一、氧化锆探头的理论输出电势
氧化锆氧量分析仪利用氧化锆探头的电化学特性进行氧浓度测量。在规定的工作条件下,探头输出电势与被测气体中的氧浓度以及探头温度有关。
不同氧浓度和探头温度对应不同的理论电势输出值。因此,在氧化锆氧量测量中,可以通过氧浓度与理论输出电势的对应关系,了解探头的基本信号特性。
本文整理了氧化锆探头在600℃、700℃、800℃和850℃四种温度条件下的理论电势数据。
表中氧浓度范围为0.1%~20.0%,输出电势单位为mV,共包含73组氧浓度及292个理论电势数值。

二、氧化锆探头理论电势数据说明
| 参数 | 范围或单位 |
|---|---|
| 被测气体参数 | 氧浓度O2 |
| 氧浓度范围 | 0.1%~20.0% |
| 探头温度 | 600℃、700℃、800℃、850℃ |
| 理论输出电势 | mV |
| 氧浓度数据 | 73组 |
| 理论电势数据 | 292个 |
下表中的数值表示相应氧浓度和探头温度条件下的氧化锆探头理论电势输出值。
三、氧化锆探头理论电势完整对照表
以下数据按照氧浓度由低到高排列,保留600℃、700℃、800℃和850℃四列理论电势值。
单位:mV。
| 氧浓度O2(%) | 600℃ | 700℃ | 800℃ | 850℃ |
|---|---|---|---|---|
| 0.1 | 100.21 | 111.69 | 123.17 | 128.91 |
| 0.12 | 96.78 | 107.87 | 118.95 | 124.50 |
| 0.14 | 93.89 | 104.64 | 115.39 | 120.77 |
| 0.15 | 92.59 | 103.19 | 113.79 | 119.10 |
| 0.16 | 91.37 | 101.84 | 112.30 | 117.53 |
| 0.18 | 89.16 | 99.37 | 109.58 | 114.68 |
| 0.20 | 87.18 | 97.16 | 107.14 | 112.14 |
| 0.25 | 83.02 | 92.53 | 102.04 | 106.79 |
| 0.30 | 79.55 | 88.66 | 97.77 | 102.33 |
| 0.35 | 76.65 | 85.43 | 94.21 | 98.60 |
| 0.40 | 74.14 | 82.63 | 91.12 | 95.36 |
| 0.45 | 71.92 | 80.16 | 88.40 | 92.52 |
| 0.50 | 69.94 | 77.95 | 85.96 | 89.97 |
| 0.55 | 68.15 | 75.95 | 83.76 | 87.66 |
| 0.60 | 66.51 | 74.13 | 81.74 | 85.55 |
| 0.70 | 63.61 | 70.89 | 78.18 | 81.82 |
| 0.80 | 61.10 | 68.10 | 75.10 | 78.59 |
| 0.90 | 58.89 | 65.63 | 72.37 | 75.74 |
| 1.00 | 56.90 | 63.42 | 69.94 | 73.20 |
| 1.10 | 55.11 | 61.42 | 67.73 | 70.89 |
| 1.2 | 53.47 | 59.60 | 65.73 | 68.79 |
| 1.3 | 51.97 | 57.92 | 63.87 | 66.85 |
| 1.4 | 50.58 | 56.37 | 62.16 | 65.06 |
| 1.5 | 49.28 | 54.92 | 60.56 | 63.39 |
| 1.6 | 48.06 | 53.57 | 59.07 | 61.82 |
| 1.7 | 46.92 | 52.30 | 57.67 | 60.36 |
| 1.8 | 45.85 | 51.10 | 56.35 | 58.97 |
| 1.9 | 44.83 | 49.97 | 55.10 | 57.67 |
| 2.0 | 43.87 | 48.89 | 53.91 | 56.43 |
| 2.2 | 42.89 | 46.89 | 51.71 | 54.12 |
