氧化鋯氧量分析儀的工作原理是什么

核心元件的激活條件

儀器的核心傳感元件是摻雜氧化釔 / 氧化鈣的氧化鋯（$Zr{O}_2$）陶瓷管，這種材料只有在 ** 高溫環(huán)境（600~850℃）** 下才會(huì)形成氧離子導(dǎo)電的固體電解質(zhì)，因此探頭內(nèi)部需配備加熱器維持工作溫度。

氧化鋯管的內(nèi)外壁均涂覆一層多孔鉑電極，作為氧離子遷移的載體和電信號(hào)采集端。

濃差電池的構(gòu)建

氧離子遷移與電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生

在高溫作用下，氧離子會(huì)從氧分壓高的一側(cè)（參比氣體側(cè)）向氧分壓低的一側(cè)（被測(cè)氣體側(cè)）定向遷移。

這種離子遷移會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)鉑電極之間產(chǎn)生電荷差，進(jìn)而形成一個(gè)與兩側(cè)氧分壓差值相關(guān)的濃差電動(dòng)勢(shì)（mV 級(jí)信號(hào)）。

基于能斯特方程的定量計(jì)算

電動(dòng)勢(shì)與氧分壓的關(guān)系遵循能斯特方程，公式如下：

$E=\frac{RT}{4F}\ln \frac{P_{O_2(ref)}}{P_{O_2(meas)}}$

各參數(shù)含義：

溫度補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵作用

電動(dòng)勢(shì) $E$ 與溫度 $T$ 直接相關(guān)，若溫度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。因此探頭內(nèi)置溫度傳感器，變送器會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，確保在不同工況下的測(cè)量精度。