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單元用于氧氣測(cè)量

工業(yè)生產(chǎn)以及實(shí)驗(yàn)室研究中常常需要確定氣體中的含氧量。測(cè)量電位的氧化鋯電池以及獨(dú)特的性能特點(diǎn)，已經(jīng)向世人證明可以理所當(dāng)然的擔(dān)當(dāng)起這一使命。這種檢測(cè)電池經(jīng)過(guò)電化學(xué)方面的設(shè)定，無(wú)精度偏差，工作狀態(tài)長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。氧化鋯傳感元件利用添加穩(wěn)定劑的氧化鋯陶瓷中氯離子的電導(dǎo)率。電導(dǎo)率隨著溫度呈指數(shù)技術(shù)增大，當(dāng)溫度達(dá)到600 °C，則電導(dǎo)率的值高到足以用于檢測(cè)的目的。

單元用于氧氣測(cè)量結(jié)構(gòu)
    氧化鋯電池中，通常有個(gè)傳導(dǎo)氯離子的陶瓷材料制成的不投氣的管子（1），被檢測(cè)的氣體從這個(gè)陶瓷管中通過(guò)，陶瓷管呈軸向?qū)ΨQ的放置在參考電極環(huán)（2）和檢測(cè)電極（3）之間。
    氧化鋯電池的電極（6和7）用鉑金條制造，氧化鋯陶瓷管外側(cè)的電極處于被干燥的空氣包圍，作為參考電極（4），具有恒定的，眾所周知的電極電位。
1 陶瓷管
2 帶陶瓷層的參考電極
3 測(cè)量電極
4 參考電極
5 熱電偶
6 參考電極連接線
7 測(cè)量電極連接線

測(cè)量值的計(jì)算

NERNST方程是測(cè)量氣體中氧氣含量的基本公式。 S  In which: U – 電池電壓， V為單位; R – molar氣體常數(shù) (R = 8.31441 ± 26 · 10-5 J/(mol · K),
                T – 測(cè)量溫度 K; F –法拉第常數(shù), (F = 9.648455 ± 27 · 10-6)· 104 C/mol;
                pO2,air – 在干燥氣體中參考電極的氧氣的局部壓力 Pa
                pO2,meas.gas –在干燥氣體中測(cè)量電極的氧氣的局部壓力 Pa

假設(shè)總壓力相對(duì)于兩個(gè)電極是高的話， (體積濃度將替代局部壓力來(lái)使用), 則在方程中填入常數(shù)值 (I)后, 下面的等式就是了測(cè)量氧氣的方程

In which: φO2 – 氧氣濃度 vol. %
                   U –電勢(shì)差 mV
                   T – 測(cè)量溫度 K
                  20.64 – 空氣中的氧氣濃度，濕度50 %時(shí)，以 vol. %為單位.

備注：

    測(cè)量氣體中的氧氣是以游離態(tài)或者非游離態(tài)的形式存在。 (例如在水蒸汽中，部分分解成H2 和 O2，高溫時(shí)).
以下的關(guān)系是有效的:
U ~ T    –游離態(tài)的氧
U ~ 1/T – 非游離態(tài)的氧
    等式對(duì)于測(cè)量氣體中還原性氣體和氧化性氣體的測(cè)量都是有效的。在這種情況下，氧氣僅僅以非游離態(tài)的形式出現(xiàn)。 (如 H2/H2O 或者 CO/CO2混合).
    在還原性混合氣體中，氧氣的局部壓力和溫度成反比例關(guān)系。
    測(cè)量值從一個(gè)溫度轉(zhuǎn)換到另一個(gè)溫度時(shí)，僅限當(dāng)使用特別的熱力方程.。