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。
主要原理
氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢來測定氧含量的傳感器,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,它便是一個典型的氧濃差電池,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,空氣中的氧分子從外電極上奪取4個電子形成2個氧離子,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)生一個與氧濃差有關(guān)的電勢信號E,該電勢信號符合"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是鋯管絕對溫度(K),P0是空氣氧含量(20.6%O2),P是煙氣含量。
由(1)式可見,在一定的高溫條件下(一般)600℃),一定的煙氣氧含量便會有一對應(yīng)的電勢輸出,在理想狀態(tài)下,其電勢值在高溫區(qū)域內(nèi)對應(yīng)氧含量。
在理想狀態(tài)下,當(dāng)被測煙氣與參比氣濃度一樣時,其輸出電勢E值為0mV,但在實際應(yīng)用中,鋯管實際條件和現(xiàn)場情況均不是理想狀態(tài)。故事實上的鋯管是偏離此值的。
實際上,一定氧含量鋯管輸出的電勢為理論值和本底電勢的和,我們稱為無濃差條件下鋯管輸出的電勢值為本底電勢或稱為零位電勢,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而變化。
因此,如不對此情況處理,會嚴(yán)重影響整套測氧儀的準(zhǔn)確和探頭壽命。
以往的粒度分析方法通常采用篩分或沉降法。常用的沉降法存在著檢測速度慢(尤其對小粒子)、重復(fù)性差、對非球型粒子誤差大、不適用于混合物料(即粒子比生必須一致才能較準(zhǔn)備)、動態(tài)范圍窄等缺點。
那么用戶該如何選購此產(chǎn)品呢,下面就來看一下吧!
激光粒度分析儀的選購方法
1、激光粒度分析儀測量范圍粒度范圍寬,適合的應(yīng)用廣。不僅要看其儀器所報出的范圍,而且還要看超出主檢測器面積的小粒子散射<0.5μm>如何檢測。
好的途徑是全范圍直接檢測,這樣才能保證本底扣除的一致性。不同方法的混合測試,再用計算機(jī)擬合成一張圖譜,肯定帶來誤差。
2、激光光源一般選用2mW激光器,功率太小則散射光能量低,造成靈敏度低;另外,氣體光源波長短,穩(wěn)定性優(yōu)于固體光源。檢測器因為激光衍射光環(huán)半徑越大,光強(qiáng)越弱,極易造成小粒子信噪比降低而漏檢,所以對小粒子的分布檢測能體現(xiàn)儀器的好壞。檢測器的發(fā)展經(jīng)歷了圓形,半圓形和扇形幾個階段。
3、使用完全的米氏理論
因為米氏光散理論非常復(fù)雜,數(shù)據(jù)處理量大,所以有些廠家忽略顆粒本身折光和吸收等光學(xué)性質(zhì),采用近似的米氏理論,造成適用范圍受限制,漏檢幾率增大等問題。
4、準(zhǔn)確性和重復(fù)性指標(biāo)
越高越好。采用NIST標(biāo)準(zhǔn)粒子檢測。
5、穩(wěn)定性
儀器穩(wěn)定性包括光路的穩(wěn)定性和分散系統(tǒng)的穩(wěn)定性和周圍環(huán)境的影響。一般來講選用氣體激光器,使用光學(xué)平臺,有助于光路的穩(wěn)定。內(nèi)部發(fā)熱部件(如50瓦的鎢燈)將影響光路周圍環(huán)境。
穩(wěn)定性指標(biāo)在廠家儀器說明中沒有,用戶只能憑對于儀器結(jié)構(gòu)的判斷和參觀或詢問其他長時間使用過的用戶來判斷。
6、掃描速度
掃描速度快可提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性,重復(fù)性和穩(wěn)定性。
不同廠家的儀器掃描速度不同,從1次/秒到1000次/秒。一般來講,循環(huán)掃描測試次數(shù)越多,平均結(jié)果的準(zhǔn)確性越好,故速度越高越好;噴射式干法和噴霧更要求速度越高越好;自由降落式干法雖然速度不快,但由于粒子只通過樣品區(qū)一次,速度也是快一些好。
用戶每天需要處理的樣品量,也是考慮速度的因素。
