氧化锆氧量分析仪是一种基于氧化锆固体电解质原理的高精度气体分析设备，主要用于实时监测工业燃烧过程中的氧含量。其核心部件为氧化锆探头，内置氧化锆陶瓷管及铂电极，在高温环境下（通常为600-850℃），氧化锆陶瓷因掺杂稳定剂而具备氧离子导电性。当探头两侧氧浓度不同时，氧离子从高浓度侧向低浓度侧迁移，形成与氧浓度差相关的电势差（能斯特电势），通过测量该电势差即可计算出氧含量。
该设备具有高精度（±0.1%O₂）、响应迅速（<5秒）的特点，适用于连续监测。其传感器具备防尘、防爆设计，并配备加热装置，确保在高温、高粉尘等恶劣工况下稳定运行。设备支持4-20mA、RS485等信号输出，可与DCS、PLC等控制系统集成，实现燃烧过程的闭环控制。
氧化锆氧量分析仪主要由以下几个核心部分组成，各部分协同工作，实现氧含量的准确测量：
1、氧化锆探头（传感器部分）
这是仪器的核心部件，通常安装在烟道或反应器上，直接接触被测气体。
氧化锆管：由稳定的氧化锆陶瓷制成（通常掺入氧化钇或氧化钙作为稳定剂），在高温（650°C以上）下具有离子导电性，能传导氧离子（O²⁻）。
铂电极：在氧化锆管的内外表面烧结有铂（Pt）多孔电极。内侧通常接触参比气体（如空气），外侧接触被测气体。电极起到收集和传导电子的作用。
加热炉：内置于探头中，用于将氧化锆管加热并恒定在工作温度（通常为700°C左右），确保其具有足够的离子导电性。
热电偶：用于监测氧化锆管的实际温度，反馈给温控系统以实现精确控温。
过滤器：安装在探头前端，用于过滤烟气中的粉尘，保护氧化锆管和电极。
安装法兰/螺纹：用于将探头固定在烟道或管道上。
恒温块/保护管：保护内部元件，并提供良好的热传导。
2、转换器（变送器/二次仪表）
安装在控制室或便于操作的位置，负责信号处理、显示和输出。
信号处理电路：接收来自探头的毫伏级氧电势信号（Nernst电压），进行放大、滤波和线性化处理。
温度控制系统：根据热电偶反馈的温度信号，通过PID等控制算法，精确控制加热炉的功率，使氧化锆管温度恒定。
显示单元：数码管或液晶显示屏，实时显示氧含量（%O₂）、探头温度、故障信息等。
输出接口：
模拟输出：通常为4-20mA标准信号，可接入DCS、PLC等控制系统。
数字通信：如RS485、Modbus等，用于与上位机通讯。
报警输出：继电器触点，用于超限报警。
按键/操作面板：用于参数设置、零点/量程校准、状态查询等操作。
电源模块：为整个转换器和探头加热系统提供所需电源。
3、取样及预处理系统（对于抽吸式仪表尤为重要）
当采用抽吸式取样时，需要此系统将样气从现场输送到探头或分析单元。
取样探头：伸入烟道，采集样气。
取样管线：连接探头和预处理系统，常为伴热管线（防止样气冷凝）。
气体输送泵：将样气抽至分析仪。
冷凝器/除湿器：去除样气中的水分，防止水蒸气在传感器内冷凝损坏氧化锆管。
过滤器：多级过滤，去除粉尘、油雾等杂质。
流量计/流量控制器：监控和调节样气流量，确保进入传感器的流量稳定。
反吹系统（可选）：定期用压缩空气或氮气反向吹扫探头和过滤器，防止堵塞。
4、参比气体
作用：为氧化锆传感器提供一个已知的、稳定的氧分压基准。
来源：
空气参比：最常见的方式，利用大气中的空气（氧含量约20.9%）作为参比气。探头设计有通道让空气自然对流或强制进入内电极侧。
标准气参比：在特殊应用或高精度要求下，可通入已知浓度的标准气体作为参比。
5、电缆与连接件
高温电缆：连接探头和转换器，传输氧电势信号、加热电源和热电偶信号。需耐高温、屏蔽良好。
接线端子/航空插头：确保电气连接可靠。
更新时间：2025-09-26 
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