氧化锆氧傳感器(qì)工作原理
一、産品(pǐn)簡介：
氧化锆氧傳(chuan)感器是利用氧化(huà)锆陶瓷敏感元件(jian)測量各類加熱㊙️爐(lu)或排氣管道中的(de)氧電勢，由化學平(ping)衡原☁️理計🈲算出對(dui)應的氧㊙️濃度，達到(dao)監測和控制爐内(nèi)燃燒空然比，保證(zheng)産品質量及尾氣(qi)排放達标的測量(liang)元件，廣泛應用于(yu)各類煤燃燒、油燃(ran)燒、氣燃燒🌈等爐體(ti)的氣氛控制。它是(shì)目前最佳的燃燒(shāo)氣氛測‼️量方式，具(jù)有💞結構簡單、響應(yīng)迅速、維護容易、使(shǐ)用方☂️便、測量精度(dù)好等優點。運用該(gai)傳感器進行燃燒(shāo)氣氛📱測量和控制(zhi)既能🐉穩定和提高(gāo)産品質量，又可縮(suō)短生産周期，節約(yue)能源。
二、氧傳感器(qi)工作原理：
氧傳感(gǎn)器是利用穩定的(de)二氧化锆陶瓷在(zài)650℃以上的環境中🔞産(chǎn)生🐆的氧離子導電(dian)特性而設計的。在(zai)一定的溫度條件(jiàn)下，如果在二氧化(huà)锆塊狀陶瓷兩側(ce)的氣體中分别存(cún)在着不同的氧分(fen)壓(即氧濃度)時，二(èr)氧化锆陶瓷内部(bù)将🔞産生一系列的(de)反應☁️，和氧離子的(de)遷移。這時通過二(èr)氧化锆兩側的引(yin)出電極，可測❗到穩(wen)定的毫伏級信号(hào)，我們稱🚶之爲氧電(dian)勢。它服從能斯特(te)(Nernst)方程：式中⁉️E爲氧傳(chuan)感器輸出的氧電(dian)勢(mv)，Tk爲爐内的溫度(dù)（K），P1和P2分别爲二氧化(huà)锆兩側氣體的氧(yang)分壓🌐。實際應用🈲時(shí)，将二氧化锆的一(yi)側通入已知氧✂️濃(nong)度📞的氣本（通常爲(wei)空氣），我們稱之爲(wèi)參比氣。另一側則(zé)是被測氣體，就是(shi)我們要檢測的爐(lú)内的氣氛，詳見✏️圖(tu)1。氧傳感器輸出的(de)信号就是氧電勢(shi)信号，通過能📱斯特(tè)方程💃🏻我們就可以(yi)得到被測爐氣氛(fēn)🔱中的氧分壓和氧(yǎng)電勢的關系。參比(bǐ)氣爲空氣時，可表(biǎo)示爲：式中E爲氧傳(chuan)感器輸出🚶‍♀️氧電勢(shi)；Tk爲🏃爐内的絕對溫(wen)度；P02爲爐内的氧分(fen)壓。我們的氧傳感(gan)器産品帶有自加(jia)熱裝置，一般溫❄️度(du)保證在700℃，這👌樣TK數值(zhi)基本是恒定的，從(cong)㊙️而通過上式可以(yǐ)直接測量出爐内(nèi)氧分壓濃度。

第二(èr)部分 HMP系列氧傳感(gǎn)器
一．HMP氧傳感器基(ji)本結構：
HMP氧傳感器(qì)的核心部件采用(yòng)進口氧化锆氧傳(chuán)感器（詳見圖2），該氧(yang)化锆氧傳感器自(zì)帶智能加熱裝置(zhi)，提💘供穩壓恒定控(kong)制信号即可快速(sù)達到使用溫度，并(bing)保證傳感器在該(gai)恒定溫度下連續(xu)、穩定工作。安裝該(gāi)探頭需要調整引(yin)導闆方向，盡量使(shi)引導闆正對🚶氣流(liu)方向，這♋樣才能形(xing)成對檢測氣氛的(de)氣體自導🌈流。進口(kou)氧化锆氧傳感器(qì)典型性能特性如(rú)下：零點誤差：￡±0.2mv ；交流(liú)🔴電阻（1500赫茲）：（700℃）￡100 千歐；（1100℃）￡ 5 千(qian)歐。響應時間（700-1300℃）：￡1秒
