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氧化鋯氧傳感器的結(jié)構(gòu)類型
氧化鋯氧濃差電池用于實(shí)際檢測(cè)中,主要需要解決的問題是,氧化鋯檢測(cè)頭,反應(yīng)電極及將被測(cè)氣體與參比氣(空氣)嚴(yán)格隔離的問題(氧探頭的密封問題)。實(shí)際應(yīng)用過程中,最難以解決的是密封問題和反應(yīng)電極問題。下面對(duì)一些氧探頭的結(jié)構(gòu)類型加以說明。以檢測(cè)方式不同分,氧化鋯氧探頭基本上可以分為兩大類:采樣檢測(cè)式氧探頭及直插式氧探頭。
1、采樣檢測(cè)式氧傳感器:采樣檢測(cè)方式是通過導(dǎo)引管,將被測(cè)氣體導(dǎo)入氧化鋯檢測(cè)室檢測(cè)室通過加熱元件把氧化鋯加熱到工作溫度(750℃以上)。氧化鋯一般采用管狀,電極采用多孔鉑電極。采樣檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是不受檢測(cè)氣氛溫度的影響,通過采用不同的導(dǎo)流管可以檢測(cè)各種溫度氣氛中的氧含量。由于采樣式檢測(cè)方式的靈活性,因此運(yùn)用在許多工業(yè)在線檢測(cè)上。采樣檢測(cè)的缺點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間慢;結(jié)構(gòu)復(fù)雜,容易影響檢測(cè)精度;在被檢測(cè)氣氛雜質(zhì)較多時(shí),采樣管容易堵塞;多孔鉑電極容易受到氣氛中的硫,砷等的腐蝕以及細(xì)小粉塵的堵塞而失效;加熱器一般用電爐絲加熱,壽命不長(zhǎng)。在被檢測(cè)氣體溫度較低(0-650℃),或被測(cè)氣氛較清潔時(shí),采樣式檢測(cè)方式工作較好,如制氮機(jī)測(cè)氧,實(shí)驗(yàn)室測(cè)氧等。
2、直插式檢測(cè)方式:直插式檢測(cè)是將氧化鋯直接插入高溫被測(cè)氣體,直接檢測(cè)氣體中的氧含量。這種檢測(cè)方式應(yīng)用在被檢測(cè)氣氛溫度在700-1150℃時(shí)(特殊結(jié)構(gòu)還可以用于1400℃的高溫),利用被測(cè)氣氛的高溫使氧化鋯達(dá)到工作溫度,不另外用加熱器。直插式氧探頭的技術(shù)關(guān)鍵是陶瓷材料的高溫密封問題和電極問題。以下列舉了幾種直插式氧探頭的結(jié)構(gòu)形式。
整體氧化鋯管式: 這種形式是從采樣檢測(cè)方式上采用的氧化鋯管的形式上發(fā)展起來的。就是將原來的氧化鋯管加長(zhǎng),使氧化鋯可以直接伸到高溫被測(cè)氣體中。這種結(jié)構(gòu)不存在高溫密封問題,很容易解決密封問題。直插式氧化鋯氧傳感器,由于直插式氧探頭的工作環(huán)境惡劣,且對(duì)其檢測(cè)精度、工作穩(wěn)定性和工作壽命都要求較高,需采用新的技術(shù),克服傳統(tǒng)氧化鋯氧探頭的不足。由于需要將氧化鋯直接插入檢測(cè)氣氛中,對(duì)氧探頭的長(zhǎng)度有較高要求,一般直插式氧探頭的有效長(zhǎng)度在500-1000mm左右,特殊的環(huán)境長(zhǎng)度可達(dá)1500mm。因此直插式氧探頭很難采用傳統(tǒng)氧化鋯氧探頭的整體氧化鋯管狀結(jié)構(gòu),而多采取技術(shù)要求較高的氧化鋯和氧化鋁管連接的結(jié)構(gòu)。因此密封性能是這種氧化鋯氧探頭的最關(guān)鍵技術(shù)之一。目前國(guó)際上的連接方式是將氧化鋯與氧化鋁管的焊接在一起,其密封性能。與采樣式檢測(cè)方式比,直插式檢測(cè)有顯而易見的優(yōu)點(diǎn):氧化鋯直接接觸氣氛,檢測(cè)精度高,反應(yīng)速度快,維護(hù)量較小。
工業(yè)用氧傳感器可分為通用性強(qiáng)的氧分析器和根據(jù)用途不同而設(shè)計(jì)的專用氧探頭兩種:在工業(yè)鍋爐、加熱爐上的氧量分析應(yīng)用作此用途的氧傳感器多采用管狀結(jié)構(gòu),此管可以兩端開口,也可以單端開口,目前市場(chǎng)出現(xiàn)最多的是后一種。ZrO2 管內(nèi)外壁上涂有多孔 Pt 電極,由內(nèi)外電極分別向管端引伸并在端部接出 Ni、Cr 絲作信號(hào)輸出用。氧傳感器使用時(shí),引入被測(cè)氣體的方式有直插式和擴(kuò)散式兩種。直插式響應(yīng)時(shí)間短,不需要加熱器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,小型輕便,但要求同時(shí)檢測(cè)被測(cè)氣體的溫度。擴(kuò)散式由于氧探頭的溫度由加熱器控制,因此測(cè)量精度高,工作可靠,但響應(yīng)時(shí)間取決于氣體的流量。這種氧分析器在國(guó)外已廣泛應(yīng)用在鍋爐和加熱爐煙氣含氧量的測(cè)定,從而控制燃燒系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低氧燃燒,達(dá)到降低熱能損失,節(jié)約能源的目的。據(jù)國(guó)外報(bào)導(dǎo),在鋼鐵廠加熱爐中,將煙氣中的氧含量從 3%降到 1%,排氣損失減少24%,燃料節(jié)約 8%。在陶瓷窯爐中,用氧探頭控制爐氣氛,不僅節(jié)能,減少污染,而且能提高產(chǎn)品質(zhì)量。
本產(chǎn)品配套ZCS870氧氣智能分析儀使用,適用于100PPM-99.99%O2氮氧混合氣體中能準(zhǔn)確測(cè)量氧濃度,產(chǎn)具有以下特點(diǎn):
新型長(zhǎng)壽命的離子流檢測(cè)器,靈敏度高、響應(yīng)速度快;
長(zhǎng)壽命、校準(zhǔn)周期長(zhǎng)、精度高、體積小巧、功耗低;
高精度的溫度自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng),消除環(huán)境溫度的影響;