CN2110874U

CN2110874U - 一种氧化锆测氧传感器

Info

Publication number: CN2110874U
Application number: CN 92202555
Authority: CN
Inventors: 贾大中
Original assignee: FUSHUN PETROLEUM COLLEGE; China Petrochemical Corp
Current assignee: FUSHUN PETROLEUM COLLEGE; China Petrochemical Corp
Priority date: 1992-02-18
Filing date: 1992-02-18
Publication date: 1992-07-22

Abstract

一种氧化锆测氧传感器。其敏感元件采用薄片状氧化锆基快离子导体，夹持在两个持管中间，用耐温填料压紧密封。敏感元件、加温电炉、保温套、取样导气管、护罩及支撑件以组装的方式用拉紧螺杆构成组合式取样测氧传感器体。

这种传感器的薄片状氧化锆基快离子导体结构形状简单、体积小，便于采用静电沉积法或等静压法成型，可提高传感器的一致性和线性特性，从而提高了测量精度、响应速度、机械强度和使用寿命。取样测量易保证样气的代表性，避免样气中有害物质影响探头的使用寿命。组装式结构便于更换敏感元件和其它部件。

Description

本实用新型涉及一种氧化锆测氧传感器，属电化学分析测试仪表的元器件，用于测量混合气体中的氧含量。

现有技术的氧化锆测氧传感器敏感元件是用氧化锆掺杂一定量的稳定剂成型烧结后形成稳定的氧化锆基快离子导体，在其两侧喷涂上铂或银等金属层作为电极。当该导体两侧气体中氧含量不同时，在氧化学势的作用下，氧离子就从高氧侧通过快离子导体向低氧侧运动，在导体两侧的电极上产生电势。输出的氧浓差电势大小与氧化锆基快离子导体两侧的氧浓度关系符合NERNST方程。即：

E＝ (RT)/(4F) Ln (P₂)/(P₁)

式中：E－－氧化锆敏感元件的输出电势（mv）；

T－－氧化锆敏感元件的工作温度（°K）；

F－－法拉第常数；

R－－理想气体常数；

P₁－－参比气体氧分压；

P₂－－被测气体氧分压。

现有技术由氧化锆基快离子导体、电极、测温热电偶组成试管形传感器敏感元件。敏感元件粘接在陶瓷接管上，并和加温电炉、耐火保温套、外罩、支撑件以及温控电路构成直插式氧化锆测氧传感器，上海第二耐火材料厂生产的Zr－33B属这种型式的氧化锆测氧传感器。有的把试管形传感器敏感元件装在带电加热的探测管上，南京分析器厂生产的DH－8属这种型式的氧化锆测氧传感器。

现有试管形氧化锆测氧传感器敏感元件的结构形状复杂，采用模铸或挤压成型方法实现，但模铸法成型的体积密度低，烧结时容易变形，氧分子的漏泄量大；挤压法成型易发生受力不均，在边缘附近形成阻碍氧分子迁移的微畴，使得传感器的一致性和线性变差，测量误差大。敏感元件固定在陶瓷接管或探测管上，损坏时，整个传感器报废。现有技术的传感器都是直插式的，直接插入被测混合气体的容器内测量，传感器固定在某一测量点上，不易保证被测样气的代表性。直接测量方式使得探头长期与混合气体中的有害物质接触，缩短探头的使用寿命。现有技术的氧化锆测氧传感器的测量精度低于5％F·S、线性低于3％F·S、响应时间20秒以上，密封要求高、制造复杂、成本高、寿命短。

本实用新型旨在克服上述现有技术的不足而提供一种氧化锆测氧传感器，称薄片状氧化锆敏感元件的组合式取样测氧传感器。

本实用新型的目的可以通过下述措施实现：传感器的敏感元件采用薄片状氧化锆基快离子导体，薄片两侧喷涂金属电极，在薄片的一侧带有测温热电偶插座，测温热电偶的测量端粘接于该插座上，构成薄片状氧化锆测氧传感器的敏感元件。敏感元件夹持在两个耐温绝缘材料的持管中间，用耐温填料压紧密封。敏感元件、加温电炉、、耐火保温套、取样导气管、护罩以及支撑件以组装方式构成薄片状氧化锆敏感元件的组合式取样测氧传感器体。

