基本原理

氧化鋯分析儀盤裝式變送器氣體分析計量儀被測氣體（煙氣）通過傳感器進入氧化鋯管的內側，參比氣體（空氣）通過自然對流進入傳感器的外側，當鋯管內外側的氧濃度不同時，在氧化鋯管內外側產生氧濃差電勢（在參比氣體確定情況下，氧化鋯輸出的氧濃差電勢與傳感器的工作溫度和被測氣體濃度呈函數對應關系）該氧濃差電勢經顯示儀表轉化成與被測煙氣含氧量呈線性關系的標準信號，供測氧儀的儀表顯示和輸出。

儀器組成結構

氧化鋯氧分析儀主要由氧化鋯探頭和氧量變送器兩部分組成。

一、氧化鋯探頭。氧化鋯探頭是氧分析器的檢測部件，其核心就是氧化鋯固體電解質氧濃差電池。它的作用是將被測氣體的氧含量轉換成氧濃差電勢。

圖1 探頭內部結構  

要使氧化鋯探頭輸出的濃差電勢信號和待測氣體的氧濃度成單值函數關系，必須使探頭的工作溫度保持恒定。現常用的方法有兩種；一種是在探頭內部設置溫度控制系統，使探頭置于恒定的工作溫度之中；另一種是采用熱電偶來檢測探頭感受的實際工作溫度，然后把此熱電勢信號送至氧量變送器，在變送器中進行溫度補償運算，以消除溫度對濃差電勢信號的影響。根據所采用的方法不同，氧化鋯探頭結構有直插式、直插加熱恒溫式和恒溫抽氣式三種。其中直插式探頭采用溫度補償運算方法，后兩種探頭采用恒溫的方法。

國產氧化鋯氧分析器多數采用直插式氧化鋯探頭，其內部結構如圖1所示。它主要由氧化鋯固體電解質材料、鉑電極，碳化硅過濾器、鎧裝熱電偶(此圖中未表示出來)氧化鋁管及金屬套管等組成，碳化硅過濾器用于濾去粉塵，熱電偶用來檢測探頭感受的實際工作溫度，金屬套管則是為了使檢測部件免受機械損傷。 

二、氧量變送器。氧量變送器的作用就是把濃差電勢轉挨成0-10mA或4-20mA直流電流，輸出給顯示儀表或調節器。

圖2 氧量變送器

氧量變送器的基本組成框圖如圖2所示。它由下列幾部分組成。

(1)高阻抗變換器。氧化鋯探頭檢測部件是一個氧濃差電池，其本身具有較大的內阻，為了使濃差電池產生的電勢信號全部(或接近全部)輸出給氧量變送器，必須使流過濃差電池的電流為零或接近于零。為此，氧量變送器的輸入回路采用高輸入阻抗的阻抗變換級，以保證流過濃差電池的電流近似為零。 

(2)溫度變換級。這是為在后面的除法器電路中，進行探頭溫度補償運算而設置的。氧量變送器采用類似兩函數式相除，將其公因式相消來進行溫度補償運算。 

氧化鋯分析儀盤裝式變送器氣體分析計量儀使用注意事項

為了保證氧化鋯氧分析儀的測量準確，使用中需注意以下問題：

(1)被測氣體與參比氣體的壓力必須相等，否則氧分壓的電動勢表達式不能轉換成氧濃差表達式，測量會產生原理性誤差。 

(2)由于在氧濃差電池工作過程中，高氧側的氧分子會以離子方式穿過氧化鋯進入低氧側，使氧化鋯兩側的氧濃度趨于接近，因此要保證煙氣和參比氣都有一定的流速。但也要注意，氣體的流速不能過大，以免影響氧化鋯管的溫度，造成附加誤差。