二(èr)．HMP氧傳感器采樣、維(wei)護方式：　　
氧傳感器(qì)采用氣氛自導流(liu)方式，導入被檢測(ce)氣氛，考慮🏒工程現(xiàn)場的環境因數，設(shè)計有吹掃清除通(tong)道，可方便地對采(cai)樣引導管道進行(hang)吹掃工作，以避免(mian)爐内或管道内🥰的(de)灰塵、煤灰、油雜質(zhì)等等堵塞采樣管(guan)，請參考圖3。
三．技術(shu)性能：
使用溫度：室(shi)溫～1100℃； 氧電勢顯示範(fàn)圍：－50～1240mV；氧電勢輸出精(jing)度：±0.5mV； 響應時間：≤1秒；正(zhèng)常使用使用壽命(mìng)：≥18個月。　　

第三部分 氧(yǎng)傳感器的安裝
合(he)理的安裝是保證(zheng)氧傳感器可靠運(yun)行的關鍵，許多使(shi)用問題均由于氧(yǎng)傳感器安裝不當(dāng)造成的，希👣望用戶(hù)一❗定要㊙️特别注意(yi)這一點，安裝氧傳(chuán)感器請盡量考慮(lǜ)氧傳感器的安裝(zhuāng)要求：
一、采樣測量(liang)點：
确定測量點是(shi)首要的工作。應遵(zūn)循如下幾項原則(zé)：
（1） 選擇的測量點要(yao)求能正确反映所(suo)需要的爐内氣🐅氛(fēn)，以保證氧傳感器(qi) 輸出信号的真實(shí)性，盡量避開回風(feng)死角；
（2） 測量點不可(kě)太靠近燃燒點或(huo)噴頭等部位，這些(xiē)部位🌈氣氛處💁于劇(jù)烈反應中，會造成(cheng)氧傳感器檢測值(zhí)劇烈波動失真；也(ye)不😘要過于靠近風(fēng)機等産氣設備🔱，以(yi)免電機的震動沖(chòng)刷損壞傳感器；
（3） 避(bì)免放在可能碰撞(zhuang)的位置，以免碰撞(zhuàng)損壞探頭，保證傳(chuán)感器的安全；
二．氧(yǎng)傳感器的安裝、連(lián)接方式：
（1）HMP氧探頭的(de)安裝可采用水平(ping)或垂直方式，垂直(zhí)安裝是比較理想(xiǎng)的安裝方式。不管(guǎn)采用何種方式，探(tan)頭采樣管引導闆(pǎn)📐的方向應該盡量(liang)正對被測氣流的(de)方向，在初始安裝(zhuāng)的時候可以通過(guo)了💃🏻解工藝确定基(jī)本方向。最終确定(dìng)比較好的🔴引導方(fāng)向，需要在系統通(tong)電加熱探頭以後(hou)，旋轉采樣管方向(xiang)，使用數字♍萬用表(biǎo)觀察🔞輸出氧電勢(shi)的波🥵動情況來确(què)定。
（2） 氧傳感器安裝(zhuāng)所用接頭爲專用(yòng)法蘭接頭。如用戶(hù)有其它♻️類型的接(jie)頭，隻要安裝尺寸(cùn)相同，符合密封要(yao)求也可替代本接(jiē)頭。氧傳感器的專(zhuān)用接頭上，按要求(qiú)需要配裝石棉墊(niàn)壓接，以确保密封(feng)，否則因爲👄一般爐(lú)内爲負壓，該處法(fǎ)蘭接頭處漏氣會(hui)影響測量精度或(huò)造♍成信号波動。