| 2.4 | 40.44 | 45.07 | 49.70 | 52.01 |
| 2.5 | 39.71 | 44.26 | 48.81 | 51.08 |
| 2.6 | 38.93 | 43.39 | 47.85 | 50.08 |
| 2.8 | 37.54 | 41.80 | 46.14 | 48.29 |
| 3.0 | 36.24 | 40.39 | 44.54 | 46.62 |
| 3.2 | 35.03 | 39 | 43.05 | 45.06 |
| 3.4 | 33.89 | 37.77 | 41.65 | 43.59 |
| 3.5 | 33.34 | 37.16 | 40.16 | 42.89 |
| 3.6 | 32.82 | 36.57 | 40.33 | 42.21 |
| 3.8 | 31.80 | 35.44 | 39.08 | 40.90 |
| 4.0 | 30.83 | 34.36 | 37.89 | 39.65 |
| 4.5 | 28.65 | 31.80 | 35.17 | 36.81 |
| 5.0 | 26.63 | 29.68 | 32.73 | 34.26 |
| 5.5 | 24.84 | 27.68 | 30.53 | 31.95 |
| 6.0 | 23.21 | 25.87 | 28.52 | 29.85 |
| 6.5 | 21.70 | 24.19 | 26.67 | 27.91 |
| 7.0 | 20.30 | 22.63 | 24.95 | 26.11 |
| 7.5 | 19.10 | 21.19 | 23.36 | 24.45 |
| 8.0 | 17.79 | 19.83 | 21.87 | 22.88 |
| 8.5 | 16.65 | 18.56 | 20.47 | 21.42 |
| 9.0 | 15.58 | 17.36 | 19.14 | 20.03 |
| 9.5 | 14.56 | 16.23 | 17.89 | 18.73 |
| 10.0 | 13.59 | 15.15 | 16.71 | 17.49 |
| 10.5 | 12.67 | 14.12 | 15.57 | 16.30 |
| 11.0 | 11.82 | 13.17 | 14.52 | 15.20 |
| 11.5 | 10.96 | 12.22 | 13.48 | 14.10 |
| 12.0 | 10.16 | 11.33 | 12.49 | 13.07 |
| 12.5 | 9.4 | 10.47 | 11.55 | 12.09 |
| 13.0 | 8.66 | 9.65 | 10.64 | 11.14 |
| 13.5 | 7.95 | 8.86 | 9.77 | 10.22 |
| 14.0 | 7.26 | 8.10 | 8.93 | 9.34 |
| 14.5 | 6.60 | 7.36 | 8.12 | 8.50 |
| 15.0 | 5.97 | 6.65 | 7.33 | 7.78 |
| 15.5 | 5.35 | 5.96 | 6.58 | 6.88 |
| 16.0 | 4.75 | 5.30 | 5.84 | 6.11 |
| 16.5 | 4.17 | 4.65 | 5.13 | 5.37 |
| 17.0 | 3.61 | 4.03 | 4.44 | 4.65 |
| 17.5 | 3.07 | 3.42 | 3.77 | 3.95 |
| 18.0 | 2.54 | 2.82 | 3.12 | 3.26 |
| 18.5 | 2.02 | 2.25 | 2.48 | 2.60 |
| 19.0 | 1.52 | 1.69 | 1.87 | 1.96 |
| 19.5 | 1.03 | 1.15 | 1.27 | 1.33 |
| 20.0 | 0.56 | 0.62 | 0.68 | 0.72 |
数据说明:本表按照原始资料中的理论输出电势值整理。对于部分不连续的小数位和个别相邻数据的变化,均按照原始数值保留,没有进行重新计算或调整。
四、氧浓度与理论输出电势的关系
从表中可以看出,在相同探头温度条件下,随着被测气体氧浓度增加,氧化锆探头的理论输出电势总体呈减小趋势。
例如,在700℃条件下,不同氧浓度对应的理论输出电势如下:
