氧氣分析儀是一種工業(yè)在線過程分析儀，不僅廣泛用于加熱爐、化學(xué)反應(yīng)容器、地下井、工業(yè)制氮等氣體混合物中氧氣濃度的檢測(cè)。，也可用于鍋爐水和污水處理廠排放水中溶解氧的檢測(cè)。那么氧氣分析儀的測(cè)量原理是什么呢？接下來，邊肖將為您詳細(xì)介紹。原理是利用煙氣成分中氧氣磁化率的物理特性來測(cè)量煙氣中的氧氣含量。氧氣是順磁性氣體(能被磁場(chǎng)吸引的氣體稱為順磁性氣體)，在不均勻的磁場(chǎng)中被吸引，流向磁場(chǎng)強(qiáng)的地方。這個(gè)地方有電熱絲，使氧氣溫度升高，磁化率降低，從而磁引力減小，后面磁化率較高的未加熱的氧分子推擠放出磁場(chǎng)，從而造成“熱磁對(duì)流"或“磁風(fēng)"現(xiàn)象。在一定的氣樣壓力、溫度和流量下，可以通過測(cè)量磁風(fēng)來測(cè)量氣樣中的氧含量。
由于熱敏元件(鉑絲)既作為不平衡橋兩橋臂的電阻，又作為加熱電阻絲，在磁風(fēng)的作用下出現(xiàn)溫度梯度，即入口側(cè)橋臂溫度低于出口側(cè)橋臂溫度。不平衡電橋會(huì)隨著氣體樣品中氧含量的不同而輸出相應(yīng)的電壓值。(2)氧化鋯傳感器氧分析儀氧化鋯(ZrO2)是一種陶瓷，也是一種具有離子導(dǎo)電性的固體。室溫下為單斜晶體，當(dāng)溫度升至1150℃時(shí)，晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄w，體積收縮約7%。當(dāng)溫度降低時(shí)，它又變成單斜晶體。如果反復(fù)加熱和冷卻，ZrO2會(huì)破裂。因此，純ZrO2不能用作測(cè)量元素。如果在ZrO _ 2中加入一定量的氧化鈣(CaO)或氧化釔(Y2O3)作為穩(wěn)定劑，那么經(jīng)過高溫焙燒后，它將成為一種穩(wěn)定的氧化鋯材料。此時(shí)四價(jià)鋯會(huì)被二價(jià)鈣或三價(jià)釔取代，同時(shí)產(chǎn)生氧離子空穴，所以ZrO _ 2屬于陰離子型固體電解質(zhì)。ZrO2主要通過空穴的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)電。當(dāng)溫度達(dá)到600℃以上時(shí)，ZrO2成為良好的氧離子導(dǎo)體。
鉑電極燒結(jié)在氧化鋯電解質(zhì)的兩側(cè)。當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的氧分壓不同時(shí)，氧分壓高的一側(cè)的氧以離子的形式向氧分壓低的一側(cè)遷移。結(jié)果，氧分壓高的一側(cè)的鉑電極失去電子表觀正電荷，而氧分壓低的一側(cè)的鉑電極獲得電子表觀負(fù)電荷，從而在兩個(gè)鉑電極之間產(chǎn)生氧濃差電勢(shì)。這個(gè)電勢(shì)只與溫度不變時(shí)兩側(cè)氣體中氧含量的差異(氧濃度差)有關(guān)。如果一側(cè)的氧含量已知(例如空氣中的氧含量不變)，那么另一側(cè)的氧含量(例如煙氣中的氧含量)就可以用氧濃度勢(shì)來表示。通過測(cè)量氧濃度勢(shì)，可以知道煙氣中的氧含量。(3)燃料電池氧分析儀燃料電池氧分析儀采用全密封的燃料電池氧傳感器，是目前國際上的氧測(cè)量方法之一。燃料電池氧傳感器由浸入KOH溶液中的高活性氧電極和鉛電極組成。在陰極，氧被還原成氫氧根離子，而在陽極，鉛被氧化。KOH溶液通過高分子膜與外界隔開，樣氣不直接進(jìn)入傳感器，因此溶液和引線電極不需要定期清洗或更換。樣氣中的氧分子通過聚合物膜擴(kuò)散到氧電極中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的電流取決于擴(kuò)散到氧電極中的氧分子數(shù)量，氧的擴(kuò)散速率與樣氣中的氧含量成正比。因此，傳感器的輸出信號(hào)只與樣氣中的氧含量有關(guān)，而與通過傳感器的氣體總量無關(guān)。通過外電路的連接，反應(yīng)中的電荷轉(zhuǎn)移，即電流，與參與反應(yīng)的氧成正比。用這種方法測(cè)量氧可以不受被測(cè)氣體中還原性氣體的影響，省去了許多樣氣處理系統(tǒng)。與舊的“金網(wǎng)-鉛"原電池相比，它的氧氣測(cè)量速度更快，并且不需要長(zhǎng)時(shí)間的啟動(dòng)吹掃過程?！敖鹁W(wǎng)-鉛"原電池的樣氣直接進(jìn)入溶液，導(dǎo)致儀器維護(hù)量大。而燃料電池樣氣不直接進(jìn)入溶液，傳感器可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠地工作。事實(shí)上，燃料電池氧傳感器是免維護(hù)的。(4)電化學(xué)氧氣分析儀 a化學(xué)氣體分析儀。它根據(jù)化學(xué)反應(yīng)引起的離子數(shù)量或電流的變化來測(cè)量氣體成分。為了提高選擇性，防止測(cè)量電極表面被污染，保持電解液的性能，一般采用隔膜結(jié)構(gòu)。
常用的電化學(xué)分析儀有恒電位電解式和原電池式。恒電位電解分析儀的工作原理是在電極上施加特定的電位，被測(cè)氣體會(huì)在電極表面電解。只要測(cè)量施加在電極上的電位，就可以確定被測(cè)氣體的具體電解電位，從而使儀器具有選擇和識(shí)別被測(cè)氣體的能力。原電池分析儀對(duì)通過隔膜擴(kuò)散到電解液中的待測(cè)氣體進(jìn)行電解，并測(cè)量形成的電解電流以確定待測(cè)氣體的濃度。通過選擇不同的電極材料和電解質(zhì)來改變電極表面的內(nèi)部電壓，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同電解電位氣體的選擇性。
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