氧含量的测量与预处理系统的应用

　　在工业生产过程氧含量的检测与控制中,正确分析氧含量不但要了解各种氧含量分析仪表的测量原理、技术特点、及相应的局限性,而且要对工艺流程的介质进行必要的预处理。

　　目前国内、外工业在线氧含量分析仪表所应用的测量原理和技术特点主要有以下几种。

　　1　磁压式氧分析仪测量原理

　　磁压式氧分析仪也是基于氧气顺磁性的直接测量原理,当被测气体和体积磁化率己知的参比气,从相对方向通入磁靴之间的磁隙中时,磁场外被测气体和参比气之间产生差压Δp(如图1所示),这一差压与被测气的氧浓度成比例。将差压Δp转换成电信号,即可测知氧浓度。

　　磁压式氧分析仪具有测量精度高、刻度线性、反应速度快的特点,仪表示值基本上不受混合体气体中非测量组份变化的影响, (由NO、NO^₂的相对磁化率分别达43%和28%,所以含有NO和NO^₂组分的混合气体影响氧含量的检测)。它的测量范围一般在0~1%O^₂到0~30%O^₂。选用不同含氧量的流动参比气,原则上可获得对应于基本量程为跨度的任意量程。可应用于冶金喷煤系统氧含量分析或空分制氧系统中氧气纯度的分析。

　　2　热磁式氧分析仪测量原理

　　热磁式氧分析仪基于磁风原理,即利用加热时氧气丧失顺磁性这一趋势的性质来进行检测。由于热磁对流的结果,使处于电桥上的两只电组丝r_¹和r_²的阻值发生变化,电桥就有输出电流(如图2所示),输出电流的大小反映了被测气体中氧含量的多少。

　　它的特点是不需要参比气,无可动部件,敏感元件耐腐蚀。它的测量范围为固定的量程的百分含氧量,一般在0~1%O^₂到0~21%O^₂。由于磁风原理和热量的交换及平衡有关,被测样气中非测量组份的任何变化,都会引起气体的密度、导热系数及温度的变化,而影响示值。如:被测气体流量波动±10%,仪表误差可达1·5%;导热系数小密度很大的CO^₂增加1·5%,示值将增加0·1%O^₂。所以它不适于背景气成分复杂、变化范围宽的混合气体分析。可用于制氧系统中粗氮、粗氩的含量分析。

　　3　氧化锆分析仪测量原理

　　氧化锆氧分析仪是利用高温浓差电池原理来测量混合气体中氧含量的,在氧化锆管的管底内外各涂上一层铂金内电极和外电极,使之处于温度恒定的电炉中,外电极在参比空气中,内电极接触流经导管的被测气体,在内外壁氧的不同含量作用下,电极上产生一个服从能斯特方程的电动势E(如图3所示)。检测电动势E的大小,即可测知气体的氧含量。