根據(jù)多年儀表經(jīng)驗(yàn)總結(jié)電化學(xué)，氧化鋯，磁氧及激光氧優(yōu)劣及工況應(yīng)用。

電化學(xué)氧分析儀：

相當(dāng)一部分的可燃性的、有毒有害氣體都有電化學(xué)活性，可以被電化學(xué)氧化或者還原。

利用這些反應(yīng)，可以分辨氣體成份、檢測(cè)氣體濃度。電化學(xué)氣體傳感器分很多子類：

（1）原電池型氣體傳感器（也稱：加伏尼電池型氣體傳感器，也有稱燃料電池型氣體傳感

器，也有稱自發(fā)電池型氣體傳感器），他們的原理行同我們用的干電池，只是，電池的碳錳

電極被氣體電極替代了。以氧氣傳感器為例，氧在陰極被還原，電子通過(guò)電流表流到陽(yáng)極，

在那里鉛金屬被氧化。電流的大小與氧氣的濃度直接相關(guān)。這種傳感器可以有效地檢測(cè)氧氣、

二氧化硫、氯氣等。

（2）恒定電位電解池型氣體傳感器，這種傳感器用于檢測(cè)還原性氣體非常有效，它的原理

與原電池型傳感器不一樣，它的電化學(xué)反應(yīng)是在電流強(qiáng)制下發(fā)生的，是一種真正的庫(kù)侖分析

的傳感器。這種傳感器已經(jīng)成功地用于：一氧化碳、硫化氫、氫氣、氨氣、肼、等氣體的檢

測(cè)之中，是目前有毒有害氣體檢測(cè)的主流傳感器。

（3）濃差電池型氣體傳感器，具有電化學(xué)活性的氣體在電化學(xué)電池的兩側(cè)，會(huì)自發(fā)形成濃

差電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的大小與氣體的濃度有關(guān)，這種傳感器的成功實(shí)例就是汽車用氧氣傳感器、

固體電解質(zhì)型二氧化碳傳感器。

（4）極限電流型氣體傳感器，有一種測(cè)量氧氣濃度的傳感器利用電化池中的極限電流與載

流子濃度相關(guān)的原理制備氧（氣）濃度傳感器，用于汽車的氧氣檢測(cè)，和鋼水中氧濃度檢測(cè)。

目前這種傳感器的主要供應(yīng)商遍布*，主要在德國(guó)、日本、美國(guó)，近新加入幾個(gè)

歐洲供應(yīng)商：英國(guó)、瑞士等。

順磁式氧分析儀：

順磁式氧分析儀：根據(jù)氧氣的體積磁化率比一般氣體高得多，在磁場(chǎng)中具有*的順

磁特性的原理制成的一種測(cè)量氣體中含氧量的分析儀器。 順磁式氧分析儀，也可叫做

磁效應(yīng)式氧分析儀、或磁式氧分析儀，我們通常通稱為磁氧分析儀。它一般分為熱磁對(duì)流式、

壓力機(jī)械式和磁壓力式氧分析儀三種。

物質(zhì)的磁特性：任何物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下都會(huì)被磁化，呈現(xiàn)出一定的磁特性。物質(zhì)

在外加磁場(chǎng)中被磁化，其本身就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加磁場(chǎng)，附加磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)方向相同時(shí)，該物

質(zhì)就被外磁場(chǎng)吸引；附加磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)方向相反時(shí)，則被外磁場(chǎng)排斥。因此，我們通常會(huì)將

被外磁場(chǎng)吸引的物質(zhì)稱為順磁性物質(zhì)，或者說(shuō)該物質(zhì)具有順磁性；而把被磁場(chǎng)排斥的物質(zhì)稱

為逆磁性物質(zhì)，或者說(shuō)該物質(zhì)具有逆磁性。 氣體介質(zhì)處于磁場(chǎng)中也會(huì)被磁化，我們根

據(jù)氣體組分對(duì)磁場(chǎng)的吸引和排斥的不同，也將氣體分為順磁性和逆磁性。順磁性氣體有：

O2、NO、NO2等；逆磁性氣體有：氫氣、N2、CO2、甲烷等。

磁性氧氣傳感器是磁性氧氣分析儀的核心，但是目前也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“傳感器化”進(jìn)程。

這種傳感器只能用于氧氣的檢測(cè)，選擇性*。大氣環(huán)境中只有氮氧化物能夠產(chǎn)生微小的影

響，但是由于這些干擾氣體的含量往往很少，所以，磁氧分析技術(shù)的選擇性幾乎是惟一的！

當(dāng)然磁氧根據(jù)傳感器類型，又分為磁力機(jī)械式，熱磁式氧分析儀，熱磁式市場(chǎng)售價(jià)略低，客戶可根據(jù)需求應(yīng)用選型。

