★ 主要原理

氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢來測定氧含量的傳感器，其核心的氧化鋯管安置在一微型電爐內，位于整個探頭的頂端。

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高溫燒結后形成的穩定的氧化鋯陶瓷燒結體。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體。因其這一特性，在一定高溫下，當鋯管兩邊的氧含量不同時，它便是一個典型的氧濃差電池，在此電池中，空氣是參比氣，它與煙氣分別位于內外電極。在實際的氧探頭中，空氣流經外電極，煙氣流經內電極，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，發生如下電極反應：

O（P0）+4e-→2O-2

氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊，在內電極上發生相反的電極反應：

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，便在兩電極間產生一個與氧濃差有關的電勢信號E,該電勢信號符合"能斯特"方程：

E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)

式中R、F分別是氣體常數和法拉第常數，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的電勢輸出，在理想狀態下，其電勢值在高溫區域內對應氧含量。 在理想狀態下，當被測煙氣與參比氣濃度一樣時， 其輸出電勢E值為 0 mV, 但在實際應用中，鋯管實際條件和現場情況均不是理想狀態。 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。

★ 主要特點

1、傳感器使用了日本離子鍍膜技術，大幅度提高了使用壽命。

2、氧化鋯探頭采用全321不銹鋼（1Cr18Ni9Ti)護套，具有的 耐磨及耐蝕性。

3、直插式：無需取樣系統，響應快，有效的降低煙氣中灰份堵塞。

4、熱擴散參比：無需專門的參比空氣泵，使用維護簡單。

5、雙參數設計：克服國產氧化鋯性能離散性，測量準確，延長使用壽命。

6、工況在線校準：準確可靠，單標氣在線校準方便，工況點可直接標定，測量精準。

7、熱惰性保護：安裝方便，可熱安裝，對停啟爐適應性強。

8、元件可拆：元件更換方便，便于維修，降低使用成本。

9、多功能顯示：氧含量(%)； 氧電勢；溫度，本底電勢參數數顯直觀方便

10、雙量程：同時具有0-10% 和0-20.6%雙量程，測量范圍廣。

11、雙輸出：同時具有開關量節點輸出和4-20mA兩檔輸出。

12、負載大：750歐/4-20mA,便于遠程安裝。

13、本底電勢可調，調節范圍寬，可隨時檢查元件老化等參數。

14、全浮式設計：共模輸入，抗電場干擾性強，無需地線，安裝方便。

15、產品系列化適應性強：可適用于燃氣、燃油、燃煤各種爐型。測量溫度從室溫至1400度均可選擇到合適的型號。

★ 氧化鋯氧分析儀的故障現象和處理方法

一、故障現象 儀表示值偏低。

原因1：樣氣中可能存在可燃氣體。氧化鋯固體電解質工作在600~850度高溫下，如果樣氣中存在碳氫化合物等可燃組分，將發生燃燒反應而耗氧，故導致儀表示值偏低。

處理方法：抽樣檢查樣氣，如果樣氣中的確有可燃氣體存在，則應調整工況除去可燃氣體，或者在樣氣中加裝凈化器除去可燃氣體組分。

原因2：探頭過濾器堵塞、氣阻增大，影響被測氣體中氧分子的擴散速度。

處理方法：反向吹掃、清洗過濾器，如果不能疏通，則更換過濾器。

原因3：爐溫過高。

處理方法：檢查校正爐溫。

原因4：量程電勢偏高。

處理方法：利用給定電勢差校正量程電勢。

二、故障現象 儀表示值偏高

原因1：鋯管破裂漏氣。

處理方法：檢查更換鋯管。

原因2：鋯管產生小裂紋，導致電極部分短路滲透。

處理方法：檢查更換。

原因3：鋯管老化。

處理方法：測量鋯管內阻，方法是在儀表規定的工作溫度下，用數字萬用表檢測兩電極引線間的阻值，一支新的鋯管內阻應小于50歐姆，如果鋯管內阻大于100歐姆時，可適當提高爐溫繼續使用。若儀表誤差過大，超出允許誤差范圍時，應更換鋯管。

原因4：爐溫過低，造成鋯管內阻過高。

處理方法：檢查校正爐溫。

三、故障現象 儀表無指示。

原因1：電爐未加熱。

處理方法：檢查溫度控制電路的加熱器、熱電耦等，找出電爐不加熱的原因，處理之。

原因2：信號輸出回路開路。

處理方法：檢查輸出回路接線，確保接觸良好。

原因3：鋯管多孔鉑電極斷路。

處理方法：用數字萬用表檢查鋯管內阻，在儀表規定的工作溫度下，如果鋯管兩電極引線間的阻值大于100歐姆，則應更換鋯管。

四、故障現象 儀表無論置于任何一檔，示值均指示滿量程。

原因1：電極信號接反。

處理方法：正確連接。

原因2：鋯管電極脫落，或經長期使用后鉑電極蒸發。

處理方法：檢查鋯管兩極間電阻，如果超過100歐姆，則應更換鋯管。

五、故障現象 表頭指針抖動。

原因1：放大器放大倍數過高。

處理方法：檢修放大器，調整放大倍數。

原因2：接線接觸不良。

處理方法：檢查并緊固接線端子。

原因3：插接件接觸不良。

處理方法：清洗插接件。

六、故障現象 輸出信號波動大

原因1：取樣點位置不合適。

處理方法：和工藝配合檢查、更改取樣點位置。

原因2：燃燒系統不穩定，超負荷運行或有明火沖擊鋯管，氣樣流量變化大。

處理方法：和工藝配合檢查，調整工藝參數，檢查、更換氣路閥件。

原因3：樣氣帶水并在鋯管中汽化。

處理方法：檢查樣氣有無冷凝水或水霧，鋯管出口稍向下傾斜改進樣氣預處理系統。

★ 技術規格

* 測量對象：各種工業爐窯煙氣，混合氣體濃度

* 測量元件：氧化鋯管

1、測氧范圍：0—20.6%O2或0--10%

2、儀器精度：系統測氧基本誤差≤±2%滿量程值

3、變送器精度：1.0級（≤1.0%滿量程值）

4、溫控精度：恒溫點的700±1℃

5、響應時間：≤3秒（達到90%的響應）

6、報警輸出：上、下限節點輸出，可選“常開"或“常閉"點

7、模擬量輸出信號：4—20 mA ADC（負載0Ω—750Ω）對應氧量0—10%O2或者0—20.6%O2

8、本底修正范圍：-20 mV—+20 mV

9、數顯形式：LED四位數碼管顯示

10、電源：AC220V±15%

11、功耗：<6W（不包括加熱功率）

12、加熱功率：約50W（平均值）可提供150W輸出功率

13、環境條件：溫度-20℃—60℃

相對濕度<90%

14、檢測器約10Kg，轉換器約5Kg

15、標定方式：叁參數標定。空氣點、標準氣點、工況點。