| 氧浓度 | 700℃理论输出电势 |
|---|---|
| 0.1% | 111.69mV |
| 0.5% | 77.95mV |
| 1.0% | 63.42mV |
| 5.0% | 29.68mV |
| 10.0% | 15.15mV |
| 20.0% | 0.62mV |
在700℃时,当氧浓度从0.1%增加到20.0%,表列理论输出电势由111.69mV下降到0.62mV。
这说明氧化锆探头的理论电势与氧浓度之间不是简单的正比关系。氧浓度变化时,电势信号也相应发生变化。
五、探头温度对理论输出电势的影响
氧化锆探头的理论输出电势不仅与氧浓度有关,也与探头温度有关。
从表中可以看出,在相同氧浓度条件下,探头温度升高时,理论输出电势通常随之增大。
例如,当被测气体氧浓度为1.0%时:
| 探头温度 | 理论输出电势 |
|---|---|
| 600℃ | 56.90mV |
| 700℃ | 63.42mV |
| 800℃ | 69.94mV |
| 850℃ | 73.20mV |
因此,在解释氧化锆探头的电势信号时,需要同时考虑探头温度和被测气体氧浓度。
六、不同氧浓度下的理论电势比较
为了便于比较,下面列出部分典型氧浓度在四种温度下的理论输出电势。
| 氧浓度 | 600℃ | 700℃ | 800℃ | 850℃ |
|---|---|---|---|---|
| 0.1% | 100.21 | 111.69 | 123.17 | 128.91 |
| 0.5% | 69.94 | 77.95 | 85.96 | 89.97 |
| 1.0% | 56.90 | 63.42 | 69.94 | 73.20 |
| 5.0% | 26.63 | 29.68 | 32.73 | 34.26 |
| 10.0% | 13.59 | 15.15 | 16.71 | 17.49 |
| 20.0% | 0.56 | 0.62 | 0.68 | 0.72 |
注:本表中的电势单位均为mV。
在氧浓度较低时,理论输出电势较大;在氧浓度接近20%时,理论输出电势较小。
七、氧化锆探头理论电势表的查阅方法
查阅理论电势表时,首先确定被测气体的氧浓度,然后确定氧化锆探头的工作温度。
在氧浓度对应的行与探头温度对应的列交叉处,即可查得相应的理论输出电势。
例如,当氧浓度为2.0%、探头温度为800℃时,查表得到理论输出电势为53.91mV。
当氧浓度为10.0%、探头温度为850℃时,查表得到理论输出电势为17.49mV。
需要注意,表中只列出了四个指定温度条件的数据。如果实际探头温度不等于表中温度,不能直接将某一列数值当作实际温度下的精确理论电势。
八、理论输出电势与实际测量的区别
本表给出的数值属于氧化锆探头的理论电势输出值,并不直接等同于实际氧量分析仪的测量准确度。
在实际测量中,探头温度、气体条件以及仪表的信号检测和标定状态,均可能影响实际测量结果。
因此,理论电势表可以用于认识氧化锆探头的输出特性和查阅对应条件下的理论值,但不能仅凭该表判断仪表的实际测量误差。
对于探头信号检测和氧浓度换算,应结合具体氧量分析仪的工作条件和标定要求进行。
九、使用理论电势数据时需要注意的问题
第一,本表适用于资料所列的600℃、700℃、800℃和850℃四种探头温度。
第二,表中被测气体氧浓度采用体积百分比表示,理论输出电势单位为mV。
第三,表列数据属于理论值,实际探头电势不能简单视为始终等于表中数值。
第四,原始资料没有在该表中列出全部探头结构、参考气体条件、测量误差及标定要求,因此不能据此直接确定所有氧化锆氧量分析仪的具体性能。
第五,原始表格中的个别数值可能存在印刷或数据异常,本文按照原始资料保留,实际工程使用时应结合可靠的理论计算或仪表技术资料进行核对。
十、总结
氧化锆探头的理论输出电势与被测气体氧浓度和探头温度密切相关。
本文完整整理了氧浓度0.1%~20.0%、探头温度600℃、700℃、800℃和850℃条件下的73组理论电势数据,共292个毫伏值。
根据表列数据,在相同温度下,氧浓度越高,理论输出电势总体越低;在相同氧浓度下,探头温度越高,理论输出电势通常越大。
使用氧化锆氧量分析仪时,应区分理论输出电势与实际测量结果,并结合探头温度和具体工作条件正确理解电势信号。