在空氣中，氧氣是人類賴以生存的氣體，而對于氧氣濃度的檢測成為了科學家們重點研究的方向。下面工采網(wǎng)小編和大家一起了解一下氧化鋯測量氧氣的基礎(chǔ)知識。在傳感器領(lǐng)域,氧化鋯氧傳感器是采用氧化鋯固體電解質(zhì)組成的氧濃差電池來測氧的傳感器。
在此電池中，空氣是參比氣，它與煙氣分別位于內(nèi)外電極。在實際的氧探頭中，空氣流經(jīng)外電極，煙氣流經(jīng)內(nèi)電極，當煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0(20.6%O2)時，空氣中的氧分子從外電極上奪取4個電子形成2個氧離子，發(fā)生如下電極反應(yīng)：O(P0)+4e-→2O-2
氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊，在內(nèi)電極上發(fā)生相反的電極反應(yīng)：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(shù)和法拉第常數(shù)，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，在一定的高溫條件下(一般)600℃)，一定的煙氣氧含量便會有一對應(yīng)的電勢輸出，在理想狀態(tài)下，其電勢值在高溫區(qū)域內(nèi)對應(yīng)氧含量。
在理想狀態(tài)下，當被測煙氣與參比氣濃度一樣時， 其輸出電勢E值為 0 mV, 但在實際應(yīng)用中，鋯管實際條件和現(xiàn)場情況均不是理想狀態(tài)。 故事實上的鋯管是偏離此值的。實際上，一定氧含量鋯管輸出的電勢為理論值和本底電勢的和，我們稱為無濃差條件下鋯管輸出的電勢值為本底電勢或稱為零位電勢，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而變化。 因此， 如不對此情況處理，會嚴重影響整套測氧儀的準確和探頭壽命。為解決此問題工采網(wǎng)小編推薦奧地利SENSORE 極限電流型氧化鋯氧氣傳感器 - SO-D1-960-A300C。
氧化鋯傳感器是一種性能穩(wěn)定，使用壽命長的氧傳感器。與順磁性傳感器相比，氧化鋯傳感器具有響應(yīng)速度更快的優(yōu)勢，但由于氧化鋯傳感器是一種高溫傳感器，儀器的啟動預熱時間對對順磁性更長。
而且根據(jù)氧化鋯傳感器的原理，這種不適合用于有還原性氣體存在時（如碳氫化合物的氣體，氫氣，一氧化碳）的環(huán)境。氧化鋯必須在650°以上才能工作，所以氧化鋯傳感器工作時就需要考慮環(huán)境安全問題。工采網(wǎng)提供的奧地利SENSORE 極限電流型氧化鋯氧氣傳感器 - SO-D1-960-A300C可以測量1~96%的氧氣濃度，精度高，交叉靈敏度低，使用壽命長，在多數(shù)情況下只需進行一次單點校準，封裝為螺紋外殼，帶燒結(jié)金屬頂，線長為3米，多應(yīng)用于細菌培養(yǎng)箱。
極限電流型氧化鋯氧氣傳感器SO-D1-960-A300C工作原理:
因為在氧化鋯電解質(zhì)中電流的載體是氧離子，所以當電壓施加到氧化鋯電解槽時，氧氣通過氧化鋯盤被抽到陽極。如果給電解槽陰極加上一個帶孔的蓋子，氧氣流向陰極的速率就會受到限制。受到這個速率的限制，隨著所施加的電壓逐漸增加，電解槽內(nèi)的電流會達到飽和。這個飽和電流被稱為極限電流，它與周邊環(huán)境中的氧氣濃度成正比。
極限電流型氧化鋯氧氣傳感器SO-D1-960-A300C氧氣傳感器的優(yōu)點:
測量范圍廣，10 ppm~96%氧氣
精度高
多款型號呈線性特征
傳感器信號對溫度的依賴性小
交叉靈敏度低
使用壽命長
在多數(shù)情況下只需進行一次“單點校準”
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