在工業(yè)生產(chǎn)中常常用到氧分析儀,而氧氣分析儀有很多種,在此介紹其中比較常見的三種:
1、熱磁式氧分析儀原理:其原理是利用煙氣組分中氧氣的磁化率特別高這一物理特性來測(cè)定煙氣中含氧量。氧氣為順磁性氣體(氣體能被磁場所吸引的稱為順磁性氣體),在不均勻磁場中受到吸引而流向磁場較強(qiáng)處。在該處設(shè)有加熱絲,使此處氧的溫度升高而磁化率下降,因而磁場吸引力減小,受后面磁化率較高的未被加熱的氧氣分子推擠而排出磁場,由此造成“熱磁對(duì)流”或“磁風(fēng)”現(xiàn)象。在一定的氣樣壓力、溫度和流量下,通過測(cè)量磁風(fēng)大小就可測(cè)得氣樣中氧氣含量。由于熱敏元件(鉑絲)既作為不平衡電橋的兩個(gè)橋臂電阻,又作為加熱電阻絲,在磁風(fēng)的作用下出現(xiàn)溫度梯度,即進(jìn)氣側(cè)橋臂的溫度低于出氣側(cè)橋臂的溫度。不平衡電橋?qū)㈦S著氣樣中氧氣含量的不同,輸出相應(yīng)的電壓值。
2、氧化鋯傳感器式氧分析儀原理:氧化鋯(ZrO2)是一種陶瓷,一種具有離子導(dǎo)電性質(zhì)的固體。在常溫下為單斜晶體,當(dāng)溫度升高到1150℃時(shí),晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄w,同時(shí)約有7%的體積收縮;當(dāng)溫度降低時(shí),又變?yōu)閱涡本w。若反復(fù)加熱與冷卻,ZrO2就會(huì)破裂。因此,純凈的ZrO2不能用作測(cè)量元件。如果在ZrO2中加入一定量的氧化鈣(CaO)或氧化釔(Y2O3)作穩(wěn)定劑,再經(jīng)過高溫焙燒,則變?yōu)榉€(wěn)定的氧化鋯材料,這時(shí),四價(jià)的鋯被二價(jià)的鈣或三價(jià)的釔置換,同時(shí)產(chǎn)生氧離子空穴,所以ZrO2屬于陰離子固體電解質(zhì)。ZrO2主要通過空穴的運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電,當(dāng)溫度達(dá)到600℃以上時(shí),ZrO2就變?yōu)榱己玫难蹼x子導(dǎo)體。
在氧化鋯電解質(zhì)的兩面各燒結(jié)一個(gè)鉑電極,當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的氧分壓不同時(shí),氧分壓高的一側(cè)的氧以離子形式向氧分壓低的一側(cè)遷移,結(jié)果使氧分壓高的一側(cè)鉑電極失去電子顯正電,而氧分壓低的一側(cè)鉑電極得到電子顯負(fù)電,因而在兩鉑電極之間產(chǎn)生氧濃差電勢(shì)。此電勢(shì)在溫度一定時(shí)只與兩側(cè)氣體中氧氣含量的差(氧濃差)有關(guān)。若一側(cè)氧氣含量已知(如空氣中氧氣含量為常數(shù)),則另一側(cè)氧氣含量(如煙氣中氧氣含量)就可用氧濃差電勢(shì)表示,測(cè)出氧濃差電勢(shì),便可知道煙氣中氧氣含量。
3、磁氧啞鈴球原理:為中空充氮小球,小球上纏有線圈,是用做恢復(fù)力矩用的。在啞鈴中間,有一金屬絲帶,掛有一反射棱鏡,當(dāng)樣品中含氧時(shí),隨著磁場強(qiáng)度不同,會(huì)推動(dòng)啞鈴小球向磁場外緣漂移,棱鏡也發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),光源發(fā)射到棱鏡反射到兩個(gè)硅光電池上光就不均勻了,這個(gè)不均勻量與氧含量成正比。反饋電流又會(huì)將小球恢復(fù)至磁場,如此循環(huán)往復(fù),以達(dá)到測(cè)量的目的。
艾伊科技AGA1010順磁氧分析儀
4、磁氧分析儀原理:氣體工業(yè)名詞術(shù)語,它是基于氧的磁化率遠(yuǎn)大于其他氣體磁化率這一物理現(xiàn)象來測(cè)量混合氣中氧含量的一種物理式氣體分析儀。由于直接測(cè)量磁化率值很復(fù)雜,工業(yè)上多采用間接測(cè)量,即根據(jù)磁化率隨溫度升高而減小的熱磁現(xiàn)象,通過橋式電路來進(jìn)行測(cè)量。它適用于自動(dòng)連續(xù)地測(cè)定各種工業(yè)氣體中的氧含量。
氧分析儀使用的范圍也比較廣:鋼鐵、冶金、熱電、石化、化工、焦化、PVC、多晶硅、合成氨等行業(yè)