⚙ 什么是氧化锆氧气分析仪？

氧化锆氧气分析仪是一种适用于测量气体中 ppm 到百分比浓度氧气的高精度仪器。其核心是一个高温电化学传感器单元——稳定氧化锆陶瓷传感器，该装置工作于 650°C 的高温环境下，可实现 0.01ppm 到 100% 范围的氧含量测量。

该设备广泛应用于工业气体、化学、食品包装、电子等领域的氧气纯度或杂质监控。

🔬 原理解析：氧化锆电化学传感器

📐 传感器结构

氧化锆传感器为一个封闭气密的固体电解质管，采用稳定氧化锆陶瓷（掺钇）构成。其两侧为化学惰性、导电性强的多孔铂电极。

• 电极反应：

  • 高氧侧：

    $$ \frac{1}{2}O_2 + 2e^- \rightarrow O^{2-} $$

  • 低氧侧：

    $$ O^{2-} \rightarrow \frac{1}{2}O_2 + 2e^- $$

  氧分子在电极上离解为离子后穿过电解质膜，从而产生电压信号。

📏 关键计算公式：能斯特方程（Nernst Equation）

$$ E = \frac{RT}{4F} \ln\left(\frac{P_1}{P_2}\right) $$

其中：

• E：电势差（V）

• R：气体常数 8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹

• T：传感器绝对温度（K）

• F：法拉第常数 96484 C·mol⁻¹

• P_1, P_2：传感器两侧的氧气分压

🎯 只要已知一侧参考气体的氧分压（如空气 20.9%）并控制温度，即可通过测得的电压反推出样气中氧含量。

🌡 工作条件

• 传感器温度：约 650°C

• 参考气体：空气（O₂浓度为20.9%）

• 测量范围：0.01 ppm 至 100% O₂

• 响应方式：电子单元实时输出并显示氧浓度（ppm 或 %）

🧰 校准说明：无需频繁标定

氧化锆氧分析仪基于绝对测量原理，在出厂时已完成电子单元校准：

• 校准点 1：空气（20.9% O₂）

• 校准点 2：氮气中 ppm 级残氧

🔧 日常使用中无需重新校准，稳定性高、维护工作量小。

🚫 使用限制：避免有害气体干扰

由于传感器在高温下工作，部分气体会影响测量准确性或造成电极中毒：

❗ 禁止气体：

• 可燃气体（CO、H₂、甲烷等）

• 卤素及卤代烃（如氯气、甲基氯）

• 含硫气体（如硫化氢 H₂S）

• 含铅化合物（如硫化铅 PbS）

这些成分会：

• 与样气中的氧发生化学反应 ➝ 导致读数偏低

• 毒化氧化锆电极 ➝ 导致传感器失效

🌍 典型应用场景

Systech ZR800 系列氧化锆分析仪凭借其广泛适配性和高灵敏度，广泛应用于各类氧含量控制场景中。

✅ 技术优势总结

• 宽量程：0.01 ppm 至 100%

• 高温陶瓷电解质技术

• 数字显示，信号稳定

• 几乎免维护，使用寿命长

• 出厂校准，无需定期标定

• 快速响应，适用于过程控制

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