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氧化鋯氧分析儀概論
自然界中氧氣是一種特殊的存在,,而對氧氣的檢測分析也有多種特殊方法,,除了電化學(xué),、順磁法外,氧化鋯也是檢測氧氣的特有方法,。由于這種方法具有成本低,、響應(yīng)速度快、可靠性高等特點,,是氧氣檢測分析的中堅,。
一、氧化鋯氧傳感器基礎(chǔ)原理
1889年,,一個25歲的德國青年物理化學(xué)家能斯特發(fā)現(xiàn)氧化鋯在高溫下呈現(xiàn)離子導(dǎo)電現(xiàn)象,,如圖1所示。簡單說就是氧化鋯在高溫下會發(fā)生電離,,內(nèi)部出現(xiàn)可流動的氧離子,。當(dāng)氧化鋯兩側(cè)涂抹上鉑電極,氧化鋯兩側(cè)氧氣濃度存在差異時,,且在鉑電極高溫催化下電離出氧離子,,氧離子便能透過氧化鋯從高濃度側(cè)流向低濃度側(cè),產(chǎn)生電勢差,,且濃度差越大電勢差越大,。依據(jù)這一基本特性就可以研制出不同類型的氧化鋯氧傳感器
二、氧化鋯氧傳感器
基礎(chǔ)理論的突破可以帶來應(yīng)用研究的迅猛發(fā)展,,氧化鋯離子導(dǎo)電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),,在半個世紀(jì)后終于帶來了氧氣檢測技術(shù)的突飛猛進。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn),,實現(xiàn)了不同類型的氧傳感器,,主要包括濃度差型
(1)濃度差型
這是最基本的結(jié)構(gòu),是對氧化鋯氧離子導(dǎo)電的直接應(yīng)用,,原理在一根鋯管內(nèi)外涂有電極,,電極既有輔助導(dǎo)電作用,。鋯管內(nèi)外一邊為參比氣體、一邊為被測氣體,。參比氣體一般要求保持恒定,,比如暴露在空氣中以空氣作為參比。另一邊是被測氣,,當(dāng)被測氣與參比氣產(chǎn)生濃度差時,,兩電極之間就產(chǎn)生電勢差。該類傳感器還需要用一個加熱裝置將鋯管加熱到700℃以上才能正常工作,。氧化鋯氧傳感器的實現(xiàn)是一個非常復(fù)雜的工藝過程,,氧化鋯材料處理、摻雜,、成型,、結(jié)構(gòu)、涂電極,、燒結(jié),、封裝等過程都對最后的性能有重要影響。
三,、氧化鋯氧傳感器的特點與應(yīng)用
氧化鋯已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),,特別是測高純氮中微量氧的品質(zhì)保證了氧傳感器的質(zhì)量,同時也大大降低了傳感器成本,。由于氧化鋯氧傳感器一般需要在700℃以上高溫使用,,且屬于接觸式測量,不宜在一些場合使用,。綜合來看,,氧化鋯氧傳感器優(yōu)勢非常明顯,但也存在不少使用禁忌,,氧化鋯氧傳感器良好的性能表現(xiàn),,除了一些特殊場合外,在汽車燃燒效率測量,、煙道中氧氣測量,、工業(yè)過程氧氣測量、空氣中氧氣測量等等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用,,但一般不能應(yīng)用于過程安全監(jiān)控領(lǐng)域。除了常規(guī)的氧氣監(jiān)測外,,氧化鋯實際檢測的是氧離子,,利用這一特性,還可以發(fā)展出其他的應(yīng)用,,主要有高溫水氣的測量,、氮氧化物測量以及作為色譜檢測器測量惰性氣體中的微量雜質(zhì),。有興趣的可以致電15319438117探討
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