各种氧分析仪原理及应用

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1、注：西安绿能升华仪器仪表有限责任公司原创，转载请注明！电化学氧分析仪：相当一部分的可燃性的、有毒有害气体都有电化学活性，可以被电化学氧化或者还原。利用这些反应，可以分辨气体成份、检测气体浓度。电化学气体传感器分很多子类：（1）原电池型气体传感器（也称：加伏尼电池型气体传感器，也有称燃料电池型气体传感器，也有称自发电池型气体传感器），他们的原理行同我们用的干电池，只是，电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例，氧在阴极被还原，电子通过电流表流到阳极，在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫、氯气

2、等。（2）恒定电位电解池型气体传感器，这种传感器用于检测还原性气体非常有效，它的原理与原电池型传感器不一样，它的电化学反应是在电流强制下发生的，是一种真正的库仑分析的传感器。这种传感器已经成功地用于：一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中，是目前有毒有害气体检测的主流传感器。（3）浓差电池型气体传感器，具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧，会自发形成浓差电动势，电动势的大小与气体的浓度有关，这种传感器的成功实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。（4）极限电流型气体传感器，有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与

3、载流子浓度相关的原理制备氧（气）浓度传感器，用于汽车的氧气检测，和钢水中氧浓度检测。目前这种传感器的主要供应商遍布全世界，主要在德国、日本、美国，最近新加入几个欧洲供应商：英国、瑞士等。顺磁式氧分析仪：顺磁式氧分析仪：根据氧气的体积磁化率比一般气体高得多，在磁场中具有极高的顺磁特性的原理制成的一种测量气体中含氧量的分析仪器。顺磁式氧分析仪，也可叫做磁效应式氧分析仪、或磁式氧分析仪，我们通常通称为磁氧分析仪。它一般分为热磁对流式、压力机械式和磁压力式氧分析仪三种。物质的磁特性：任何物质在外界磁场的作用下都会被磁化，呈现出一定的磁特性。物质在外加磁场中被

4、磁化，其本身就会产生一个附加磁场，附加磁场与外磁场方向相同时，该物质就被外磁场吸引；附加磁场与外磁场方向相反时，则被外磁场排斥。因此，我们通常会将被外磁场吸引的物质称为顺磁性物质，或者说该物质具有顺磁性；而把被磁场排斥的物质称为逆磁性物质，或者说该物质具有逆磁性。气体介质处于磁场中也会被磁化，我们根据气体组分对磁场的吸引和排斥的不同，也将气体分为顺磁性和逆磁性。顺磁性气体有：O2、NO、NO2等；逆磁性气体有：H2、N2、CO2、CH4等。磁性氧气传感器是磁性氧气分析仪的核心，但是目前也已经实现了“传感器化”进程。这种传感器只能用于氧气的检测，选择性

5、极好。大气环境中只有氮氧化物能够产生微小的影响，但是由于这些干扰气体的含量往往很少，所以，磁氧分析技术的选择性几乎是唯一的！当然磁氧根据传感器类型，又分为磁力机械式，热磁式氧分析仪，热磁式市场售价略低，客户可根据需求应用选型。与热磁式分析仪相比，磁力机械式氧分析仪有如下特点：1.它是对氧的顺磁性直接测量的分析仪，在测量中，不受被测气体导热性变化、密度变化等影响。2.在0-100%O2范围内线性刻度、测量精度较高，测量误差可低至±0.1%O2。3.灵敏度高，除了用于常量的测量以外，还可用于微量氧（O2‰）的测量。注意事项：1.磁力机械式氧分析仪基于对磁

6、化率的直接测量，像氧氮等一些强磁性气体会对测量带来严重干扰，所以应将这些干扰组分除掉。此外，一些较强逆磁性气体也会引起较大的测量误差。如氙气，若样品中含有较多的这类气体，也应予以清除或对测量结果采取修正措施。2.氧气的体积磁化率是压力、温度的函数，样气压力、温度的变化以及环境温度的变化，都会对测量结果带来影响。因此，必须稳定样气的压力，使其符合调校仪器时的压力值。环境温度和整个检修部件，均应工作在设计的温度范围内，一般来说，各种型号的磁力机械式氧分析仪均带有温度控制系统，以维持检测部件在恒温条件下工作。3.无论是短时间的剧烈振动，轻微的持续振动，都会

7、削弱磁性材料的磁场强度，因此，该类仪器多将检测器等敏感部件安装在防振装置中。当然，仪器安装位置也应避开振源并采取适当的防振措施。另外，任何电气线路不允许穿过这些敏感部分，以防电磁干扰和振动干扰。氧化锆氧分析仪氧化锆氧量分析仪，又被称为氧化锆氧分析仪，氧化锆分析仪/氧化锆氧量计/氧化锆氧量表等。较多用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量。其原理是在传感器内温度恒定的电化学电池(氧浓差电池，也简称锆头)产生一个毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值。氧传感器的关键部件是氧化锆，在氧化锆元件的内外两侧涂上多孔性铂电极制成氧

8、浓度差电池。它位于传感器的顶端。为了使电池保持额定的工作温度，在传感器中设置了加热器。用氧分析仪内的温度控制