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发表于 2007-8-13 17:16:07
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氧探头工作原理
氧探头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.实际应用时,将二氧化锆的一侧通入已知氧浓度的气体(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,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E=0.0215*T*Ln(P1/P2),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.
因此参比气就是一种已知氧含量的气体,用空气是因为工业应用中这最简单,一般空气含氧量为
20.9%比较稳定.但也有可能在不同的海拔高度和环境条件下会有变化,但不会很大,这也是氧探头需要标定的原因之一.当然一般情况下这种偏差被忽略不记了.
实际上在热处理氧探头使用中,参比气的供给量理论上只需要能补偿氧化锆在工作中消耗迁移的氧离子的数量就足够了,这个量很小,而且短时的停止供应不应该对探头输出造成影响,但实际应用中有些分体结构的氧探头由于结构本身的缺陷,会有泄露,,这样就需要保证一定流量的参比气才能正常工作.
参比气最好用专用气泵,不要使用减压后的压缩空气,因为探头内部结构比较精密,即使经过减压去水的压缩气也难免含有杂质,会有可能堵塞探头内部气路造成探头失效. |
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