氧化锆式氧浓度计测定原理

测定原理

双面加工出电极的氧化锆陶瓷具备一项特性，在高温下，其中一侧电极部位的氧气分子会离子化，而在另外一侧的电极部位，氧气离子会还原为氧气分子。
这一性质被称为离子电导。氧化锆陶瓷两侧空气中的氧气浓度差越大，则离子电导现象越显著。
在这一过程中，两电极间会进行电子交换，离子电导的强度（=氧化锆陶瓷两侧的氧气浓度差），可通过两电极间电位差的大小读取出来。

1图

在图1中的A侧放置氧气浓度恒定的气体（通常为大气）做为基准气体（PR），在B侧放置希望测量氧气浓度的气体（PM），则会从氧气浓度较高一侧向较低一侧发生离子电导。

此时，两侧之间发生的电化学反应如公式1所示，随离子电导而产生的电动势则可根据公式2的能斯特方程计算得出。

公式1

公式2

电动势会随着氧化锆的温度与基准气体（PR）氧气浓度变化而变化，在实际使用中，是将氧化锆传感器放在恒温炉中，而基准气体一般是使用大气。

如表所示，东丽氧化锆传感器在500℃左右的温度条件下，能够获得如能斯特所示的稳定电动势。

使用中的一般性注意事项

氧化锆式氧浓度计一般可在800℃左右（我公司为700℃）的高温下工作。在以下状况下无法完成测量，并可能会影响到传感器寿命，请加以注意。

1. 如果氧气计的设置环境为防爆环境，则无法使用。
2. 如果有可燃性气体（如丙烷、酒精蒸汽、一氧化碳等）混入，则可能会发生燃烧反应，会导致产生测量误差。
3. 有机二氧化硅（用于密封材料等）会导致传感器老化。（根据我公司的经验，因这一原因而导致的老化案例是最多的。)
4. 如果含有腐蚀性气体（氟类气体、氯类气体、硫酸类气体等）、毒性物质（Si、Pb、P、Zn、Sn、等），可能回导致传感器老化。
5. 如果有一氧化碳等热值较高的物质间断性的混入，则会发生热记忆效应，会因白金电极剥离等原因而引起传感器不良。
6. 如果NOx、SOx等腐蚀性气体大量混入，则会因白金电极剥离等原因而导致传感器不良。
7. 氟利昂气体会因高温而与氧气发生反应，可能会导致测量误差。
8. 水滴、灰尘、雾气可能会导致传感器破损、寿命缩短及误差。
9. 一般情况下，当用于闭环（循环）用途时，不可用在除专用设备以外的设备上。
   如果压力过大，可能会导致传感器损坏。

当测定包含以上成分的气体时，请预先去除以上成分，然后再让气体流经氧气计。有关去除方法，请在购买之前与销售人员协商。

日本东丽工程株式会社(全资公司上海华丽)

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