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氧化锆传感器的原理和优势

发布时间:2022-06-23   点击次数:187次
   氧化锆传感器的核心构件是氧化锆固体电解质,氧化锆固体电解质是由多元氧化物组成的。常用的这类电解质有ZrO2·Y2O3,它由二元氧化物组成,其中,ZrO2称为基体,Y2O3称为稳定剂。ZrO2在常温下是单斜晶体,在高温下它变成立方晶体(萤石型),但当它冷却后又变为单斜晶体,因此纯氧化锆的晶型是不稳定的。所以当在ZrO2中掺人一定量的稳定剂Y2O3时,由于Y3+置换了Zr4+的位置,一方面在晶体中留下了氧离子空穴,另一方面由于晶体内部应力变化的原因,该晶体冷却后仍保留立方晶体,因此又称它为稳定氧化锆。据上分析,稳定氧化锆在高温下(650℃以上)是氧离子的良好导体。
  氧化锆传感器的原理和优势:
  氧化锆传感器原理是使用氧化锆陶瓷敏感元件测量各种加热炉或排气管中的氧势,并根据化学平衡原理计算相应的氧浓度,以监测和控制炉内的燃烧空气比,以确保产品质量。并且测量元件具有废气排放标准,广泛应用于各类煤燃烧、燃油燃烧、燃气燃烧等炉内气氛控制。它是目前测量燃烧气氛的最佳方式,结构简单。快速响应、易于维护、易于使用、精确测量。氧化锆传感器用于燃烧气氛测量和控制不仅可以稳定和提高产品质量,优势还在于缩短生产周期并节省能源。
  氧化锆传感器是使用稳定的氧化锆陶瓷的氧离子传导特性在650℃或更高的环境中设计的。在一定的温度条件下,如果氧化锆块体陶瓷两侧的气体中存在不同的氧分压(即氧浓度),则氧化锆陶瓷内部会发生一系列反应,并且氧离子迁移。此时,可以通过二氧化锆两侧的引出电极测量稳定的毫伏级信号,我们将其称为氧势。
  氧化锆传感器遵循能斯特方程:其中E是氧化锆传感器输出的氧势(mv),Tk是炉内的绝对温度(K),P1和P2是两侧气体的氧分压,二氧化锆。在实际应用中,将二氧化锆的一侧引入已知氧浓度的气体(通常是空气)中,我们将其称为参考气体。另一方面是要测量的气体,这是我们想要检测的炉子中的气氛。氧化锆传感器输出的信号是氧势信号。通过能斯特方程,我们可以得到氧气分压与炉内气氛中的氧势之间的关系。
  当参考气体是空气时,它可以表示为:其中E是氧化锆传感器输出氧势;Tk是炉内的绝对温度;P02是炉内的氧分压。我们的氧化锆传感器产品配有自加热装置。温度通常保证在700℃,因此TK值基本恒定,因此炉内的氧分压浓度可以通过上式直接测量。在工程应用中,标准气体用于校准氧化锆传感器输出氧势E和氧分压浓度PO2之间的对应关系。对于zui确的、此方法也是最准确的校准方法。

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