從提高氧量測量值可靠性入手，延長氧探頭的連續使用壽命，并使儀表具備與氧探頭要求相適應的自診斷功能及抗*力。本儀表在改進氧化鋯的配方和完善氧化鋯頭金屬化工藝及儀表信號轉換器實現智能化等方面有較大改進，具體內容如下：

⑴ 改進氧化鋯的配方和燒制工藝，使其具有較高的電導率和致密度。

⑵ 多孔性鉑電極的化學配方及制作工藝可保證氧化鋯探頭在鍋爐煙氣氛中有足夠的使用壽命。

（3）儀表具有多種線性量程選擇。

（4）儀表溫度控制系統所給出的升溫曲線能滿足氧化鋯材料對升溫速度的要求。

（5）儀表信號具有必要的自診斷功能。

1.工作原理 

本儀器依據濃差電池原理構成，和其它電池一樣，它具有兩個半電池，而在兩電極之間，用氧化鋯作固體電介質。

在高溫下，當氧化鋯兩側有氧濃差時，就形成了氧濃差電池，電池電動勢的大小可根據Nernst公式計算，即：

式中：  E—濃差電池輸出，mV;                   n—電子轉移數，在此為 4；

R—理想氣體常數，8.314 W·S／mol；     F—法拉第常數，96500 C；

T—溫度，K；  P″O₂—高濃度側氧分壓；  P′O₂—低濃度側氧分壓。

當電池工作溫度固定于700℃時，上式為：

由上式可知，在溫度700℃時，當固體電介質一側氧分壓為空氣（20.6%）時，由濃差電

池輸出電動勢E，就可以計算出固體電介質另一側氧分壓，這就是氧化鋯氧量自動分析儀的測氧原理。

2.主要技術參數

2.1測量范圍

顯示：0～25.0 %O₂：（三位數字顯示）

模擬量輸出（線性）：0～5.00 %O₂，0～10.0 %O₂、0～25.0 %O₂

2.2測量精度：3% （滿量程）

2.3響應時間：＜5S（90%測量值）

2.4溫度精度：700±1℃

2.5顯示內容：氧濃（O₂%）、氧勢（mV）、爐溫（℃）、加熱電壓（V）、

              量程上、下限（O₂%）、報警上、下限（O₂%）

2.6鍵盤設定：探頭零電勢校正, 報警上、下限設定，

2.7自診斷內容及故障類別符號：

E—0 氧量上限      E—1 氧量下限      E—2 溫度異常（高）

E—3 溫度異常（低）  E—4 升溫異常（快）  E—5 升溫異常（停）

E—6 氧勢異常      E—7 斷偶

2.8輸出： 0—10mA 或 4—20mA

2.9負載電阻：0-1.0 kΩ（0-10mA輸出）, 0-500Ω（4-20mA輸出）

2.10氧探頭長度為0.2m、0.4m、0.6m、0.8m、1.0m、1.2m。

3.使用條件

3.1信號轉換器的使用條件 

3.1.1儀器安裝環境應無易燃、易爆和強腐蝕性氣體，并要求通風良好。

3.1.2工作環境溫度：0-50℃

3.1.3工作環境濕度：＜90%

3.1.4供電電壓：220V.AC±10% 50Hz

3.1.5功率消耗：＜200W

3.2氧探頭的現場安裝條件

    氧探頭的現場安裝場所必須滿足下列條件：

3.2.1避開震動場合；

3.2.2要有足夠的工作空間。

3.2.3煙氣溫度和壓力要在儀器規定范圍內。（煙氣溫度<700℃）

4.儀器的組成

整套儀器由氧探頭、信號轉換器及有關附件組成。

4.1氧探頭

   氧探頭由防塵裝置、氧化鋯管、加熱電爐、測溫熱電偶、接線盒以及殼體等主要部件組成。整個裝置采用全封閉型結構，以增加整個裝置的密封性能，提高使用壽命。

   氧化鋯管是該檢測器的核心，由它產生氧濃差電勢信號，使用時應注意避免劇烈震動，以免損壞。

   氧探頭內加熱電爐的作用是提供氧化鋯元件正常工作所需的溫度，為延長加熱電爐的壽命，在工藝上做了特殊的處理。由于氧探頭本身帶有加熱裝置，因而在低于700℃的環境中仍能正常工作。

4.2信號轉換器

   ZrO₂-Ⅱ型氧化鋯氧量自動分析儀的信號轉換器實際上是一個小型的測控系統，由單片機作為*控制系統。

將來自氧探頭的模擬信號（氧勢、熱電勢）分別轉換成0-10KHz調頻信號，經光電隔離后送至計算機，采用調頻方式能將儀表輸入、輸出相互隔離，這樣就消除了諸如大電流跳變所引起的干擾，能夠克服高共模電壓，因而大大提高了儀表的抗*力。應用程序主要由主程序和子程序組成，所有的程序都采用模塊結構編制，便于修改、增加軟件功能，以滿足不同用戶的特殊需要。程序運算采用了三位浮點數，保證了運算的精度，對氧濃、爐溫的計算，采用查表線性插值法，對爐溫的控制采用增量式PID算式控制。 

   高溫型檢測點的氣體溫度可達0-1400℃，高溫型是采取抽氣或正壓自噴的方式，將爐氣引入減溫器裝置內，經擴容、減壓、降溫后使其實際溫度降至600℃以下，從而實現對高溫氣體的檢測。  

由于高溫型檢測器的特殊結構，在安裝時請注意以下幾方面：

1     當待測氣體溫度在800℃以上時，高溫型檢測器的取樣管應呈垂直形式安裝，以防高溫取樣管因自重產生彎曲變形。

2如果爐氣壓力為負壓或為忽正忽負時，應選用負壓型高溫型檢測器。以50-100Kpa壓力的壓縮風接入抽氣系統，調節控制閥，將被測氣體抽入采樣裝置中。

3如果爐氣壓力為正壓時，應選用正壓型高溫型檢測器。利用正壓自噴使待測氣體進入采樣裝置，并通過調節閥控制噴出氣體的壓力保持在微正壓狀態（50Kpa以下）。

4如果減溫器內溫度過低（＜150℃時），由于硫化物結露會造成噴射泵堵塞，應采用保溫材料將減溫器進行保溫。必要時，可將壓縮風金屬管道鋪在爐體高溫處，加蓋保溫材料，使壓縮風加熱到＞150℃再接入噴射泵，只要樣氣出口的氣體溫度＞150℃噴射泵就不會堵塞。