氧化鋯傳感器的原理和優勢
更新時間：2022-06-23 點擊次數：1505次
氧化鋯傳感器的核心構件是氧化鋯固體電解質，氧化鋯固體電解質是由多元氧化物組成的。常用的這類電解質有ZrO2·Y2O3，它由二元氧化物組成，其中，ZrO2稱為基體，Y2O3稱為穩定劑。ZrO2在常溫下是單斜晶體，在高溫下它變成立方晶體(螢石型)，但當它冷卻后又變為單斜晶體，因此純氧化鋯的晶型是不穩定的。所以當在ZrO2中摻人一定量的穩定劑Y2O3時，由于Y3+置換了Zr4+的位置，一方面在晶體中留下了氧離子空穴，另一方面由于晶體內部應力變化的原因，該晶體冷卻后仍保留立方晶體，因此又稱它為穩定氧化鋯。據上分析，穩定氧化鋯在高溫下(650℃以上)是氧離子的良好導體。 氧化鋯傳感器的原理和優勢：
氧化鋯傳感器原理是使用氧化鋯陶瓷敏感元件測量各種加熱爐或排氣管中的氧勢，并根據化學平衡原理計算相應的氧濃度，以監測和控制爐內的燃燒空氣比，以確保產品質量。并且測量元件具有廢氣排放標準，廣泛應用于各類煤燃燒、燃油燃燒、燃氣燃燒等爐內氣氛控制。它是目前測量燃燒氣氛的最佳方式，結構簡單。快速響應、易于維護、易于使用、精確測量。氧化鋯傳感器用于燃燒氣氛測量和控制不僅可以穩定和提高產品質量，優勢還在于縮短生產周期并節省能源。
氧化鋯傳感器是使用穩定的氧化鋯陶瓷的氧離子傳導特性在650℃或更高的環境中設計的。在一定的溫度條件下，如果氧化鋯塊體陶瓷兩側的氣體中存在不同的氧分壓（即氧濃度），則氧化鋯陶瓷內部會發生一系列反應，并且氧離子遷移。此時，可以通過二氧化鋯兩側的引出電極測量穩定的毫伏級信號，我們將其稱為氧勢。
氧化鋯傳感器遵循能斯特方程：其中E是氧化鋯傳感器輸出的氧勢（mv），Tk是爐內的絕對溫度（K），P1和P2是兩側氣體的氧分壓，二氧化鋯。在實際應用中，將二氧化鋯的一側引入已知氧濃度的氣體（通常是空氣）中，我們將其稱為參考氣體。另一方面是要測量的氣體，這是我們想要檢測的爐子中的氣氛。氧化鋯傳感器輸出的信號是氧勢信號。通過能斯特方程，我們可以得到氧氣分壓與爐內氣氛中的氧勢之間的關系。
當參考氣體是空氣時，它可以表示為：其中E是氧化鋯傳感器輸出氧勢；Tk是爐內的絕對溫度；P02是爐內的氧分壓。我們的氧化鋯傳感器產品配有自加熱裝置。溫度通常保證在700℃，因此TK值基本恒定，因此爐內的氧分壓濃度可以通過上式直接測量。在工程應用中，標準氣體用于校準氧化鋯傳感器輸出氧勢E和氧分壓濃度PO2之間的對應關系。對于zui確的、此方法也是最準確的校準方法。
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