與熱磁式分析儀相比，磁力機(jī)械式氧分析儀有如下特點(diǎn)：

1.它是對(duì)氧的順磁性直接測(cè)量的分析儀，在測(cè)量中，不受被測(cè)氣體導(dǎo)熱性變化、密度變化等影響。

2.在0- O2范圍內(nèi)線性刻度、測(cè)量精度較高，測(cè)量誤差可低至±0.1%O2。

3.靈敏度高，除了用于常量的測(cè)量以外，還可用于微量氧（O2‰）的測(cè)量。

注意事項(xiàng)：

1.磁力機(jī)械式氧分析儀基于對(duì)磁化率的直接測(cè)量，像氧氮等一些強(qiáng)磁性氣體會(huì)對(duì)測(cè)量帶來(lái)嚴(yán)重干擾，所以應(yīng)將這些干擾組分除掉。此外，一些較強(qiáng)逆磁性氣體也會(huì)引起較大的測(cè)量誤差。如氙氣，若樣品中含有較多的這類氣體，也應(yīng)予以清除或?qū)y(cè)量結(jié)果采取修正措施。

2.氧氣的體積磁化率是壓力、溫度的函數(shù)，樣氣壓力、溫度的變化以及環(huán)境溫度的變化，都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)影響。因此，必須穩(wěn)定樣氣的壓力，使其符合調(diào)校儀器時(shí)的壓力值。環(huán)境溫度和整個(gè)檢修部件，均應(yīng)工作在設(shè)計(jì)的溫度范圍內(nèi)，一般來(lái)說(shuō)，各種型號(hào)的磁力機(jī)械式氧分析儀均帶有溫度控制系統(tǒng)，以維持檢測(cè)部件在恒溫條件下工作。

3.無(wú)論是短時(shí)間的劇烈振動(dòng)，輕微的持續(xù)振動(dòng)，都會(huì)削弱磁性材料的磁場(chǎng)強(qiáng)度，因此，該類儀器多將檢測(cè)器等敏感部件安裝在防振裝置中。當(dāng)然，儀器安裝位置也應(yīng)避開(kāi)振源并采取適當(dāng)?shù)姆勒翊胧Ａ硗猓魏坞姎饩€路不允許穿過(guò)這些敏感部分，以防電磁干擾和振動(dòng)干擾。

氧化鋯氧分析儀

氧化鋯氧量分析儀，又被稱為氧化鋯氧分析儀，氧化鋯分析儀、氧化鋯氧量計(jì)、氧化鋯氧量表等。較多用于測(cè)量燃燒過(guò)程中煙氣的含氧濃度，同樣也適用于非燃燒氣體氧濃度測(cè)量。 其原理是在傳感器內(nèi)溫度恒定的電化學(xué)電池(氧濃差電池，也簡(jiǎn)稱鋯頭)產(chǎn)生一個(gè)毫伏電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)直接反應(yīng)出煙氣中含氧濃度值。

氧傳感器的關(guān)鍵部件是氧化鋯，在氧化鋯元件的內(nèi)外兩側(cè)涂上多孔性鉑電極制成氧濃度差電池。它位于傳感器的頂端。為了使電池保持額定的工作溫度，在傳感器中設(shè)置了加熱器。用氧分析儀內(nèi)的溫度控制器控制氧化鋯溫度恒定。

氧化鋯氧量分析儀的構(gòu)成是由氧傳感器(又稱氧探頭、氧檢測(cè)器)、氧分析儀（又稱變送器、變送單元、轉(zhuǎn)換器、分析儀）以及它們之間的連接電纜等組成。

氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢(shì)來(lái)測(cè)定氧含量的傳感器，其核心的氧化鋯管安置在一微型電爐內(nèi)，位于整個(gè)探頭的頂端。氧化鋯管是由氧化鋯材料摻以一定量的氧化釔或氧化鈣經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后形成的穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷燒結(jié)體。由于它的立方晶格中含有氧離子空穴，因此在高溫下它是良好的氧離子導(dǎo)體。因其這一特性，在一定高溫下，當(dāng)鋯管兩邊的氧含量不同時(shí)，它便是一個(gè)典型的氧濃差電池，在此電池中，空氣是參比氣，它與煙氣分別位于內(nèi)外電極。在實(shí)際的氧探頭中，空氣流經(jīng)外電極，煙氣流經(jīng)內(nèi)電極，當(dāng)煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0（20.6%O2）時(shí)，空氣中的氧分子從外電極上奪取4個(gè)電子形成2個(gè)氧離子，發(fā)生如下電極反應(yīng)： O（P0）+4e-→2O-2 氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊，在內(nèi)電極上發(fā)生相反的電極反應(yīng)： 2O-2 →O（P0）+4e- 由于氧濃差導(dǎo)致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊，因而產(chǎn)生的電勢(shì)又導(dǎo)致氧 離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊，當(dāng)這兩種遷移達(dá)到平衡后，便在兩電極間產(chǎn)生一個(gè)與氧濃差有關(guān)的電勢(shì)信號(hào)E,該電勢(shì)信號(hào)符合"能斯特"方程：E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1) 式中R、F分別是氣體常數(shù)和法拉第常數(shù)，T是鋯管溫度（K）， P0是空氣氧含量（20.6%O2）， P 是煙氣含量。由（1） 式可見(jiàn)，在一定的高溫條件下（一般）600℃，一定的煙氣氧含量便會(huì)有一對(duì)應(yīng)的電勢(shì)輸出，在理想狀態(tài)下，其電勢(shì)值在高溫區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)氧含量。