可自動對中,無需要換鏡頭,可自動校正。
7、使用和維護(hù)的簡便性
關(guān)于這一點,在購買之前往往被忽視,而實際上直接決定了儀器使用效率和壽命。了解的方法是對儀器結(jié)構(gòu)的了解和其他已有用戶的反映。
拆卸、清洗是否方便:粒度儀分為主機(jī)和分散器兩部分。而樣品流動池總是需要定期清洗的,清洗間隔視樣品性質(zhì)而定。將主機(jī)和分散器合二為一的儀器往往將樣品池深置于儀器內(nèi)部,取出和拆卸均很繁瑣,且極易碰壞光路系統(tǒng)。
8、一定要符合國際標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)
ISO13320標(biāo)準(zhǔn)是對激光粒度分析儀的基本要求。在測量亞微米粒子分布過程中,采用非激光衍射方法是不符合標(biāo)準(zhǔn)的。
判斷激光粒度分析儀的優(yōu)劣
1.粒度測量范圍:粒度范圍寬,適合的應(yīng)用廣。不僅要看儀器所報出的范圍,而是看超出主檢測面積的小粒子散射(<0.5μm)如何檢測。
zui好的途徑是全范圍直接檢測,這樣才能保證本底扣除的一致性。不同方法的混合測試,再用計算機(jī)擬合成一張圖譜,肯定帶來誤差。
2.激光光源:一般選用2mW激光器,功率太小則散射光能量低,造成靈敏度低;另外,氣體光源波長短,穩(wěn)定性擾于固體光源。
3.檢測器:因為激光衍射光環(huán)半徑越大,光強(qiáng)越弱,極易造成小粒子信/噪比降低而漏栓,所以對小粒子的分布檢測能體現(xiàn)儀器的好壞。
激光粒度分析儀采用濕法分散技術(shù),具有操作簡便、輸出數(shù)據(jù)直觀等優(yōu)點,與傳統(tǒng)儀器比較,提高了時效和分析精度。
氧分析儀是純物理測量,無須參比氣,無化學(xué)藥品和電解質(zhì)的消耗。儀器精度高,操作簡單,通氣即可使用,測定快速,只需將儀器入口與樣氣的出口進(jìn)行對接,五分鐘內(nèi)即可顯示氧純度值。
高氧分析儀工作原理如下:
高氧分析儀技術(shù)參數(shù):
測量原理:離子流(界限電流);
顯示方式:128×64點陣LCD;
測量范圍:10.00% ~ 99.99% O2;
測量精度:≤±1%FS;
分 辨 率:0.01%;
重 復(fù) 性:≤±1%FS;
響應(yīng)時間:T90≤30S;
模擬輸出:4-20mA.DC(非隔離輸出,負(fù)載電阻小于500歐姆),0-10V.DC(非隔離輸出,負(fù)載電阻大于10K歐姆),
1路可編程干觸點型無源報警輸出,觸點最大容量220VAC/2A;
其它接口:RS232(默認(rèn))或RS485;
供電電源:AC170 ~ 264V 50/60Hz;
樣氣溫度:-10 ~ +50℃;
采樣方式:通入式;
樣氣流量:300 ~ 600ml/min;
樣氣壓力:0.05MPa≤入口壓力≤0.35MPa,
穩(wěn)壓氣氛;背景氣體:N2及惰性氣體等混合氣體;
規(guī)格尺寸:155mm×155mm×296mm(H×W×D);
開孔尺寸:135mm×135mm(H×W);
使用壽命:單傳感器>3年;
雙傳感器>5年(正常使用條件下);
氣路接口:NPT 1/8內(nèi)螺紋;
安裝方式:嵌入式
高氧分析儀的特點:
傳感器采用內(nèi)置方式,方便用戶安裝使用;內(nèi)置傳感器溫度補償電路,避免溫度變化對測量精度的影響;
可擴(kuò)充海拔高度測量模塊,避免大氣壓力變化對測量精度的影響;傳感器不通電不消耗、使用壽命長、易維護(hù)等特點;
無須基準(zhǔn)氣體,不受工作環(huán)境氧濃度影響;采用進(jìn)口界限電流傳感器,響應(yīng)速度快、精度高、校準(zhǔn)周期長等特點;
內(nèi)置補償功能和傳感器保護(hù)功能,分析儀可以在99.99%的環(huán)境下上電,不會影響傳感器壽命;
嵌入式安裝,使其安裝簡單方便;內(nèi)置溫度補償功能,樣氣流量的大小不會對傳感器測量帶來誤差;
任意一點標(biāo)定即可滿足整個量程的測量精度,操作簡單方便。
高氧分析儀廣泛應(yīng)用于大型空氣分離高純氧、醫(yī)用及工業(yè)制氧機(jī)、冶煉行業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、石油化工、環(huán)保、電子電力等行業(yè)中高濃度氧的實時檢測分析。