氧化鋯氧傳感器是利用穩定的二氧化鋯陶瓷在650℃以上的環(huán)境中產(chǎn)生的氧離子導電特性而設計的。在一定的溫度條件下,如果在二氧化鋯塊狀陶瓷兩側的氣體中分別存在著(zhù)不同的氧分壓(即氧濃度)時(shí),二氧化鋯陶瓷內部將產(chǎn)生一系列的反應,和氧離子的遷移。這時(shí)通過(guò)二氧化鋯兩側的引出電極,可測到穩定的毫伏級信號,我們稱(chēng)之為氧電勢。 它服從能斯特(Nernst)方程:式中E為氧傳感器輸出的氧電勢(mv),Tk為爐內的絕對溫度(K),P1和P2分別為二氧化鋯兩側氣體的氧分壓。實(shí)際應用時(shí),將二氧化鋯的一側通入已知氧濃度的氣本(通常為空氣),我們稱(chēng)之為參比氣。另一側則是被測氣體,就是我們要檢測的爐內的氣氛。氧傳感器輸出的信號就是氧電勢信號,通過(guò)能斯特方程我們就可以得到被測爐氣氛中的氧分壓和氧電勢的關(guān)系。參比氣為空氣時(shí),可表示為:式中E為氧傳感器輸出氧電勢;Tk為爐內的絕對溫度;P02為爐內的氧分壓。 ![]() 在另外一個(gè)氧化鋯片上電壓上升。電壓到設定的參考值后,泵電流會(huì )改變反轉,氧氣會(huì )再被抽入這個(gè)小空間。壓力P2上升到設定的參考值后,泵電流再改變電流方向。這個(gè)過(guò)程會(huì )不斷重復,泵電流反轉周期長(cháng)短和氧氣壓力成正比,此原理可實(shí)現對氧氣分壓的檢測。這消除了對密封參考氣體的需求,使傳感器更加通用,可用于各種不同的氧氣壓力測量,再配合我們的氧氣變送板OXY-LC一起工作,該氧氣傳感器能輸出氧分壓,氧濃度兩個(gè)參數值。 氧化鋯氧傳感器的工作原理是測量混合氣體中的氧分壓。那么分壓的定義、其背后的物理原理、如何計算分壓,以及如何將氧氣分壓轉換為氧氣濃度相關(guān)的體積含量? 分壓: 定義 分壓定義為混合氣體中單個(gè)氣體組分的壓力。它對應于單個(gè)氣體組分單獨占據整個(gè)容積時(shí)所施加的總壓力。 道爾頓定律: 物理學(xué)原理 理想氣體混合物的總壓 (Ptotal) 等于該混合物中各氣體的分壓 (Pi) 之和。 ![]() 從等式 1 可以得出,單個(gè)氣體組分的顆粒數 (ni) 與氣體混合物的總顆粒數(ntotal) 之比等于單個(gè)氣體組分的分壓 (Pi) 與氣體混合物的總壓 (Ptotal) 之比。 ![]() ni 氣體中顆粒數 ntotal 顆?倲 pi 單個(gè)氣體的分壓 Ptotal 總壓 ![]() 溫度 22°C 濕度 32% 氣壓 986mbar 使用上面的水蒸氣壓查詢(xún)表,WVPmax = 26.43mbar。 ![]() 氧分壓等于: ![]() ![]() |