（3）氧(yǎng)傳感器的信号引(yin)出線用屏蔽線，可(kě)以消除幹擾。使用(yòng)💘2根2芯電纜，一根2芯(xīn)屏蔽電纜接氧電(diàn)勢輸出信号，一根(gēn)2芯KVV控制電纜⭕接探(tan)頭加熱連接端；如(ru)果現場條件不具(jù)備可直接使用一(yī)根4芯KVV電纜連接探(tàn)頭氧電勢信号✌️和(hé)加熱端。航空插頭(tóu)焊腳說明如下（見(jiàn)圖4）：1． 加熱控制信💘号(hào)連接探頭♈航插1、2腳(jiao)，我們已經引出紅(hóng)✏️、黃兩種顔色🏃‍♂️線，控(kong)制線可直接焊接(jiē)連接；2． 探頭測量氧(yang)電勢輸出信号連(lián)接3、4腳，注意該毫伏(fú)信号連接的❌正、負(fu)極，4腳白色線爲正(zhèng)、3腳黑色線爲負，信(xin)号線也可直接與(yǔ)引出線對焊連接(jie)。（4）HMP氧探☎️頭的标氣口(kǒu)一般檢㊙️測的時候(hou)封閉，隻是在标定(ding)氣體的時候使用(yòng)；吹掃🏃‍♂️氣口連接氣(qì)泵或者壓縮空㊙️氣(qì)管路，吹掃口進氣(qì)一般用一個電磁(cí)閥等閥門控制，一(yī)定周期開啓一次(cì)🐆，通入氣體吹掃采(cai)樣管，探頭正常檢(jian)測時閥門關閉❌，不(bu)能有其他氣體進(jin)入采樣管。在此特(te)别說明一點，使用(yòng)廠方的壓縮空⭕氣(qì)吹掃探🌈頭必須保(bǎo)證壓縮空氣中☂️不(bú)含有水份，即對所(suǒ)采用的壓縮空💋氣(qì)必須進⁉️行氣水分(fen)離處理。
　
第四部分(fèn) HMP氧傳感器的使用(yòng)和維護
一．連接加(jia)熱控制：
特别提醒(xing)：隻有在氧傳感器(qì)連接了加熱控制(zhi)以後傳感器才能(neng)正常工作，冷态下(xia)輸出的是随機信(xin)号，不代♻️表任💃何意(yì)義！HMP氧傳感器在接(jiē)入加熱控制以後(hòu)，在室溫條件下既(ji)可以🍓開始正常的(de)氣氛檢測。一般的(de)探頭調零就是在(zài)室溫下，加熱探頭(tou)以後通過對空氣(qi)的測量，用數字萬(wan)用表測量此時探(tàn)頭輸出毫伏值，此(ci)數值就🌈是該探頭(tou)的零位偏差數值(zhí)，在顯示儀表中需(xu)👄要加入該零位偏(piān)差來修正儀表顯(xiǎn)示的氧濃度。
二．新(xin)裝或更換氧傳感(gan)器時的注意事項(xiàng)：
特别提醒：用戶新(xin)裝或更換氧傳感(gǎn)器時，均應校正氧(yǎng)分析儀的⛹🏻‍♀️氧濃度(dù)顯示值。不進行此(ci)項工作，更換新的(de)傳感💚器後，氧分析(xi)儀🙇‍♀️檢測的氧濃度(dù)可能會與實際濃(nong)度産生偏差，從而(ér)影響生産。
氧濃度(du)的修正原理及方(fāng)法：
HMP氧傳感器直接(jie)測量輸出的是被(bei)測氣氛的濃度與(yu)标準空氣差電勢(shi)數值，我們稱爲氧(yǎng)電勢，該電勢數值(zhí)在☔零點（即空氣測(cè)量）時不同的探頭(tou)起始輸出電勢就(jiu)存在偏差，而輸出(chu)🚶‍♀️電勢經🌐過模型轉(zhuǎn)換輸出氧濃度時(shi)也❓可能存在誤差(cha)，因此在氧分析儀(yí)中對探頭信号進(jìn)行标定修正就是(shi)很必要的工作，否(fou)則顯🔞示氧濃度與(yǔ)實🛀🏻際被測氣氛的(de)氧濃度就會存在(zai)較大偏差，滿足不(bú)了現場生産的需(xu)要，甚至誤導控制(zhi)☁️影響生産。
