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器控制氧化锆温度恒定。
氧化锆氧量分析仪的构成是由氧传感器(又称氧探头、氧检测器)、氧分析仪(又称变送器、变送单元、转换器、分析仪)以及它们之间的连接电缆等组成。
主要原理
氧化锆探头是利用氧化锆浓差电势来测定氧含量的传感器,其核心的氧化锆管安置在一微型电炉内,位于整个探头的顶端。
氧化锆管是由氧化锆材料掺以一定量的氧化钇或氧化钙经高温烧结后形成的稳定的氧化锆陶瓷烧结体。
由于它的立方晶格中含有氧离子空穴,因此在高温下它是良好的氧离子导体。
因其这一特性,在一定高温下,当锆管两边的氧含量不同时,它便是一个典型的氧浓差电池,在此电池中,空气是参比气,它与烟气分别位于内外电极。
在实际的氧探头中,空气流经外电极,烟气流经内电极,当烟气氧含量P小于空气氧含量P0(20.6%O2)时,空气中的氧分子从外电极上夺取4个电子形成2个氧离子,发生如下电极反应:
O(P0)+4e-→2O-2
氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边,在内电极上发生相反的电极反应:
2O-2→O(P0)+4e-
由于氧浓差导致氧离子从空气边迁移到烟气边,因而产生的电势又导致氧离子从烟气边反向迁移到空气边;
当这两种迁移达到平衡后,便在两电极间产生一个与氧浓差有关的电势信号E,该电势信号符合"能斯特"方程:
E=(RT/4F)Ln(P0/P)(1)
式中R、F分别是气体常数和法拉第常数,T是锆管绝对温度(K),P0是空气氧含量(20.6%O2),P是烟气含量。
由(1)式可见,在一定的高温条件下(一般)600℃),一定的烟气氧含量便会有一对应的电势输出,在理想状态下,其电势值在高温区域内对应氧含量。
在理想状态下,当被测烟气与参比气浓度一样时,其输出电势E值为0mV,但在实际应用中,锆管实际条件和现场情况均不是理想状态。故事实上的锆管是偏离此值的。
实际上,一定氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和,我们称为无浓差条件下锆管输出的电势值为本底电势或称为零位电势,此值的大小又在不同温度下呈不同的值,并且随锆管使用期延长而变化。
因此,如不对此情况处理,会严重影响整套测氧仪的准确和探头寿命。
以往的粒度分析方法通常采用筛分或沉降法。常用的沉降法存在着检测速度慢(尤其对小粒子)、重复性差、对非球型粒子误差大、不适用于混合物料(即粒子比生必须一致才能较准备)、动态范围窄等缺点。
那么用户该如何选购此产品呢,下面就来看一下吧!
激光粒度分析仪的选购方法
1、激光粒度分析仪测量范围粒度范围宽,适合的应用广。不仅要看其仪器所报出的范围,而且还要看超出主检测器面积的小粒子散射<0.5μm>如何检测。
好的途径是全范围直接检测,这样才能保证本底扣除的一致性。不同方法的混合测试,再用计算机拟合成一张图谱,肯定带来误差。
2、激光光源一般选用2mW激光器,功率太小则散射光能量低,造成灵敏度低;另外,气体光源波长短,稳定性优于固体光源。检测器因为激光衍射光环半径越大,光强越弱,极易造成小粒子信噪比降低而漏检,所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。检测器的发展经历了圆形,半圆形和扇形几个阶段。
3、使用完全的米氏理论
因为米氏光散理论非常复杂,数据处理量大,所以有些厂家忽略颗粒本身折光和吸收等光学性质,采用近似的米氏理论,造成适用范围受限制,漏检几率增大等问题。
4、准确性和重复性指标
越高越好。采用NIST标准粒子检测。
5、稳定性
仪器稳定性包括光路的稳定性和分散系统的稳定性和周围环境的影响。一般来讲选用气体激光器,使用光学平台,有助于光路的稳定。内部发热部件(如50瓦的钨灯)将影响光路周围环境。
稳定性指标在厂家仪器说明中没有,用户只能凭对于仪器结构的判断和参观或询问其他长时间使用过的用户来判断。
