氧化鋯氧量分析儀是一種基于固體電解質(zhì)濃差電池原理的在線氧含量分析儀器，廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、建材等行業(yè)的燃燒過程監(jiān)控與煙氣分析。該儀器由氧化鋯氧量檢測(cè)器（俗稱氧探頭）和氧量變送器兩大部分組成。

測(cè)氧原理的數(shù)學(xué)描述

氧化鋯氧量分析儀的核心傳感器采用氧化鋯固體電解質(zhì)材料。在高溫條件下，氧化鋯電解質(zhì)兩側(cè)的氧濃度差會(huì)產(chǎn)生氧濃差電動(dòng)勢(shì)。這一現(xiàn)象可以用能斯特方程定量描述。具體而言，當(dāng)氧化鋯管兩側(cè)分別通入?yún)⒈葰怏w（通常為空氣，氧含量20.95%）和被測(cè)氣體時(shí)，由于兩側(cè)氧分壓不同，氧離子從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)遷移，在兩鉑電極之間產(chǎn)生電勢(shì)差。該電勢(shì)差的大小與兩側(cè)氧濃度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系。分析儀通過采集該電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，結(jié)合參比氣體的氧濃度數(shù)據(jù)，即可計(jì)算出被測(cè)氣體中的氧含量。

儀器結(jié)構(gòu)與技術(shù)指標(biāo)

氧化鋯氧量分析儀的系統(tǒng)配置一般包含檢測(cè)器和轉(zhuǎn)換器兩個(gè)主要部分。檢測(cè)器由防塵裝置、高溫密封墊、氧化鋯管、加熱爐、熱電偶、氣體導(dǎo)管、接線盒及殼體等部件組成，采用全封閉型結(jié)構(gòu)。在檢測(cè)器的核心元件——氧化鋯濃差電池上，部分產(chǎn)品采用納米材料和特殊的生產(chǎn)工藝，在電極涂層中添加抑制電極老化的添加劑，以提高測(cè)量探頭的精度和使用壽命。

技術(shù)指標(biāo)方面，氧化鋯氧量分析儀的測(cè)量范圍通常為0至25%O?。測(cè)量精度一般為±2%。響應(yīng)時(shí)間通常不大于5秒（達(dá)到90%測(cè)量值）。溫度控制精度可達(dá)700±1℃。儀器可顯示氧濃度、氧勢(shì)（mV）、爐溫（℃）、加熱電壓（V）等參數(shù)。輸出信號(hào)方面，提供0-10mA或4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出，可與DCS集散控制系統(tǒng)配合使用。

使用條件與自診斷功能

氧化鋯氧量分析儀對(duì)使用環(huán)境有一定要求。信號(hào)轉(zhuǎn)換器的工作環(huán)境溫度一般為0至50℃，環(huán)境濕度不大于90%。安裝環(huán)境應(yīng)無易燃、易爆和強(qiáng)腐蝕性氣體，并保持通風(fēng)良好。供電電壓為220V AC±10%，功率消耗約150W。

部分氧化鋯氧量分析儀配備了自診斷功能。自診斷內(nèi)容涵蓋氧量上限、氧量下限、溫度異常（高溫/低溫/升溫過快/升溫停止）、氧勢(shì)異常及熱電偶斷偶等多種故障類別。這一功能有助于操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，減少非計(jì)劃停機(jī)的發(fā)生。