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氧化鋯分析儀結(jié)構(gòu)制造

更新時(shí)間:2025-02-17      瀏覽次數(shù):530

 氧化鋯分析儀作為一種高精度氣體氧含量檢測(cè)裝置,在冶金、化工、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。工作原理:氧化鋯分析儀其核心基于氧化鋯固體電解質(zhì)材料的氧離子導(dǎo)電特性,結(jié)合精密結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可在高溫、腐蝕性環(huán)境下實(shí)現(xiàn)氧氣濃度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。 

一、氧化鋯分析儀結(jié)構(gòu) 

1. 傳感器模塊

(1)氧化鋯鋯管:

材料選擇:采用釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)陶瓷,通過高溫?zé)Y(jié)形成致密晶體結(jié)構(gòu),確保氧離子傳導(dǎo)性能(電導(dǎo)率>0.1 S/cm@700℃)。  

制造工藝:通過等靜壓成型或注塑成型制成中空管狀結(jié)構(gòu),燒結(jié)溫度需嚴(yán)格控制在1500–1600℃以消除孔隙并提升機(jī)械強(qiáng)度。   

(2)參比電極與測(cè)量電極

電極材料:鉑金(Pt)漿料涂覆于氧化鋯管內(nèi)外壁,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)形成多孔電極層,厚度約10–20μm。  

功能設(shè)計(jì):內(nèi)電極接觸參比氣體(通常為空氣),外電極接觸被測(cè)氣體,兩極氧濃度差產(chǎn)生Nernst電勢(shì)信號(hào)。

 2. 采樣與預(yù)處理系統(tǒng)  

高溫抽氣探桿  

材質(zhì):再結(jié)晶碳化硅陶瓷,耐受溫度可達(dá)1600℃。  

結(jié)構(gòu):雙層套管設(shè)計(jì),外層為耐腐蝕保護(hù)管,內(nèi)層為導(dǎo)氣通道,配備自清潔濾芯(孔徑≤5μm)。  

 3. 信號(hào)處理與控制系統(tǒng)

信號(hào)放大電路:高阻抗輸入放大器(輸入阻抗>10^12Ω),抑制熱電偶效應(yīng)干擾。  

溫度補(bǔ)償模塊:內(nèi)置K型熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器溫度,通過軟件算法修正溫度漂移誤差。  

輸出接口:支持4–20mA、RS485或HART協(xié)議,與DCS/PLC系統(tǒng)無縫對(duì)接。

 

二、制造工藝的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn) 

 1. 氧化鋯陶瓷的精密加工  

燒結(jié)變形控制:通過梯度升溫(升溫速率≤3℃/min)和模具支撐技術(shù),將管狀陶瓷的圓度誤差控制在±0.1mm以內(nèi)。  

電極附著強(qiáng)度:優(yōu)化鉑漿配方(添加氧化鋁納米顆粒),提升電極與陶瓷基體的結(jié)合力(剪切強(qiáng)度>15MPa)。 

 2. 氣路系統(tǒng)的密封性與耐腐蝕性  

高溫密封技術(shù):采用金屬波紋管+石墨墊片復(fù)合密封,確保800℃下泄漏率<1×10^-6 Pa·m3/s。  

防腐涂層工藝:探桿表面噴涂Al?O?-TiO?復(fù)合涂層(厚度50μm),耐H?S腐蝕壽命提升3倍。 

3. 信號(hào)穩(wěn)定性優(yōu)化

抗干擾設(shè)計(jì):雙絞屏蔽電纜+數(shù)字濾波算法,將信號(hào)噪聲抑制在±0.05mV以內(nèi)。  

動(dòng)態(tài)響應(yīng)校準(zhǔn):通過PID調(diào)節(jié)采樣泵流量(0.5–2L/min),使系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間<10秒(T90)。

  

三、典型制造流程示例  

以抽氣式氧化鋯分析儀為例,其制造流程可分為以下階段:  

1. 核心元件制備:氧化鋯管燒結(jié)→鉑電極涂覆→高溫老化測(cè)試(48h@700℃)。  

2. 機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配:探桿焊接→過濾模塊集成→防爆殼體封裝。  

3. 電氣系統(tǒng)調(diào)試:信號(hào)板校準(zhǔn)→溫度補(bǔ)償參數(shù)錄入→通信協(xié)議配置。  

4. 整機(jī)性能測(cè)試:  

   氣密性測(cè)試:氦質(zhì)譜檢漏儀檢測(cè),漏率≤1×10^-7 mbar·L/s。  

   精度驗(yàn)證:通入標(biāo)準(zhǔn)氣體(0.5%、5%、21% O?),全量程誤差≤±1%FS。  

 

 


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