氧化锆氧量分析仪的结构

氧化锆氧量分析仪的构成是由氧传感器（包含热电偶、加热器、标准气体导管、接线盒以及外壳壳体）(又称氧探头、氧检测器)、氧分析仪（又称变送器、变送单元、转换器、分析仪）以及防尘装置等组成。

防尘装置由防尘罩和过滤器组成，能防止烟气中的灰尘进入氧化锆锆管内部，使锆管元件免受污染，并能起到缓冲气样作用。

氧化锆管元件是氧探头的核心部件，由它产生氧浓差电势信号。氧化锆管是陶瓷类金属氧化物，使用时必须避免剧烈震动，以免损坏锆管元件。

热电偶是探头内置加热器恒温控制之用，也是测量锅炉、窑炉烟道中被测气体的温度的元件，为氧量计算提供一个温度信号。

加热器的作用是提供氧化锆固体电解质元件正常工作所需的温度，从而使其在被测烟气环境中能正常工作。

来自氧探头的氧电势信号、热偶温度信号经放大送A/D转换电路，与校正系数一起进行数据处理，即可得出氧含量的百分含量。同时，系统可实行氧电势、探头温度、校正系数值的显示，并对锆管的加热电炉进行恒温控制，且辅以断偶、超温保护、热偶反接保护，确保系统可靠工作。

氧化锆氧量分析仪系统组成

系统组成

氧化锆氧量分析仪的构成是由氧传感器(又称氧探头、氧检测器)、氧分析仪（又称变送器、变送单元、转换器、分析仪）以及它们之间的连接电缆等组成。

氧传感器        

传感器装置由金属外壳、测量电池、加热器、热电偶、过滤元件以及电缆接线端子等组成。测量电池本体分为3层：铂(电极)─氧化锆(电解质)─铂(电极)。铂电极是多孔性的。烟道气体通过过滤器或校验气体通过传导管进入测量电池被测气体一侧，而另一侧为参比空气(含氧20.60％)。

两种含氧浓度不同的气体作用在测量电池，便产生一个以对数为规律的电势(两侧的氧浓度差愈大, 电势信号愈大)。毫伏信号经氧分析仪转换成0—10mA或4－20mA标准电流。此电流由氧分析仪接线端子输出。

测量电池的工作温度设置为高于650℃的恒定温度, 为了保持工作温度恒定，用一支Ｋ型热电偶测量电池的工作温度，经氧分析仪内的温度控制器调节加热器的加热电压。

当测量烟气温度高于700℃时，传感器组成中省去加热器和测温热电偶。

氧分析仪

为了使测量电池的工作温度达到700℃，氧分析仪接受传感器中的Ｋ型热电偶输出的温度mV信号，与微处理器预置温度(毫伏)相比较，从而控制电池温度。氧分析仪采用环境温度作为热电偶冷端比较点。

氧分析仪对氧传感器输入的氧mV信号进行放大，然后将放大的电压信号经过 A/D转换器转换为数字信号。根据氧分析仪预先校准或者预置的氧传感器测量电池的特性曲线，微处理器将数字信号转变为相应的氧浓度值并显示在氧分析仪显示屏上，同时，将数字信号转变为线性标准模拟电流信号0—10mA或4－20 mA输出。

氧分析仪在运行中连续不断地进行系统自检，而通过电缆对传感器进行温度控制、过热保护和故障监督。若有故障出现，在分析仪仪显示屏上显示出故障。

氧化锆氧量分析仪的安装与使用维护

氧化锆氧量分析仪的安装与连接方式

1.氧化锆探头的安装可采用水平或垂直方式，垂直安装是比较理想的安装方式。不管采用何种方式，探头采样管引导板的方向应该尽量正对被测气流的方向，在初始安装的时候可以通过了解工艺确定基本方向。很终确定比较好的引导方向，需要在系统通电加热探头以后，旋转采样管方向，使用数字万用表观察输出氧电势的波动情况来确定。

2.氧化锆氧量分析仪安装所用接头为法兰接头。如用户有其它类型的接头，只要安装尺寸相同，符合密封要求也可替代本接头。氧传感器的接头上，按要求需要配装石棉垫压接，以确保密封，否则因为一般炉内为负压，该处法兰接头处漏气会影响测量精度或造成信号波动。

3.氧化锆氧量分析仪的信号引出线很好用屏蔽线，可以消除干扰。很佳方式是使用2根2芯电缆，一根2芯屏蔽电缆接氧电势输出信号，一根2芯KVV控制电缆接探头加热连接端；如果现场条件不具备可直接使用一根4芯KVV电缆连接探头氧电势信号和加热端。

氧化锆氧量分析仪使用和维护

1.连接加热控制：

特别提醒：只有在氧化锆氧量分析仪连接了加热控制以后传感器才能正常工作，冷态下输出的是随机信号，不代表任何意义！HMP氧传感器在接入加热控制以后，在室温条件下既可以开始正常的气氛检测。一般的探头调低就是在室温下，加热探头以后通过对空气的测量，用数字万用表测量此时探头输出毫伏值，此数值就是该探头的低位偏差数值，在显示仪表中需要加入该低位偏差来修正仪表显示的氧浓度。

2.新装或更换氧化锆氧量分析仪时的注意事项：

特别提醒：用户新装或更换氧化锆氧量分析仪时，均应校正氧分析仪的氧浓度显示值。不进行此项工作，更换新的传感器后，氧分析仪检测的氧浓度可能会与实际浓度产生偏差，从而影响生产。

氧化锆氧分析仪

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。