氧氣感測器怎樣測冷疑鍋爐內氧氣含量？

根據題目所說的氧氣感測器就是氧化鋯氧量分析儀的探頭。而氧化鋯氧量分析儀主要用於測定鍋爐煙氣的氧分壓，也就是氧氣的體積百分數，通俗的說就是氧含量，它的作用是保證鍋爐正常安全執行，提高燃料燃燒效率及減少環境汙染。

氧化鋯氧量分析儀的基本概況

氧化鋯氧量分析由探頭跟變送器兩大部分組成。這裡所說的探頭就是題目說的氧感測器，氧感測器的作用就是輸出被測氧量所對應的電勢訊號，也叫濃差電動勢。氧化鋯氧量分析儀的變送器的功能，一是穩定控制探頭工作溫度，二是將來自探頭的電勢訊號轉換成氧量值，並且將氧量值再轉化為對應的標準電流訊號輸出。

氧化鋯氧量分析儀探頭（氧感測器）的工作原理

在探頭內的ZrO2.CaO固體電解質片兩側，用燒結法制成幾微米至幾十微米後的多孔鉑電極，並焊上鉑絲做引線，構成濃池電池。這裡說到的多孔鉑電極，它具有催化氧分子和氧離子之間正逆變反應作用。將濃差電池左側通空氣，氧量標記為po，一般氧量為20.8%，右側通被測煙氣，氧量標記為p1（未知），正常情況下氧量範圍為3%~6%。

根據上面說的氧含量基本概況中所述的氧感測器是電勢訊號（濃差電動勢），可以用涅恩斯特公式表示。E＝RT/nF×ln（po/p1）對這個涅恩斯特公式的字母簡單介紹下：E是上面提到的濃差電動勢、R是理想氣體常數，8.315J/（mol.k）、T是絕對氣體溫度、n是參加反應的電子數、F是法拉第常數，96500C（庫倫），po和P1上面有說明。當待測氣體的總壓力與參比氣體總壓力同壓時，把上面的涅恩斯特公式中的自然對數換成常用對數，同時把R、n、F的值帶入涅恩斯特公式，可得E＝0.4961×10^-4TIg（C0/C1）。這個式子中的CO是參比氣體中氧量，C1是被測氣體中氧量。根據這個式子可以分析得知，只要氧化鋯氧量分析的探頭工作溫度T一定時，氧濃度差電動勢E與被測氣體中氧濃C1成單值關係。因此只要測量氧濃度差電動勢就可得到被測氧濃度，這就是氧化鋯氧量分析的基本工作原理。

氧化鋯氧量分析主要應用在火電廠、煉油廠加熱爐和輸油管道加熱爐、冶煉廠的加熱爐熱爐、以及化工輕紡、食品加工、製藥等企業的工業鍋爐。安裝氧化鋯氧量分析的好處可線上實時監控、調節空氣與燃料的最佳比，可實現最佳化燃燒。

一般測量鍋爐內的氧氣所用的感測器為氧化鋯感測器，瞭解了氧化鋯測氧感測器工作原理就能知道它在鍋爐中是怎麼測氧的了

氧化鋯測氧工作原理：

儀器所使用的氧化鋯測氧感測器材料是一種氧化鋯固體電解質，是在純氧化鋯中摻入氧化釔或氧化鈣，在高溫下燒結成的穩定氧化鋯。在 600℃以上高溫條件下，它是氧離子的良好導體，一般做成管狀。見圖1

如果氧化鋯管內外兩側的溫度高於 700℃時，其內外壁接觸氧分壓不同的氣體，氧化鋯管就成為一個氧濃差電池，在兩個鉑電極上將發生如下反應：

在空氣側（參比側）電極上：O 2 +4e→2O2-

在低氧側（被測側）電極上：2O2- →O2 +4e

即空氣中一個氧分子奪取電極上四個電子而變成兩個氧離子。氧離子在氧濃差電勢的驅動下，透過氧化鋯感測器遷移到低氧側電極上，留給該電極四個電子而復原為氧分子，電池處於平衡狀態時，兩電極間電勢值 E 恆定不變。

氧電勢值 E 符合能斯特方程：

式中：R-氣體常數

T-鋯管的絕對溫度

F-法拉第常數

P X -被測氣體氧濃度百分數

P A -參比氣氧濃度百分數，一般為 20.6％。

如果把氧化鋯管加熱至大於 600℃的穩定溫度，在氧化鋯管兩側分別流過被測氣體和參比氣體，則產生的電勢與氧化鋯管的工作溫度和兩側的氧濃度有固定的關係。如果知道參比氣體的濃度，則可根據氧化鋯管兩側的氧電勢和氧化鋯管的工作溫度計算出被測氣體的氧濃度。