氧   分   析   仪   原  理

常用的氧分析仪主要有热磁式和氧化锆式两种。
（1）热磁式氧分析仪
其原理是利用烟气组分中氧气的磁化率特别高这一物理特性来测定烟气中含氧
量。氧气为顺磁性气体 ，在不均匀磁
场中受到吸引而流向磁场较强处。在该处设有加热丝，使此处氧的温度升高而磁
化率下降，因而磁场吸引力减小，受后面磁化率较高的未被加热的氧气分子推挤
而排出磁场，由此造成“热磁对流”或“磁风”现象。在一定的气样压力、温度
和流量下，通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。由于热敏元件（铂丝）
既作为不平衡电桥的两个桥臂电阻，又作为加热电阻丝，在磁风的作用下出现温
度梯度，即进气侧桥臂的温度低于出气侧桥臂的温度。不平衡电桥将随着气样中
氧气含量的不同，输出相应的电压值。
（2）氧化锆传感器式氧分析仪
氧化锆是一种陶瓷，一种具有离子导电性质的固体。在常温下为单斜
晶体，当温度升高到 1150℃时，晶型转变为立方晶体，同时约有 7%的体积收
缩；当温度降低时，又变为单斜晶体。若反复加热与冷却，ZrO2 就会破裂。因
此，纯净的ZrO2不能用作测量元件。如果在ZrO2中加入一定量的氧化钙（CaO）
或氧化钇作稳定剂，再经过高温焙烧，则变为稳定的氧化锆材料，这
时，四价的锆被二价的钙或三价的钇置换，同时产生氧离子空穴，所以 ZrO2
属于阴离子固体电解质。ZrO2 主要通过空穴的运动而导电，当温度达到 600℃
以上时，ZrO2 就变为良好的氧离子导体。
     在氧化锆电解质的两面各烧结一个铂电极，当氧化锆两侧的氧分压不同时，
氧分压高的一侧的氧以离子形式向氧分压低的一侧迁移，结果使氧分压高的一
侧铂电极失去电子显正电，而氧分压低的一侧铂电极得到电子显负电，因而在
两铂电极之间产生氧浓差电势。此电势在温度一定时只与两侧气体中氧气含量
的差（氧浓差）有关。若一侧氧气含量已知 ，则另
一侧氧气含量（如烟气中氧气含量）就可用氧浓差电势表示，测出氧浓差电势，
便可知道烟气中氧气含量。