★ 主要原理

氧化锆探头是利用氧化锆浓差电势来测定氧含量的传感器，其核心的氧化锆管安置在一微型电炉内，位于整个探头的顶端。

氧化锆管是由氧化锆材料掺以一定量的氧化钇或氧化钙经高温烧结后形成的稳定的氧化锆陶瓷烧结体。由于它的立方晶格中含有氧离子空穴，因此在高温下它是良好的氧离子导体。因其这一特性，在一定高温下，当锆管两边的氧含量不同时，它便是一个典型的氧浓差电池，在此电池中，空气是参比气，它与烟气分别位于内外电极。在实际的氧探头中，空气流经外电极，烟气流经内电极，当烟气氧含量P小于空气氧含量P0（20.6%O2）时，空气中的氧分子从外电极上夺取4个电子形成2个氧离子，发生如下电极反应：

O（P0）+4e-→2O-2

氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边，在内电极上发生相反的电极反应：

2O-2 →O（P0）+4e-

由于氧浓差导致氧离子从空气边迁移到烟气边，因而产生的电势又导致氧

离子从烟气边反向迁移到空气边，当这两种迁移达到平衡后，便在两电极间产生一个与氧浓差有关的电势信号E,该电势信号符合"能斯特"方程：

E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)

式中R、F分别是气体常数和法拉第常数，T是锆管温度（K）, P0是空气氧含量（20.6%O2）, P 是烟气含量。由（1） 式可见，在一定的高温条件下（一般）600℃），一定的烟气氧含量便会有一对应的电势输出，在理想状态下，其电势值在高温区域内对应氧含量。 在理想状态下，当被测烟气与参比气浓度一样时， 其输出电势E值为 0 mV, 但在实际应用中，锆管实际条件和现场情况均不是理想状态。 故事实上的锆管是偏离此值的。实际上，一定氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和，我们称为无浓差条件下锆管输出的电势值为本底电势或称为零位电势， 此值的大小又在不同温度下呈不同的值， 并且随锆管使用期延长而变化。 因此， 如不对此情况处理，会严重影响整套测氧仪的准确和探头寿命。

★ 主要特点

1、传感器使用了日本离子镀膜技术，大幅度提高了使用寿命。

2、氧化锆探头采用全321不锈钢（1Cr18Ni9Ti)护套，具有的 耐磨及耐蚀性。

3、直插式：无需取样系统，响应快，有效的降低烟气中灰份堵塞。

4、热扩散参比：无需专门的参比空气泵，使用维护简单。

5、双参数设计：克服国产氧化锆性能离散性，测量准确，延长使用寿命。

6、工况在线校准：准确可靠，单标气在线校准方便，工况点可直接标定，测量精准。

7、热惰性保护：安装方便，可热安装，对停启炉适应性强。

8、元件可拆：元件更换方便，便于维修，降低使用成本。

9、多功能显示：氧含量(%)； 氧电势；温度，本底电势参数数显直观方便

10、双量程：同时具有0-10% 和0-20.6%双量程，测量范围广。

11、双输出：同时具有开关量节点输出和4-20mA两档输出。

12、负载大：750欧/4-20mA,便于远程安装。

13、本底电势可调，调节范围宽，可随时检查元件老化等参数。

14、全浮式设计：共模输入，抗电场干扰性强，无需地线，安装方便。

15、产品系列化适应性强：可适用于燃气、燃油、燃煤各种炉型。测量温度从室温至1400度均可选择到合适的型号。

★ 氧化锆氧分析仪的故障现象和处理方法

一、故障现象 仪表示值偏低。

原因1：样气中可能存在可燃气体。氧化锆固体电解质工作在600~850度高温下，如果样气中存在碳氢化合物等可燃组分，将发生燃烧反应而耗氧，故导致仪表示值偏低。

处理方法：抽样检查样气，如果样气中的确有可燃气体存在，则应调整工况除去可燃气体，或者在样气中加装净化器除去可燃气体组分。

原因2：探头过滤器堵塞、气阻增大，影响被测气体中氧分子的扩散速度。

处理方法：反向吹扫、清洗过滤器，如果不能疏通，则更换过滤器。

原因3：炉温过高。

处理方法：检查校正炉温。

原因4：量程电势偏高。

处理方法：利用给定电势差校正量程电势。

二、故障现象 仪表示值偏高

原因1：锆管破裂漏气。

处理方法：检查更换锆管。

原因2：锆管产生小裂纹，导致电极部分短路渗透。

处理方法：检查更换。

原因3：锆管老化。

处理方法：测量锆管内阻，方法是在仪表规定的工作温度下，用数字万用表检测两电极引线间的阻值，一支新的锆管内阻应小于50欧姆，如果锆管内阻大于100欧姆时，可适当提高炉温继续使用。若仪表误差过大，超出允许误差范围时，应更换锆管。

原因4：炉温过低，造成锆管内阻过高。

处理方法：检查校正炉温。

三、故障现象 仪表无指示。

原因1：电炉未加热。

处理方法：检查温度控制电路的加热器、热电耦等，找出电炉不加热的原因，处理之。

原因2：信号输出回路开路。

处理方法：检查输出回路接线，确保接触良好。

原因3：锆管多孔铂电极断路。

处理方法：用数字万用表检查锆管内阻，在仪表规定的工作温度下，如果锆管两电极引线间的阻值大于100欧姆，则应更换锆管。

四、故障现象 仪表无论置于任何一档，示值均指示满量程。

原因1：电极信号接反。

处理方法：正确连接。

原因2：锆管电极脱落，或经长期使用后铂电极蒸发。

处理方法：检查锆管两极间电阻，如果超过100欧姆，则应更换锆管。

五、故障现象 表头指针抖动。

原因1：放大器放大倍数过高。

处理方法：检修放大器，调整放大倍数。

原因2：接线接触不良。

处理方法：检查并紧固接线端子。

原因3：插接件接触不良。

处理方法：清洗插接件。

六、故障现象 输出信号波动大

原因1：取样点位置不合适。

处理方法：和工艺配合检查、更改取样点位置。

原因2：燃烧系统不稳定，超负荷运行或有明火冲击锆管，气样流量变化大。

处理方法：和工艺配合检查，调整工艺参数，检查、更换气路阀件。

原因3：样气带水并在锆管中汽化。

处理方法：检查样气有无冷凝水或水雾，锆管出口稍向下倾斜改进样气预处理系统。

★ 技术规格

* 测量对象：各种工业炉窑烟气，混合气体浓度

* 测量元件：氧化锆管

1、测氧范围：0—20.6%O2或0--10%

2、仪器精度：系统测氧基本误差≤±2%满量程值

3、变送器精度：1.0级（≤1.0%满量程值）

4、温控精度：恒温点的700±1℃

5、响应时间：≤3秒（达到90%的响应）

6、报警输出：上、下限节点输出，可选“常开”或“常闭”点

7、模拟量输出信号：4—20 mA ADC（负载0Ω—750Ω）对应氧量0—10%O2或者0—20.6%O2

8、本底修正范围：-20 mV—+20 mV

9、数显形式：LED四位数码管显示

10、电源：AC220V±15%

11、功耗：<6W（不包括加热功率）

12、加热功率：约50W（平均值）可提供150W输出功率

13、环境条件：温度-20℃—60℃

相对湿度<90%

14、检测器约10Kg，转换器约5Kg

15、标定方式：叁参数标定。空气点、标准气点、工况点。