氧化锆氧传感器.doc

氧化锆探头是利用氧化锆浓差电势来测定氧含量的传感器，其核心的氧化锆管安置在一个微型电炉内，位于整个探头的顶端，其结构原理图如下图所示。

氧化锆管是由氧化锆材料掺以一定量的氧化钇或氧化钙经高温烧结后形成的稳定的氧化锆陶瓷烧结体。由于它的立方晶格中含有氧离子空穴，因此在高温下它是良好的氧离子导体。因其这一特性，在一定高温下，当锆管两边的氧含量不同时，它便是一个典型的氧浓差电池，在此电池中，空气是参比气，它与烟气分别位于内外电极。在实际的氧探头中，空气流经外电极，烟气流经内电极，当烟气氧含量P小于空气氧含量P0（20.6%O2）时，空气中的氧分子从外电极上夺取4个电子形成2个氧离子，发生如下电极反应：

          O（P0）+4e-→2O-2
氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边，在内电极上发生相反的电极反应：

          2O-2 →O（P0）+4e-

    由于氧浓差导致氧离子从空气边迁移到烟气边，因而产生的电势又导致氧离子从烟气边反向迁移到空气边，当这两种迁移达到平衡后，便在两电极间产生一个与氧浓差有关的电势信号E,该电势信号符合"能斯特"方程：

          E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)

    式中R、F分别是气体常数和法拉第常数，T是锆管绝对温度（K）, P0是空气氧含量（20.6%O2）, P 是烟气含量。由（1） 式可见，在一定的高温条件下（一般）600℃），一定的烟气氧含量便会有一对应的电势输出，在理想状态下，其电势值在高温区域内对应氧含量见下表。
附表 被测气体温度、氧浓差电势与氧浓度对照表
注：参比气为大气，在理想状况下（本底为零时），热电偶为K分度号。

450
18.513mV
500
20.64mV
550
22.772mV
600
24.902mV
650
27.022mV
700
29.128mV
750
31.214mV
800
33.277mV
850
35.314mV
0.1
82.98
88.71
94.45
100.19
105.93
111.67
117.41
123.14
128.88
0.5
57.91
61.91
65.92
69.92
73.96
77.93
81.94
85.64
89.95
1.0
47.11
50.37
53.63
56.89
60.15
63.41
66.66
69.92
73.18
1.5
40.30
43.62
46.44
49.26
52.09
54.91
57.73
60.55
63.37
2.0
36.32
38.83
41.34
43.85
46.37
48.88
51.39
53.90
56.41
2.5
32.84
35.11
37.39
39.66
41.93
44.20
46.47
48.74
51.01
3.0
30.00
32.08
34.15
36.23
38.30
40.38
42.45
44.53
46.60
3.5
27.60
29.51
31.42
33.33
35.24
37.15
39.06
40.97
42.88
4.0
25.52
27.29
29.05
30.82
32.58
34.35
36.11
37.88
39.64
4.5
23.69
25.33
26.96
28.60
30.24
31.88
33.52
35.16
36.80
5.0
22.05
23.57
25.01
26.62
28.15
29.67
31.20
32.72
34.25
5.5
20.56
21.98
23.41
24.83
26.25
27.67
29.10
30.52
31.94
6.0
19.21
20.54
21.86
23.19
24.52
25.85
27.18
28.51
29.84
6.5
17.96
19.20
20.45
21.69
22.93
24.17
25.41
26.66
27.90
7.0
16.01
17.97
19.13
20.29
21.46
22.62
23.78
24.94
26.11
7.5
15.73
16.82
17.91
19.00
20.08
21.17
22.26
23.35
24.44
8.0
14.73
15.75
16.76
17.78
18.80
19.82
20.84
21.86
22.88
8.5
13.78
14.74
15.69
16.64
17.60
18.55
19.50
20.46
21.41
9.0
12.89
13.78
14.63
15.57
16.46
17.35
18.24
19.14
20.03
9.5
12.05
12.88
13.72
14.55
15.38
16.22
17.05
17.89
18.72
10.0
11.25
12.03
12.81
13.59
14.36
15.14
15.92
16.70
17.48
10.5
10.49
11.22
11.94
12.67
13.39
14.12
14.85
15.57
16.30
11.0
9.77
10.44
11.12
11.79
12.47
13.15
13.82
14.50
15.17
11.5
9.07
9.70
10.33
10.96
11.59
12.21
12.84
13.47
14.10
12.0
8.41
8.99
9.58
10.16
10.74
11.32
11.90
12.49
13.07
12.5
7.78
8.31
8.85
9.39
9.93
10.47
11.00
11.54
12.08
13.0
7.16
7.66
8.16
8.65
9.15
9.64
10.14
10.64
11.13
13.5
6.58
7.03
7.49
7.94
8.40
8.85
9.31
9.76
10.22
14.0
6.01
6.43
6.84
7.26
7.67
8.09
8.51
8.92
9.34
14.5
5.46
5.84
6.22
6.60
6.98
7.36
7.73
8.11
8.49
15.0
4.94
5.28
5.62
5.96
6.30
6.64
6.99
7.33
7.67
15.5
4.43
4.73
5.04
5.34
5.65
5.96
6.26
6.57
6.88
16.0
3.93
4.20
4.48
4.75
5.02
5.29
5.56
5.84
6.11
16.5
3.45
3.69
3.93
4.17
4.41
4.65
4.89
5.12
5.36
17.0
2.99
3.19
3.40
3.61
3.81
4.02
4.23
4.43
4.64
17.5
2.54
2.71
2.89
3.06
3.24
3.41
3.59
3.76
3.94
18.0
2.10
2.24
2.39
2.53
2.68
2.82
2.97
3.11
3.26
18.5
1.67
1.79
1.90
2.02
2.13
2.25
2.36
2.48
2.60
19.0
1.25
1.34
1.43
1.52
1.60
1.69
1.78
1.86
1.95
19.5
0.85
0.91
0.97
1.03
1.09
1.15
1.20
1.26
1.32
20.0
0.46
0.49
0.52
0.55
0.58
0.61
0.65
0.68
0.71
20.6
0
0
0
0
0
0
0
0
0

