氧探頭工作原理YFC系列氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電熱來測定氧含量的傳感器，其中心的氧化鋯管安裝在一微型電爐內(nèi)，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)過高溫?zé)Y(jié)后形成的穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷燒結(jié)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(dǎo)體。因其這一特性，在一定高溫下，當(dāng)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(nèi)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(nèi)電極，當(dāng)煙氣氧含量P小于空氣氧含量Po時(shí)，空氣中的氧分子從外電子上奪取2個(gè)氧離子，發(fā)生如下電極反應(yīng)：
O（Po）+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（Po）+4e-
由于氧濃差導(dǎo)致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊，因而產(chǎn)生的電勢又導(dǎo)致缺氧，離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊，當(dāng)這兩種遷移達(dá)到平衡后，便在兩電極間產(chǎn)生一個(gè)與氧濃度差有關(guān)的電勢信號E，該電勢信號符合“能斯特"方程：
E=（RT/4F）×In（Po/P）式中R、F分別是氣體常數(shù)和法拉第常數(shù)，T是鋯管相對溫度（K），Po是空氣氧含量（20.6%O2），P是煙氣氧含量由（1）式可見，在一定的高溫條件下（一般＞500℃），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，當(dāng)被測煙氣與參比氣濃度一樣時(shí)，其輸出電勢E值為0mV，但在時(shí)間應(yīng)用中，鋯管實(shí)際條件和現(xiàn)場情況均不是理想狀態(tài)。故事實(shí)上的鋯管是偏離的。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，我們稱為無濃差條件下鋯管輸出的電勢值為本底電勢值或稱為零位電勢，此值的大小又在不同的溫度下呈現(xiàn)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(yán)重影響整套測氧儀的準(zhǔn)確和探頭壽命。鑒于此，YFC氧分析儀采取了“雙參數(shù)校正法"，對探頭本底電勢作特殊處理，彌補(bǔ)了鋯管的離散性缺陷，延長了探頭的使用壽命。探頭的實(shí)際輸出電勢值為：
E+E本=（RT/4F）Ln（Po/P）
E+E本=2.303（RT/4F）lg（Po/P）
P（%）=Antilg（lg20.6（E+Eo）/（1.2（EK+11.2）））
式中，P（%）為煙氣氧百分含量，E為探頭信號，E本為探頭本底電勢，EK為勢電偶電勢。
式中有兩個(gè)變量，將氧電勢、勢電偶電勢送入二次儀表，與二次儀表生成的零位補(bǔ)償電勢一起運(yùn)算，即可得出氧的百分含量。
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