從室溫至1400度均可選擇到合適的型號。

技術(shù)規格

* 測量對象:各種工業(yè)爐窯煙氣,混合氣體濃度
* 測量元件:氧化鋯管
1、測氧范圍:0—20.6%O2或0--10%
2、儀器精度:系統測氧基本誤差≤±2%滿(mǎn)量程值
3、變送器精度:1.0級(≤1.0%滿(mǎn)量程值)
4、溫控精度:恒溫點(diǎn)的700±1℃
5、響應時(shí)間:≤3秒(達到90%的響應)
6、報警輸出:上、下限節點(diǎn)輸出,可選“常開(kāi)"或“常閉"點(diǎn)
7、模擬量輸出信號:4—20 mA ADC(負載0Ω—750Ω)對應氧量0—10%O2或者0—20.6%O2
8、本底修正范圍:-20 mV—+20 mV
9、數顯形式:LED四位數碼管顯示
10、電源:AC220V±15%
11、功耗:<6W(不包括加熱功率)
12、加熱功率:約50W(平均值)可提供150W輸出功率
13、環(huán)境條件:溫度-20℃—60℃
相對濕度<90%
14、檢測器約10Kg,轉換器約5Kg
15、標定方式:叁參數標定??諝恻c(diǎn)、標準氣點(diǎn)、工況點(diǎn)。