    在理想状态下，当被测烟气与参比气浓度一样时， 其输出电势E值为 0 mV, 但在实际应用中，锆管实际条件和现场情况均不是理想状态。 故事实上的锆管是偏离此值的。实际上，一定氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和，我们称为无浓差条件下锆管输出的电势值为本底电势或称为零位电势， 此值的大小又在不同温度下呈不同的值， 并且随锆管使用期延长而变化。 因此， 如不对此情况处理，会严重影响整套测氧仪的准确和探头寿命。

锅炉和加热炉是工业生产过程中的主要热能设备，它们的燃烧状况对安全生产、节约能源和环境保护有直接的影响，也对企业的经济效益有重大影响。保证锅炉和加热炉等热能设备工作在最佳燃烧状态的一个行之有效的手段是控制烟气中的含氧量。保证实现烟气含氧量控制的先决条件是具有良好的氧传感器。
　　目前多采用氧化锆氧传感器来测量烟气含氧量。由于结构简单、响应快、测量范围宽，所以采用氧化锆的烟气含氧量测控系统在电力、冶金、石油化工、轻工和其它许多行业都有普遍应用。
YB－88氧量分析仪能自动地对各种炉窑烟气中氧量进行连续监测，为操作员调节燃风配比提供必须的参数，同时仪器能够把输出信号传送至控制系统，从而实现闭环控制，以达到低氧合理燃烧，降低燃耗、烧损，稳定工艺，提高产品质量，减少环境污染等目的。氧分析仪的核心元件氧传感器是由稳定氧化锆材料制造的。材料的熔点在2200℃以上，它本身耐高温、抗腐蚀性能较好。氧化锆烟气氧分析仪能适应高温、大粉尘、有腐蚀性的环境，是其他分析方法无法比拟的，也是近几十年来各国普遍采用的首选仪器。
拥有两项专利技术，从而保证检测器能够准确地测量氧量，又能有效地防止烟气中的有害气体侵蚀，大大地延长了其使用寿命。

YB－88J氧化锆烟气氧探头（氧检测器），其氧传感器引线采用独特的复线结构；金属构件采用耐热合金钢制造；绝缘材料采用进口优质材料。该项技术已获得国家专利。
A．复线制：氧探头中氧传感器的引线采用复线，克服了压触式引线的缺点，成倍地延长氧探头寿命。
B．中温直插式：氧探头与烟气的接触部分采用新型高温合金钢，氧探头可以在900℃以下直接插入炉膛内，克服了导流采样的管路易堵塞及因密封不好易受炉压波动影响监测数据不准确的问题。
c．长寿命：复线制和新型高温合金钢的采用，使探头寿命更长 。
技术规格
检测标准长度：180mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm。如配上防尘管（套）、导流管、耐高温管等，采样插入长度有0.25m、0.5m、0.7m、 0.9m、1.1m、1.3m。用户有特殊要求可以面议。
环境温度：检测器－10～80℃

YB－88Z仪表选型：氧转换器按照安装形式可分为盘装表和壁挂表。盘装表包括方型表和窄型表。窄型表又分为立式、卧式两种形式。壁挂表安装位置可选在距离氧检测器较近的、调试也方便的地方。

仪表选型要说明输出4∽20MA或0∽10MA对应的氧含量。满量程氧含量有四挡可供选择。0∽5.00、0∽10.00、0∽20.60、0∽25.00%氧含量可分别对应输出4∽20MA或0∽10MA。
　  注意：量程的选择应根据工艺要求的氧量范围处于仪表量程的中间偏上的区域。
技术规格
A.测量范围：0～5%O2Vol；0～10%O2Vol；0～20.60%O2Vol；0～25%O2Vol。
B.输出信号：0～10mA或4～20mA。负载电阻≤500Ω，隔离。

YBY氧传感器是由稳定氧化锆材料制造的，材料的熔点在2200℃以上，它本身耐高温、抗腐蚀的性能较好。
氧探头中氧传感器的引线采用复线，克服了压触式引线的缺点，成倍地延长氧探头寿命。

XC-01相界面测量仪是一种测量气体—油—水及各种相界面的仪器，是我们研制出来的最新科技成果。根据电容传感器原理，可以测量各种液体界面位置，首先把该成果用于识别和测量气—油—水三相界面的传感器系统，可以方便地鉴别气—油、油—水的液体介质交界面（非互溶性液体），可以广泛用于舰船、油罐、油井和储油设备的检测仪器，也可以用于各种气体和液体厚度、位置的检测。
一、 技术指标
测量范围： 0~15m
有效测量范围： 0~9m
（以上二条可根据需要进行调整）
测量精度： 5mm
分辨力： 1mm
二、功能
1 、测量气体—油分界面位置；
2 、测量气体—水分界面位置；
3 、测量油—水分界面的位置；
4 、测量其它不同二相液体（互不溶性二种液体， 有明显分界，不混合）的分界位置；
5 、测量液体深度。