氧化鋯氧量分析儀的工作原理是什么

核心元件的激活條件

儀器的核心傳感元件是摻雜氧化釔 / 氧化鈣的氧化鋯（$Zr{O}_2$）陶瓷管，這種材料只有在 ** 高溫環(huán)境（600~850℃）** 下才會形成氧離子導(dǎo)電的固體電解質(zhì)，因此探頭內(nèi)部需配備加熱器維持工作溫度。

氧化鋯管的內(nèi)外壁均涂覆一層多孔鉑電極，作為氧離子遷移的載體和電信號采集端。

濃差電池的構(gòu)建

氧離子遷移與電動勢產(chǎn)生

在高溫作用下，氧離子會從氧分壓高的一側(cè)（參比氣體側(cè)）向氧分壓低的一側(cè)（被測氣體側(cè)）定向遷移。

這種離子遷移會導(dǎo)致兩個鉑電極之間產(chǎn)生電荷差，進(jìn)而形成一個與兩側(cè)氧分壓差值相關(guān)的濃差電動勢（mV 級信號）。

基于能斯特方程的定量計算

電動勢與氧分壓的關(guān)系遵循能斯特方程，公式如下：

$E=\frac{RT}{4F}\ln \frac{P_{O_2(ref)}}{P_{O_2(meas)}}$

各參數(shù)含義：

溫度補償?shù)年P(guān)鍵作用

電動勢 $E$ 與溫度 $T$ 直接相關(guān)，若溫度波動會導(dǎo)致測量誤差。因此探頭內(nèi)置溫度傳感器，變送器會根據(jù)實時溫度數(shù)據(jù)對計算結(jié)果進(jìn)行補償，確保在不同工況下的測量精度。