修正參(cān)數時可以參考最(zuì)後附表提供的理(lǐ)論數值（該表爲純(chun)理✉️論計算數值，工(gong)程應考慮偏差），對(dui)應工程實際對測(ce)量系統進行相應(yīng)調校。具體的修正(zhèng)一🏃🏻‍♂️般通過标準氣(qi)體标定進行，方法(fa)是将計量核定确(què)認的标準㊙️氣體通(tōng)過标氣口通入探(tàn)頭，測量此時輸🐅出(chū)氧電勢及💚儀表顯(xiǎn)示氧濃度，儀表顯(xian)示氧濃度應⁉️該與(yǔ)标準氣體濃度相(xiang)同，存在偏差則修(xiū)正儀表線性參數(shu)；标準計量要求最(zui)少使用三😍種不同(tong)标準氣🔞體标定系(xi)統，這樣經過三次(cì)标定重複🚶‍♀️修正好(hǎo)系統線性，保證系(xi)統正常工🔴作。　　
三．積(jī)塵對氧傳感器的(de)影響及吹掃清除(chú)方法：
由于氧傳感(gǎn)器是長期在線檢(jiǎn)測測量的器件，鍋(guo)爐等設🌏備（尤其是(shì)煤燃燒爐或者燒(shāo)粉窯爐等）産生的(de)粉塵會堵塞導氣(qi)采樣管道，造成測(ce)量的氣氛數值失(shi)真甚至無法測量(liang)氣氛，此時🈲必須定(dìng)期對采樣管中的(de)積塵🆚進行吹掃處(chu)理，吹掃時間的長(zhang)短視積灰程度确(que)定，這種吹掃方法(fa)要求氧分析儀具(ju)有相應功能或者(zhě)配套⛹🏻‍♀️使用氧傳感(gan)器的維護裝置，如(ru)果用💰戶沒有這些(xiē)裝置隻能安裝手(shou)動閥門控制壓縮(suo)空氣或氣泵定期(qi)通入吹掃氣口對(dui)探頭進⛱️行除塵工(gong)作，但此時必須注(zhù)意以下情況：
（1）由于(yu)在吹掃的過程中(zhōng)，氧傳感器的氧電(dian)勢會下降☂️，最低✂️有(yǒu)可⭐能會降到1、2mv，這時(shi)檢測的氧電勢不(bu)代表爐内的‼️氣氛(fēn)👣，此點必須要注意(yì)；
（2）吹掃空氣的流量(liàng)要保證能夠去除(chu)積灰，吹掃過程中(zhōng)可注🏒意氧傳感器(qì)的氧電勢輸出值(zhi)，如果氧電勢值始(shi)終沒🔴有下降，表🍓明(ming)空氣流量太小，積(jī)塵沒有清理，應予(yu)以調節或者檢查(chá)吹掃🌈管道，可✔️能吹(chuī)掃管道已經堵死(sǐ)🙇🏻；
（3）吹掃口的通道是(shi)與爐内直接相通(tōng)的，每次在吹掃✍️完(wán)🏃🏻‍♂️畢後，應關閉閥門(men)堵死吹掃孔，防止(zhi)因爐内負壓🔴空氣(qì)進入，影響🛀氧傳感(gǎn)器⛱️的檢測；
由于燒(shāo)碳黑工作在現場(chang)環境下較爲複雜(zá)，容易産生人爲🌍誤(wù)操作。爲了提高碳(tàn)勢傳感器檢測的(de)準确性和使用壽(shou)命，降低人爲⛱️操作(zuò)失誤，建議最好采(cǎi)用🐉我公司生産的(de)專門爲我公司氧(yang)傳感器設計的HM-OS系(xi)🎯列氧分析系統，該(gāi)系統儀表可以提(ti)供定期吹掃功能(néng)，控制電磁💜閥定期(qi)通斷吹掃（詳細情(qíng)況請參見有關資(zī)料或向我公司咨(zī)詢）。
特别提醒：在分(fen)析氧傳感器的好(hǎo)壞時應将其視爲(wèi)一🎯個單獨的檢測(ce)部件。在檢測氧傳(chuán)感器的氧電勢時(shi)應💃🏻把與氧傳感器(qi)連接的所有導線(xian)斷開，用高内阻的(de)數字表在♊氧傳感(gǎn)器的輸出端直接(jiē)檢測氧電勢。通過(guo)檢測氧電勢，與正(zheng)常使⭕用時的數值(zhi)相比較💰。

四．确保氧(yang)傳感器在保質期(qi)内正常地爲您工(gong)作：
