文档介绍：氧化锆氧传感器的原理及应用
2009-2-27 10:30:57 来源：互联网点击：点击:35
第一部分氧化锆氧传感器工作原理
一、产品简介：
氧化锆氧传感器是利用氧化锆陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由
化学平衡原理
计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空然比，保证产品质量及尾气排放达标的测
量元件，广泛
应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。它是目前最佳的燃烧气氛测量方式，
具有结构简
单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和
控制既能稳定
和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源。
二、氧传感器工作原理：
氧传感器是利用稳定的二氧化锆陶瓷在 650℃以上的环境中产生的氧离子导电特性而
设计的。在一定
的温度条件下，如果在二氧化锆块状陶瓷两侧的气体中分别存在着不同的氧分压 (即氧浓度)
时，二氧化锆
陶瓷内部将产生一系列的反应，和氧离子的迁移。这时通过二氧化锆两侧的引出电极，可测
到稳定的毫伏
级信号，我们称之为氧电势。它服从能斯特 (Nernst)方程：式中 E 为氧传感器输出的氧电势
(mv)，Tk 为炉
内的绝对温度（ K）， P1 和 P2 分别为二氧化锆两侧气体的氧分压。实际应用时，将二氧化
锆的一侧通入已
知氧浓度的气本（通常为空气），我们称之为参比气。另一侧则是被测气体，就是我们要检
测的炉内的气
氛，详见图 1。氧传感器输出的信号就是氧电势信号，通过能斯特方程我们就可以得到被测
炉气氛中的氧
分压和氧电势的关系。参比气为空气时，可表示为：式中 E 为氧传感器输出氧电势；Tk 为
炉内的绝对温度
；P02 为炉内的氧分压。我们的氧传感器产品带有自加热装置，一般温度保证在 700℃，这
样 TK 数值基本是
恒定的，从而通过上式可以直接测量出炉内氧分压浓度。工程应用中采用标准气体来标定
氧传感器输出
氧电势 E 和氧分压浓度 PO2 的对应关系，这种方法也是目前公认的最准确、最直接的标定
方法。
第二部分 HMP 系列氧传感器
一．HMP 氧传感器基本结构：
HMP 氧传感器的核心部件采用进口氧化锆氧传感器（详见图 2），该氧化锆氧传感器自
带智能加热装置
，提供稳压恒定控制信号即可快速达到使用温度，并保证传感器在该恒定温度下连续、稳定
工作。安装该
探头需要调整引导板方向，尽量使引导板正对气流方向，这样才能形成对检测气氛的气体自
导流。进口氧
化锆氧传感器典型性能特性如下：零点误差：￡± ；交流电阻（1500 赫兹）：（ 700℃）
￡100 千
欧；（ 1100℃）￡ 5 千欧。响应时间（700-1300℃）：￡ 1 秒
二．HMP 氧