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氧化锆探头的两种氧传感器类型

  目前,常用的氧化锆探头传感器结构包括检测式探头和直插式氧探头。

  检测式氧化锆探头:

  采样检测方式是通过导引管,将被测气体导入氧化锆检测时,再通过加热元件把氧化锆加热到工作温度(750℃以上)。氧化锆一般采用管状,电极采用多孔铂电极。其优点是不受检测气体温度的影响,通过采用不同的导流管可以检测各种温度气体中的氧含量,这种灵活性被应用于许多工业在线检测上。缺点是反应慢;结构复杂,容易影响检测精度;在被测气体杂质较多时,采样管容易堵塞,多孔铂电极容易受到气体中的硫、砷等腐蚀或者细小粉尘的堵塞而失效;加热器一般用电炉丝加热,寿命不长。在被检测气体温度较低(0-650℃),或被测气体清洁时,适宜采用这种检测方式,如制氮机测氧,实验室测氧等。

  直插式氧化锆探头:

  直插式检测是将氧化锆直接插入高温被测气体,直接检测气体中的氧含量,这种检测方式适用于被检测气体温度在700℃~1150℃时(特殊结构还可以用于1400℃的高温),它利用被测气体的高温使氧化锆达到工作温度,不需另外用加热器(如图4)。直插式氧探头的技术关键是陶瓷材料的高温密封和电极问题。由于需要将氧化锆直接插入检测气体中,对氧探头的长度有较高要求,其有效长度在500mm~1000mm左右,特殊的环境长度可达1500mm,且检测精度,工作稳定性和使用寿命都有很高的要求,因此直插式氧氧化锆探头很难采用传统氧化锆氧探头的整体氧化锆管状结构,而多采取技术要求较高的氧化锆和氧化铝管连接的结构。密封性能是这种氧化锆氧探头的关键技术之一。目前国际上先进的连接方式,是将氧化锆与氧化铝管永远的焊接在一起,其密封性能良好,与采样式检测方式比,直插式检测有显而易见的优点:氧化锆直接接触气体,检测精度高,反应速度快,维护量较小。

  氧气含量调控是监控燃烧条件、提高燃烧效率的有力手段,而其测量的精度、测量的时间都对传感器提出了一定的要求,氧化锆作为固态电解质,在氧传感器中承担着运送导电离子的作用,目前主要的氧化锆氧传感器有检测式和直插式两种,其中直插式探头由于直接接触被测气体,测量精度高、反应时间快,而应用更为广泛。