薄片状的氧化锆基快离子导体结构形状简单，体积小，便于采用静电沉积法或等静压法成型，使得导体的结构均匀、牢固、致密性好，提高了传感器的一致性和线性特性，从而提高了测量精度和使用寿命。薄片状的氧化锆基快离子导体使得传感器的响应速度也提高。薄片结构便于采用等离子喷涂技术在薄片两侧喷涂金属电极，使得电极多孔性好，不易脱落，从而更有利于提高传感器的测量精度和使用寿命。测温热电偶紧贴在薄片状氧化锆基快离子导体上，快速反映导体的工作温度，及时通过温控电路补偿温度对测量精度的影响。采用取样测量易保证被测样气的代表性，且通过取样系统除去氧气中的有害物质，从而也提高了传感器的测量精度和使用寿命。各部件采用组装式结构，当传感器的敏感元件及其它部件损坏时，可以方便的进行更换。

采用本实用新型的氧化锆测氧传感器，其精度可达2％F·S，线性1％F·S，响应时间10S，结构简单，制造方便，成本低。

附图的图面说明如下：

图一为薄片状氧化锆敏感元件的组合式取样测氧传感器；

图二为图一的左视图；

图三为图一的俯视图；

图四为薄片状氧化锆敏感元件。

下面结合实施例对本实用新型作进一步陈述：

本实用新型提出的薄片状氧化锆敏感元件的组合式取样测氧传感器如图一所示，图二和图三分别是它的左视图和俯视图。厚度为0.8毫米的薄片状氧化锆基快离子导体（10）夹持在两个氧化铝陶瓷持管（6）和（17）中间，并用耐温填料（14）压紧密封。部件（11）为耐火保温套，（8）为金属护罩。传感器两端用与夹紧压盖（7）、（16）压焊成一体的撑条（5）、（19）通过拉紧螺杆（26）组装成传感器体。用压条（2）和（4）将取样导气管（3）固定到撑条（5）上，用压条（20）将测温热电偶（18）及其引线（21）固定到撑条（19）上，再用卡带（9）、（13）将传感器体固定在承板（24）上。（12）、（23）是加温电炉及其引线，（25）是接线端子。由取样系统来的样气通过进气接口（1）和进气管（3）送到薄片状氧化锆敏感元件的左侧，右侧空气呈自然对流状态。图四是薄片状氧化锆敏感元件。测温热电偶（18）的热端插在薄片状氧化锆基快离子导体（10）中部的测温热电偶座（15）上，并用高温粘合剂粘合，热电势由引线（21）引出，送至温控电路。薄片状氧化锆基快离子导体（10）两侧喷涂铂或银金属电极（27），电极（27）上的氧浓差电势由引线（22）引出送至二次仪表。

Claims

1、一种氧化锆测氧传感器，由氧化锆敏感元件、加温电炉、保温套、外罩、支撑件以及温控电路构成，其特征在于所说的氧化锆敏感元件采用薄片状氧化锆基快离子导体(10)，导体(10)的两侧喷涂金属电极(27)，在导体(10)的一侧带有测温热电偶座(15)，测温热电偶(18)的测量端粘接于测温热电偶座(15)上，组成薄片状氧化锆敏感元件，敏感元件夹持在两个持管(6)和(17)中间，用耐温填料(14)压紧密封，敏感元件(10)、加温电炉(12)、保温套(11)、取样导气管(3)、护罩(8)及支撑件以组装方式构成薄片状氧化锆敏感元件的组合式取样测氧传感器体。

2、按权利要求1所述的氧化锆测氧传感器，其特征在于传感器体两端用压焊成一体的撑条（5）、（19）和夹紧压盖（7）、（16）通过拉紧螺杆（26）组装，用压条（2）、（4）将取样导气管（3）固定到撑条（5）上，用压条（20）将测温热电偶（18）及其引线（21）固定到撑条（19）上，再用卡带（9）、（13）将传感器体固定在承板（24）上。