氧化鋯氧氣分析儀的檢測原理主要是基于氧化鋯在高溫下的固體電解質(zhì)特性，通過電勢差來檢測氧氣含量。以下是其詳細(xì)的檢測原理：
1.傳感器結(jié)構(gòu)與氧濃差電池形成
氧化鋯電解質(zhì)：氧化鋯是一種具有離子導(dǎo)電性質(zhì)的固體電解質(zhì)材料。在其兩側(cè)燒結(jié)上多孔鉑電極后，當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的氣體存在氧分壓差異時，就會形成氧濃差電池。例如，一側(cè)暴露于空氣等參比氣體（氧分壓較高），另一側(cè)接觸被測氣體（氧分壓可能較低）。
氧離子遷移：氧氣分子在高氧分壓側(cè)（如空氣側(cè)）的鉑電極上被吸附并發(fā)生反應(yīng)，獲得電子形成氧離子。這些氧離子通過氧化鋯電解質(zhì)中的氧離子空位，從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)遷移，即從參比氣體側(cè)向被測氣體側(cè)遷移。
2.電動勢產(chǎn)生與測量
能斯特電動勢：由于氧離子的遷移，使得兩個鉑電極之間產(chǎn)生了電位差，形成了能斯特電動勢。該電動勢的大小與兩側(cè)氣體中的氧氣含量有關(guān)，并且在一定溫度下呈函數(shù)對應(yīng)關(guān)系。具體來說，電動勢與兩側(cè)氧氣濃度差的對數(shù)成正比。
電動勢測量：通過連接在兩個鉑電極之間的測量電路，精確測量出這個電動勢的值。測量得到的電動勢信號非常微弱，通常為毫伏級，因此需要采用高輸入阻抗的放大器進(jìn)行放大處理，以便后續(xù)的分析和顯示。
3.溫度補償與控制
溫度影響：氧化鋯的氧離子遷移率和電動勢的大小都受到溫度的影響。為了確保測量的準(zhǔn)確性，必須對溫度進(jìn)行精確的控制和補償。一般來說，氧化鋯探頭的工作溫度需要在600℃至800℃之間，以保持氧化鋯的良好導(dǎo)電性。
溫度控制方式：常用的溫度控制方法有恒溫加熱和熱電偶補償兩種。恒溫加熱是通過加熱裝置將氧化鋯探頭保持在恒定的溫度下工作；熱電偶補償則是利用熱電偶測量探頭的實際溫度，并將溫度信號傳輸給變送器進(jìn)行溫度補償計算，以消除溫度變化對測量結(jié)果的影響。
4.數(shù)據(jù)處理與顯示
信號轉(zhuǎn)換：經(jīng)過放大和溫度補償處理后的電動勢信號，被送入微處理器或計算機系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。根據(jù)預(yù)先存儲的校準(zhǔn)曲線或算法，將電動勢信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的氧氣含量值。
顯示與輸出：最終得到的氧氣含量值可以在分析儀的顯示屏上直接顯示出來，同時也可以通過模擬信號或數(shù)字通信接口輸出給外部的設(shè)備或控制系統(tǒng)，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄。
