氧傳感器的測(cè)氧方法是在氧化鋯電解質(zhì)(ZrO2)管的兩側(cè)面分別燒結(jié)上多孔鉑(Pt)電極,在一定溫度下,當(dāng)電解質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí),高濃度一側(cè)(Ⅱ側(cè)Pref)的氧分子被吸附在鉑電極上與電子(4e)結(jié)合形成氧離子O2-,使該電極帶正電,氧離子通過電解質(zhì)中的氧離子空位遷移到氧濃度低的一側(cè)(Ⅰ側(cè)PO2)的Pt電極上放出電子,轉(zhuǎn)化成氧分子,使該電極帶負(fù)電。FC氧探頭 quicksliver傳感器 熱處理備件
這樣在兩個(gè)電極間便產(chǎn)生了一定的電動(dòng)勢(shì),氧化鋯電解質(zhì)、Pt電極及兩側(cè)不同氧濃度的氣體組成了氧探頭即所謂氧化鋯濃差電池。這種電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原動(dòng)力是兩側(cè)電極上氧的化學(xué)位之差。在氧探頭中,高濃度一側(cè)氣體用已知氧濃度( Pref)的氣體作為參比氣,如用空氣,則Pref= 20.6%。通過計(jì)算和常數(shù)項(xiàng)合并。則得參比氣為空氣的能斯特公式如下 FC氧探頭 quicksliver傳感器 熱處理備件
e=0. 215t lg0.2095/pO2
可見,通過測(cè)量氧探頭的輸出電動(dòng)勢(shì)E和被測(cè)氣體的熱力學(xué)溫度T,即可計(jì)算出氣體的氧分壓(濃度)PO2。實(shí)際應(yīng)用中,檢測(cè)氣體氧電勢(shì)及溫度后,基于能斯特公式構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,便能準(zhǔn)確推算出被測(cè)氣體的氧含量(百分比),此即氧化鋯氧探頭的核心檢測(cè)原理
。
直插式檢測(cè)將氧化鋯探頭直接插入高溫被測(cè)氣體,實(shí)時(shí)測(cè)量氣體氧含量。該方式適用于700~1150℃的氣體環(huán)境(特殊結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展至1400℃),利用氣體自身熱量使氧化鋯達(dá)到工作溫度,無需額外加熱器。其技術(shù)難點(diǎn)在于陶瓷材料的高溫密封與電極設(shè)計(jì)。