工业物理旗下英国Systech希仕代品牌的 ZR810 是一种电位型氧化锆氧气传感器，广泛用于痕量气体分析系统。它基于高温稳定陶瓷氧化锆（Zirconium Oxide）材料构成的电化学元件，通常在 500–750°C 高温下运行。传感器结构为封闭式陶瓷管，内外壁分别涂覆铂电极。

🧪 测量原理：Nernst方程

该传感器通过测量电势差来计算氧分压，依据 Nernst 方程：

• E：电势差（V）

• R：气体常数，8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹

• F：法拉第常数，96484 C·mol⁻¹

• p₁：传感器外部氧分压

• p₂：传感器内部氧分压

💡 气体混合物中某组分的分压 = 体积分数 × 总压。例如：空气中氧气摩尔分数为20.9%，标准大气压1013 mbar时，氧气分压为 0.209 × 1013 ≈ 211.7 mbar。

🔧 传感器安装流路与压降

通常推荐气体流速为 150 mL/min。若使用 5 米长、1/8 英寸的气路管线，会产生约 20 mbar 的背压。因此若需更长距离管线，建议改用 1/4 英寸管径，以减少压降。

📊 大气压变化对测量结果的影响分析

以下为两个典型大气压条件下的模拟情况：

📁 情况一：外部总压 = 980 mbar

• 1 ppm O₂

  • p₁ = 0.209 × 980 = 204.8 mbar

  • p₂ = 1×10⁻⁶ × (980+20) ≈ 0.001 mbar

  • 传感器输出：243.24 mV

• 1% O₂

  • p₂ = 1/100 × (980+20) = 10.0 mbar

  • 传感器输出：60.05 mV

📁 情况二：外部总压 = 1040 mbar

• 1 ppm O₂

  • p₁ = 0.209 × 1040 = 217.4 mbar

  • p₂ = 1×10⁻⁶ × (1040+20) ≈ 0.00106 mbar

  • 传感器输出：243.26 mV

• 1% O₂

  • p₂ = 1/100 × (1040+20) = 10.6 mbar

  • 传感器输出：60.07 mV

📈 电势差对比分析

✅ 可见，在980至1040 mbar之间的大气压变化下，传感器输出电势的变化极小，几乎可以忽略。

📐 理论读数校准验证

若仪器是在980 mbar下进行校准：

• 1 ppm 氧气情况下，在1040 mbar下传感器仍显示为 0.999 ppm

• 1% 氧气情况下，在1040 mbar下传感器仍显示为 0.999%

这表明仪器校准压力变动对读数的实际影响可忽略不计。

✅ 总结结论

在标准运行条件下，大气压变化对氧化锆传感器测得的氧浓度影响极小。因此，无需对大气压进行补偿修正，ZR810在广泛的应用场景下依然保持稳定性和可靠性。

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