氧 分 析 儀 原 理
常用的氧分析儀主要有熱磁式和氧化鋯式兩種。
（1）熱磁式氧分析儀
其原理是利用煙氣組分中氧氣的磁化率特別高這一物理特性來測定煙氣中含氧
量。氧氣為順磁性氣體 ，在不均勻磁
場中受到吸引而流向磁場較強(qiáng)處。在該處設(shè)有加熱絲，使此處氧的溫度升高而磁
化率下降，因而磁場吸引力減小，受后面磁化率較高的未被加熱的氧氣分子推擠
而排出磁場，由此造成“熱磁對流”或“磁風(fēng)”現(xiàn)象。在一定的氣樣壓力、溫度
和流量下，通過測量磁風(fēng)大小就可測得氣樣中氧氣含量。由于熱敏元件（鉑絲）
既作為不平衡電橋的兩個橋臂電阻，又作為加熱電阻絲，在磁風(fēng)的作用下出現(xiàn)溫
度梯度，即進(jìn)氣側(cè)橋臂的溫度低于出氣側(cè)橋臂的溫度。不平衡電橋?qū)㈦S著氣樣中
氧氣含量的不同，輸出相應(yīng)的電壓值。
（2）氧化鋯傳感器式氧分析儀
氧化鋯是一種陶瓷，一種具有離子導(dǎo)電性質(zhì)的固體。在常溫下為單斜
晶體，當(dāng)溫度升高到 1150℃時，晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄w，同時約有 7%的體積收
縮；當(dāng)溫度降低時，又變?yōu)閱涡本w。若反復(fù)加熱與冷卻，ZrO2 就會破裂。因
此，純凈的ZrO2不能用作測量元件。如果在ZrO2中加入一定量的氧化鈣（CaO）
或氧化釔作穩(wěn)定劑，再經(jīng)過高溫焙燒，則變?yōu)榉€(wěn)定的氧化鋯材料，這
時，四價的鋯被二價的鈣或三價的釔置換，同時產(chǎn)生氧離子空穴，所以 ZrO2
屬于陰離子固體電解質(zhì)。ZrO2 主要通過空穴的運動而導(dǎo)電，當(dāng)溫度達(dá)到 600℃
以上時，ZrO2 就變?yōu)榱己玫难蹼x子導(dǎo)體。
在氧化鋯電解質(zhì)的兩面各燒結(jié)一個鉑電極，當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的氧分壓不同時，
氧分壓高的一側(cè)的氧以離子形式向氧分壓低的一側(cè)遷移，結(jié)果使氧分壓高的一
側(cè)鉑電極失去電子顯正電，而氧分壓低的一側(cè)鉑電極得到電子顯負(fù)電，因而在
兩鉑電極之間產(chǎn)生氧濃差電勢。此電勢在溫度一定時只與兩側(cè)氣體中氧氣含量
的差（氧濃差）有關(guān)。若一側(cè)氧氣含量已知 ，則另
一側(cè)氧氣含量（如煙氣中氧氣含量）就可用氧濃差電勢表示，測出氧濃差電勢，
便可知道煙氣中氧氣含量。
