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氧化锆氧传感器的特点与应用

日期: 2024-01-08
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氧化锆氧分析仪概论                                                       

自然界中氧气是一种特殊的存在,而对氧气的检测分析也有多种特殊方法,除了电化学、顺磁法外,氧化锆也是检测氧气的te有方法。由于这种方法具有成本低、响应速度快、可靠性高等特点,是氧气检测分析的中坚。

一、氧化锆氧传感器基础原理

简单说就是氧化锆在高温下会发生电离,内部出现可流动的氧离子。当氧化锆两侧涂抹上铂电极,氧化锆两侧氧气浓度存在差异时,且在铂电ji高温催化下电离出氧离子,氧离子便能透过氧化锆从高浓度侧流向低浓度侧,产生电势差,且浓度差越大电势差越大。依据这一基本特性就可以研制出不同类型的氧化锆氧传感器

二、氧化锆氧传感器

基础理论的突破可以带来应用研究的迅猛发展,氧化锆离子导电现象的发现,在半个世纪后终于带来了氧气检测技术的突飞猛进。根据这一发现,实现了不同类型的氧传感器,主要包括浓度差型

(1)浓度差型

这是最基本的结构,是对氧化锆氧离子导电的直接应用,原理在一根锆管内外涂有电极,电极既有辅助导电作用。锆管内外一边为参比气体、一边为被测气体。参比气体一般要求保持恒定,比如暴露在空气中以空气作为参比。另一边是被测气,当被测气与参比气产生浓度差时,两电极之间就产生电势差。该类传感器还需要用一个加热装置将锆管加热到700℃以上才能正常工作。氧化锆氧传感器的实现是一个非常复杂的工艺过程,氧化锆材料处理、掺杂、成型、结构、涂电极、烧结、封装等过程都对最后的性能有重要影响。

三、氧化锆氧传感器的特点与应用

氧化锆已经实现了工业化生产,特别是测高纯氮中微量氧的品质bao证了氧传感器的质量,同时也大大降低了传感器成本。由于氧化锆氧传感器一般需要在700℃以上高温使用,且属于接触式测量,不宜在一些场合使用。

综合来看,氧化锆氧传感器优势非常明显,但也存在不少使用禁忌,氧化锆氧传感器良好的性能表现,除了一些特殊场合外,在汽车燃烧效率测量、烟道中氧气测量、工业过程氧气测量、空气中氧气测量等等领域有着广泛应用,但一般不能应用于过程安全监控领域。

除了常规的氧气监测外,氧化锆实际检测的是氧离子,利用这一特性,还可以发展出其他的应用,主要有高温水气的测量、氮氧化物测量以及作为色谱检测器测量惰性气体中的微量杂质。

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