氧傳感器是一(yī)種很精密的檢測(cè)裝置，它的核心部(bù)件爲陶瓷，而且長(zhǎng)期在線工作，正确(què)地使用和精心的(de)維護對保證氧傳(chuán)感器正常工作是(shì)非常必要的。用戶(hu)應按照本說明書(shū)的要求嚴格安裝(zhuang)，正确使用和維護(hù)氧傳感器。如果氧(yǎng)傳感器出現故障(zhang)，用戶無法自行解(jiě)決時，請立即與我(wo)們聯系，我們将與(yu)您共同分析故障(zhàng)原因，及時予以維(wéi)修。禁止用戶自行(háng)拆開氧傳感器，否(fou)則會造成無法修(xiu)複的損壞，并将使(shǐ)保質期失效。

五．氧(yang)傳感器的保修：
本(ben)公司對所有本公(gōng)司銷售的氧傳感(gǎn)器均有一年免費(fei)保修期，對于符合(he)保修條件的傳感(gǎn)器我們均予以免(miǎn)費維修。對于因用(yong)戶沒有按照本說(shuō)明書的要求安裝(zhuāng)、使用和維護而造(zào)成損壞的傳感器(qì)，本公司不承擔保(bǎo)修義務，隻負責有(you)償維修，視具體情(qing)況🆚收取維修費用(yong)。

對于出現以下故(gu)障的傳感器，本公(gōng)司将不負責免費(fèi)保修：
1． 因安裝不當(dāng)、疏于維護或設備(bei)故障，造成傳感器(qi)嚴💘重積碳，無法通(tong)過正常燒碳黑恢(hui)複的傳感器。
2． 沒有(you)按照說明書的要(yào)求安裝，造成外電(dian)極管變形、腐蝕的(de)傳📱感📐器。
3． 因保護不(bú)當，造成内部瓷管(guǎn)斷裂的傳感器。
4． 用(yòng)戶自行拆卸過的(de)傳感器。
5． 其他因沒(méi)有按照本說明書(shū)要求安裝、使用或(huò)維護，而造成損壞(huài)的傳感器。
特别提(ti)醒：我公司所有發(fa)出的傳感器均有(you)專門設計的包裝(zhuāng)箱和可靠的保護(hu)填充減震物，通過(guo)正常運輸過程，包(bao)裝🚶箱完♈好的💃情況(kuang)下，傳感器不會産(chan)生👌損壞，請用戶在(zài)💘搬運過程中一定(dìng)要使用原包裝。當(dang)用戶需要将損壞(huài)的❗傳感器發回本(běn)公司維修時，請務(wù)必采用我公司傳(chuan)感器的原包裝箱(xiang)👌和原填充減震物(wu)，可靠包裝好，不要(yao)采用其他的包裝(zhuāng)。請通⁉️過鐵路或航(hang)空發運，不要通過(guò)郵局發運！
如果因(yīn)用戶搬運不當，或(huo)返修傳感器包裝(zhuang)、發運不當，造成新(xin)💘購或返修傳感器(qì)内部瓷管斷裂的(de)，我們🏃‍♂️将不承擔🚶‍♀️免(miǎn)費保修的義務！
附(fu)表：700℃時氧毫伏與氧(yang)濃度（O2％）理論對應數(shù)值：
氧毫伏數 O2％濃度(du) 氧毫伏數 O2％濃度 氧(yǎng)毫伏數 O2％濃度 氧毫(hao)伏數 O2％濃💋度
1 19.97 51 1.83 101 0.168 151 0.0154
2 19.04 52 1.74 102 0.160 152 0.0146
3 18.15 53 1.66 103 0.152 153 0.0140
4 17.30 54 1.59 104 0.145 154 0.0133
5 16.50 55 1.51 105 0.138 155 0.0127
6 15.73 56 1.44 106 0.132 156 0.0121
7 14.99 57 1.37 107 0.126 157 0.0115
8 14.29 58 1.31 108 0.120 158 0.0110
