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氧化鋯氧傳感器的特點(diǎn)與應(yīng)用

日期: 2024-01-08
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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(duì)氧氣的檢測(cè)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(cè)氧氣的te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(diǎn),是氧氣檢測(cè)分析的中堅(jiān)。

一、氧化鋯氧傳感器基礎(chǔ)原理

簡(jiǎn)單說就是氧化鋯在高溫下會(huì)發(fā)生電離,內(nèi)部出現(xiàn)可流動(dòng)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(shí),且在鉑電ji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(shì)差,且濃度差越大電勢(shì)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(gè)世紀(jì)后終于帶來了氧氣檢測(cè)技術(shù)的突飛猛進(jìn)。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn),實(shí)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(duì)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(cè)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(cè)氣,當(dāng)被測(cè)氣與參比氣產(chǎn)生濃度差時(shí),兩電極之間就產(chǎn)生電勢(shì)差。該類傳感器還需要用一個(gè)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(shí)現(xiàn)是一個(gè)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(duì)最后的性能有重要影響。

三、氧化鋯氧傳感器的特點(diǎn)與應(yīng)用

氧化鋯已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),特別是測(cè)高純氮中微量氧的品質(zhì)bao證了氧傳感器的質(zhì)量,同時(shí)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(cè)量,不宜在一些場(chǎng)合使用。

綜合來看,氧化鋯氧傳感器優(yōu)勢(shì)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(chǎng)合外,在汽車燃燒效率測(cè)量、煙道中氧氣測(cè)量、工業(yè)過程氧氣測(cè)量、空氣中氧氣測(cè)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(cè)外,氧化鋯實(shí)際檢測(cè)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(cè)量、氮氧化物測(cè)量以及作為色譜檢測(cè)器測(cè)量惰性氣體中的微量雜質(zhì)。

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