在理想狀態(tài)下，當(dāng)被測(cè)煙氣與參比氣濃度一樣時(shí)， 其輸出電勢(shì)E值為 0 mV, 但在實(shí)際應(yīng)用中，鋯管實(shí)際條件和現(xiàn)場(chǎng)情況均不是理想狀態(tài)。 故事實(shí)上的鋯管是偏離此值的。實(shí)際上，一定氧含量鋯管輸出的電勢(shì)為理論值和本底電勢(shì)的和，我們稱為無(wú)濃差條件下鋯管輸出的電勢(shì)值為本底電勢(shì)或稱為零位電勢(shì)， 此值的大小又在不同溫度下呈不同的值， 并且隨鋯管使用期延長(zhǎng)而變化。

激光氧分析儀

激光汽體分析儀采用的是TDLAS光譜吸收技術(shù)，通過(guò)分析激光被氣體的選擇性吸收來(lái)獲得氣體的濃度。它與傳統(tǒng)紅外光譜吸收技術(shù)的不同之處在于，半導(dǎo)體激光光譜寬度遠(yuǎn)小于氣體吸收譜線的展寬（測(cè)量范圍更窄，更有針對(duì)性，自然抗干擾能力強(qiáng)）。因此，TDLAS技術(shù)是一種高分辨率的光譜吸收技術(shù)。相對(duì)于紅外的氣體分析儀，激光抗干擾性強(qiáng)很多，不受水和二氧化碳的影響，測(cè)量更準(zhǔn)確。

激光分析儀比起傳統(tǒng)的抽取式的分析儀有他本身自有的優(yōu)勢(shì)。首先，激光分析儀采用原位式安裝，直接安裝于工藝管道上，省去了采樣探頭、采樣管線和預(yù)處理系統(tǒng)。其次，激光分析儀維護(hù)起來(lái)非常簡(jiǎn)便，降低了維護(hù)費(fèi)用。后，激光分析儀的響應(yīng)時(shí)間低可達(dá)1秒，為安全保護(hù)系統(tǒng)及時(shí)提供數(shù)據(jù)，可以勝任關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量。值得一提的是，雖然激光分析儀有諸多優(yōu)勢(shì)，但其不能*代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分析儀表。在一些測(cè)量點(diǎn)上，比如磨煤機(jī)出口，煤粉倉(cāng)等，由于含塵量非常大，激光的透光率會(huì)受到很大的影響，從而使得測(cè)量效果變差。這個(gè)時(shí)候只能采用傳統(tǒng)抽取式分析儀來(lái)測(cè)量。

1.電化學(xué)氧分析儀：成本低，傳感器可測(cè)量范圍從PPM延展到百分比級(jí)別，適用范圍廣，價(jià)格便宜，適用于絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合。傳感器一般3-5年使用壽命，定期更換即可。

2.氧化鋯氧分析儀：價(jià)格略高于電化學(xué)類氧分析儀，適用于煙氣，煙道氧的測(cè)量，也可用于其他場(chǎng)合，一臺(tái)儀表可完成等ppm級(jí)到百分比級(jí)別的測(cè)量，精度不缺失，測(cè)量速度很快，缺點(diǎn)是需要預(yù)熱700度左右，同時(shí)被測(cè)氣體中不能含有大濃度可燃?xì)馊鐨錃獾龋駝t會(huì)損壞傳感器。更適合在線測(cè)量，比電化學(xué)氧分析儀重量大。

3.磁氧分析儀：不同于前兩種氧分析儀，傳感器無(wú)壽命限制，沒(méi)有認(rèn)為損壞的前提下，可長(zhǎng)期使用，對(duì)流量稍微敏感，需保證進(jìn)氣壓力穩(wěn)定。典型應(yīng)用是高純氧分析，可完成99.99%的氧含量分析。根據(jù)傳感器，可細(xì)分為熱磁和磁力機(jī)械式氧分析儀，熱磁氧需要預(yù)熱一定時(shí)間，價(jià)格比磁力機(jī)械式便宜。百分比級(jí)別氧含量應(yīng)用較多。

4.激光氧分析儀：分析儀速度快，土豪用戶手選，原位式手選，省去各種采樣過(guò)濾。需注意如管道煙塵較多，需配備制氮機(jī)吹掃。儀表價(jià)格很貴。維護(hù)的不錯(cuò)的話，相當(dāng)好用，1秒內(nèi)出數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)廠家的產(chǎn)品性能一般，此價(jià)格檔位，建議客戶直接選用進(jìn)口儀表。