隨著人們環(huán)保節(jié)能意識(shí)的逐步提高，鋼鐵冶金、石油化工、火力發(fā)電廠等大中型企業(yè)紛紛采取提高燃燒效率、降低能耗、減少污染物排放、，保護(hù)環(huán)境是提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。

螺紋安裝氧化鋯傳感器O2S-FR-T2-18C

一般來(lái)說(shuō)，提高燃燒效率的直接途徑是在煙氣分析儀（如煙氣分析儀、燃燒效率測(cè)試儀、氧化鋯氧含量檢測(cè)儀）中連續(xù)監(jiān)測(cè)煙氣成分，然后分析煙氣中的O2含量和CO含量，調(diào)整助燃空氣和燃料的流量，并確定更好的空氣消耗系數(shù)。因此，作為提高燃燒效率的工業(yè)工具，氧傳感器的響應(yīng)時(shí)間和測(cè)量精度成為關(guān)鍵性能指標(biāo)。氧化鋯氧傳感器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)時(shí)間短、測(cè)量范圍寬（從PPM到百分比）、工作溫度高（600℃-1200℃）和維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電力、汽車(chē)等領(lǐng)域。

氧化鋯氧氣傳感器原理

  下圖是用氧探頭測(cè)量氧氣的示意圖。多孔鉑（Pt）電極燒結(jié)在氧化鋯電解液（通常是氧化鋯管）的兩側(cè)。在一定溫度下，當(dāng)電解液兩側(cè)的氧濃度不同時(shí)，高濃度側(cè)（空氣）的氧分子吸附在鉑電極上，并與電子結(jié)合形成氧離子，使電極帶正電荷。然后，氧離子通過(guò)電解質(zhì)中的氧離子空位遷移到低氧濃度側(cè)的鉑電極，釋放電子并將其轉(zhuǎn)化為氧分子，使電極帶負(fù)電。

氧化鋯氧傳感器

這會(huì)在兩個(gè)電極之間產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢(shì)。氧化鋯電解液、鉑電極和兩側(cè)氧濃度不同的氣體構(gòu)成氧探針，稱為氧化鋯濃度差電池。然后，通過(guò)測(cè)量氣體溫度和輸出電動(dòng)勢(shì)，可以通過(guò)nengst方程計(jì)算氧分壓（濃度），這是氧化鋯氧傳感器的基本檢測(cè)原理。

氧化鋯氧傳感器的常見(jiàn)類型

目前常用的氧化鋯氧O2傳感器包括檢測(cè)探頭和直接插入式氧探頭。

探測(cè)器探頭

取樣方法是通過(guò)導(dǎo)管將被測(cè)氣體引入氧化鋯中，然后通過(guò)加熱元件將氧化鋯加熱至工作溫度（750℃以上）。氧化鋯通常為管狀，電極為多孔鉑。它的優(yōu)點(diǎn)是不受被測(cè)氣體溫度的影響，并且可以通過(guò)在不同溫度下使用不同的導(dǎo)流板來(lái)檢測(cè)氣體的氧含量。

這種靈活性用于許多工業(yè)在線檢測(cè)。它的缺點(diǎn)是反應(yīng)慢；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易影響檢測(cè)精度；被測(cè)氣體中雜質(zhì)較多時(shí)，取樣管容易堵塞；多孔鉑電極易被硫和砷腐蝕或被細(xì)粉塵堵塞等。當(dāng)被測(cè)氣體溫度較低（0-650℃），或被測(cè)氣體清潔時(shí)，適合使用這種檢測(cè)方法，如制氮機(jī)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)氧濃度。

氧化鋯氧氣傳感器O2S-FR-T2-18BM-C-D485

直插型氧探頭

直接插入法是將氧化鋯直接插入高溫測(cè)量的氣體中，直接檢測(cè)氣體中的氧含量。它利用被測(cè)氣體的高溫使氧化鋯達(dá)到其工作溫度，而不需要額外的加熱器。

接插入式氧探頭的關(guān)鍵技術(shù)是陶瓷材料與電極的高溫密封。由于需要將氧化鋯直接插入檢測(cè)氣體中，因此要求氧氣探針的長(zhǎng)度相對(duì)較高。有效長(zhǎng)度約為500mm~1000mm，特殊環(huán)境長(zhǎng)度可達(dá)1500mm，對(duì)檢測(cè)精度、工作穩(wěn)定性和使用壽命要求較高。因此，傳統(tǒng)的氧化鋯氧探頭與直接插入式氧探頭很難采用全氧化鋯管狀結(jié)構(gòu)，且大多采用技術(shù)要求高的氧化鋯與氧化鋁管連接結(jié)構(gòu)。密封性能是氧化鋯氧探頭的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，世界上先進(jìn)的連接方式是將氧化鋯和氧化鋁管焊接在一起。

       與取樣模式檢測(cè)法相比，直接插入法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：氧化鋯直接與氣體接觸；檢測(cè)精度高；反應(yīng)速度快，維護(hù)量小。

法蘭安裝帶顯示氧氣檢測(cè)儀

小結(jié)

       氧含量的調(diào)節(jié)是監(jiān)測(cè)燃燒狀況、提高燃燒效率的有力手段，對(duì)傳感器的測(cè)量精度和時(shí)間提出了一定的要求。氧化鋯是一種固體電解質(zhì)，用于在氧傳感器中傳輸導(dǎo)電離子。目前，氧化鋯氧傳感器有兩種：探測(cè)型和直接插入型。直接插入式探頭因其與被測(cè)氣體直接接觸、測(cè)量精度高、反應(yīng)時(shí)間快而得到廣泛應(yīng)用。