氧化锆传感器工作原理

氧化锆氧传感器并不测量氧浓度的%，而是测量气体或气体混合物中氧气的分压。氧化锆氧传感器传感器的核心采用了一种经过充分验证的小型二氧化锆基元素，由于其创新的设计，不需要参考气体。这消除了传感器可以在高温、湿度和氧气压力下工作的环境的限制。因此，SST传感器的氧化锆传感器范围非常适用于以下应用：

●实验室测量

●使用天然气、石油、生物质等系统的燃烧控制。

●汽车排放测试

●在医疗和航空航天市场上的氧气生成

●航空航天油箱惰化应用

●的农业应用，包括堆肥和栽培

●面包房的烤炉和热处理炉

理解氧化锆传感器的物理学基本原理是操作使用它的关键因素。

在高温下> 650。稳定的二氧化锆(二氧化锆）具有两种机制：

1. 二氧化锆部分解离产生可移动的氧离子，因此成为氧的固体电解质。一种涂有多

孔连接的多孔电极的二氧化锆盘直流电流源允许环境氧离子通过材料运输。这在阳极释放的氧气量与电荷传输（电化学泵送）成比例。

2. 二氧化锆表现得像一种电解质。如果在一块二氧化锆的两侧存在两种不同的氧压

力，则会产生一个电压（能斯特电压）。

氧化锆传感器的核心是传感单元（图3-1)。该电池由两个二氧化锆（二氧化锆）正方形组成，上面涂有一层薄薄的多孔铂层，作为电极。铂电极为氧的解离提供了必要的催化作用，允许氧离子被运输到二氧化锆的内外。

两个二氧化锆正方形被一个铂环隔开，形成一个密封的传感室。在外表面，还有两个铂环，它们和中心铂环一起提供到电池的电连接。两个外部氧化铝（氧化铝）盘进行过滤器，防止任何环境颗粒物进入传感器，并清除任何未燃烧的气体。这可以防止电池的污染，这可能导致不稳定的测量读数。图3-2显示了传感单元的横截面，所有主要组件都被突出显示。

电池组件被一个加热器线圈包围，它可以产生运行所需的700°C。然后，电池和加热器被安装在一个多孔的不锈钢帽内，以过滤较大的颗粒和灰尘，并保护传感器免受机械损伤。图3-3显示了完整的传感器组件。

典型二氧化锆传感器寿命：

●清洁、干燥的空气（例如飞机OBIGGS)应用： 10+年

●优质天然气（低硫）：5+年

●生物质（木屑、颗粒等）: 2+年

●煤（低硫）： 2+年

●堆肥： 1+年

注意：这些寿命是典型的，并不能保证。如果传感器的物理受损（高冲击或振动），被化学物质污染，或者加热器供应对所选传感器和使用环境来说过低或过高，传感器的寿命可以大大缩短。

交叉灵敏度

少量的可燃气体将在传感器的热铂电极表面或氧化铝过滤器处燃烧。一般来说，燃烧将是化学计量的，只要有足够的氧气，传感器将测量残余氧压力，这将导致测量误差。该传感器不推荐用于存在大量可燃气体且需要精确测量氧气的应用。调查的气体：

●H2（氢气）高达2%；化学计量燃烧

●CO（一氧化碳）高达2%；化学计量燃烧

●甲烷（甲烷）高达2.5%；化学计量燃烧

●氨（氨）最高可达1500 ppm；化学计量燃烧

重金属

从锌（锌）、Cd（镉）、铅（铅）、铋（铋）等金属中提取的蒸气会对Pt电极的催化性能产生影响。必须避免接触这些金属蒸汽。

卤素和硫化合物

少量（< 100ppm）的卤素和/或硫磺化合物对氧传感器的性能没有影响。这些气体的大量增加会及时导致读出问题，或者特别是在冷凝环境中，传感器部件的腐蚀。调查的气体：

●卤素，F2（氟），氯气（氯）

●HCL（氯化氢）、高频（氟化氢）

●SO2（二氧化硫）

●硫化氢（硫化氢）

●氟利昂气体

●二硫化碳（二硫化碳）

切勿使用以下任何一种方法进行清洁：

化学清洗剂

高压水或蒸汽