9 13.63 59 1.25 109 0.114 159 0.0105
10 12.99 60 1.19 110 0.109 160 0.0100
11 12.38 61 1.13 111 0.104 161 0.0095
12 11.80 62 1.08 112 0.099 162 0.0091
13 12.13 63 1.03 113 0.094 163 0.0087
14 10.73 64 0.98 114 0.090 164 0.0083
15 12.13 65 0.94 115 0.086 165 0.0079
16 9.75 66 0.89 116 0.082 166 0.0075
17 9.30 67 0.85 117 0.078 167 0.0071
18 8.86 68 0.81 118 0.074 168 0.0068
19 8.45 69 0.77 119 0.071 169 0.0065
20 8.05 70 0.74 120 0.068 170 0.0062
21 7.68 71 0.70 121 0.064 171 0.0059
22 7.32 72 0.67 122 0.061 172 0.0056
23 6.98 73 0.64 123 0.059 173 0.0054
24 6.65 74 0.61 124 0.056 174 0.0051
25 6.34 75 0.58 125 0.053 175 0.0049
26 6.05 76 0.55 126 0.051 176 0.0046
27 5.76 77 0.53 127 0.048 177 0.0044
28 5.49 78 0.50 128 0.046 178 0.0042
29 5.24 79 0.48 129 0.044 179 0.0040
30 4.99 80 0.46 130 0.042 180 0.0038
31 4.76 81 0.44 131 0.040 181 0.0037
32 4.54 82 0.42 132 0.038 182 0.0035
33 4.33 83 0.40 133 0.036 183 0.0033
34 4.12 84 0.38 134 0.035 184 0.0032
35 3.93 85 0.36 135 0.033 185 0.0030
36 3.75 86 0.34 136 0.031 186 0.0029
37 3.57 87 0.33 137 0.030 187 0.0027
38 3.41 88 0.31 138 0.029 188 0.0026
39 3.25 89 0.30 139 0.027 189 0.0025
40 3.10 90 0.28 140 0.026 190 0.0024
41 2.95 91 0.27 141 0.025 191 0.0023
42 2.81 92 0.26 142 0.024 192 0.0022
43 2.68 93 0.25 143 0.023 193 0.0021
44 2.56 94 0.23 144 0.021 194 0.0020
45 2.44 95 0.22 145 0.020 195 0.0019
46 2.32 96 0.21 146 0.020 196 0.0018
47 2.22 97 0.20 147 0.019 197 0.0017
48 2.11 98 0.19 148 0.018 198 0.0016
49 2.01 99 0.18 149 0.017 199 0.0015
50 1.92 100