6、扫描速度
扫描速度快可提高数据准确性,重复性和稳定性。
不同厂家的仪器扫描速度不同,从1次/秒到1000次/秒。一般来讲,循环扫描测试次数越多,平均结果的准确性越好,故速度越高越好;喷射式干法和喷雾更要求速度越高越好;自由降落式干法虽然速度不快,但由于粒子只通过样品区一次,速度也是快一些好。
用户每天需要处理的样品量,也是考虑速度的因素。
可自动对中,无需要换镜头,可自动校正。
7、使用和维护的简便性
关于这一点,在购买之前往往被忽视,而实际上直接决定了仪器使用效率和寿命。了解的方法是对仪器结构的了解和其他已有用户的反映。
拆卸、清洗是否方便:粒度仪分为主机和分散器两部分。而样品流动池总是需要定期清洗的,清洗间隔视样品性质而定。将主机和分散器合二为一的仪器往往将样品池深置于仪器内部,取出和拆卸均很繁琐,且极易碰坏光路系统。
8、一定要符合国际标准标准
ISO13320标准是对激光粒度分析仪的基本要求。在测量亚微米粒子分布过程中,采用非激光衍射方法是不符合标准的。
判断激光粒度分析仪的优劣
1.粒度测量范围:粒度范围宽,适合的应用广。不仅要看仪器所报出的范围,而是看超出主检测面积的小粒子散射(<0.5μm)如何检测。
zui好的途径是全范围直接检测,这样才能保证本底扣除的一致性。不同方法的混合测试,再用计算机拟合成一张图谱,肯定带来误差。
2.激光光源:一般选用2mW激光器,功率太小则散射光能量低,造成灵敏度低;另外,气体光源波长短,稳定性扰于固体光源。
3.检测器:因为激光衍射光环半径越大,光强越弱,极易造成小粒子信/噪比降低而漏栓,所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。
激光粒度分析仪采用湿法分散技术,具有操作简便、输出数据直观等优点,与传统仪器比较,提高了时效和分析精度。
氧分析仪是纯物理测量,无须参比气,无化学药品和电解质的消耗。仪器精度高,操作简单,通气即可使用,测定快速,只需将仪器入口与样气的出口进行对接,五分钟内即可显示氧纯度值。
高氧分析仪工作原理如下:
高氧分析仪技术参数:
测量原理:离子流(界限电流);
显示方式:128×64点阵LCD;
测量范围:10.00% ~ 99.99% O2;
测量精度:≤±1%FS;
分 辨 率:0.01%;
重 复 性:≤±1%FS;
响应时间:T90≤30S;
模拟输出:4-20mA.DC(非隔离输出,负载电阻小于500欧姆),0-10V.DC(非隔离输出,负载电阻大于10K欧姆),
1路可编程干触点型无源报警输出,触点最大容量220VAC/2A;
其它接口:RS232(默认)或RS485;
供电电源:AC170 ~ 264V 50/60Hz;
样气温度:-10 ~ +50℃;
采样方式:通入式;
样气流量:300 ~ 600ml/min;
样气压力:0.05MPa≤入口压力≤0.35MPa,
稳压气氛;背景气体:N2及惰性气体等混合气体;
规格尺寸:155mm×155mm×296mm(H×W×D);
开孔尺寸:135mm×135mm(H×W);
使用寿命:单传感器>3年;
双传感器>5年(正常使用条件下);
气路接口:NPT 1/8内螺纹;
安装方式:嵌入式
高氧分析仪的特点:
传感器采用内置方式,方便用户安装使用;内置传感器温度补偿电路,避免温度变化对测量精度的影响;
可扩充海拔高度测量模块,避免大气压力变化对测量精度的影响;传感器不通电不消耗、使用寿命长、易维护等特点;
无须基准气体,不受工作环境氧浓度影响;采用进口界限电流传感器,响应速度快、精度高、校准周期长等特点;
内置补偿功能和传感器保护功能,分析仪可以在99.99%的环境下上电,不会影响传感器寿命;
嵌入式安装,使其安装简单方便;内置温度补偿功能,样气流量的大小不会对传感器测量带来误差;
任意一点标定即可满足整个量程的测量精度,操作简单方便。
高氧分析仪广泛应用于大型空气分离高纯氧、医用及工业制氧机、冶炼行业、医疗卫生、石油化工、环保、电子电力等行业中高浓度氧的实时检测分析。