氧化锆测量原理介绍

氧化锆变送器相关说明

1、氧化锆变送器测量原理

氧化锆传感器工作原理：honeywell公司的高精度氧化锆动态氧传感器（实物如图1所示），该传感器采用两个氧化锆盘，在其中间安置一个密封小室。加热到700°C的温度后，其中一个盘起到可逆氧气泵的作用，被用来依次充满和抽空小室，另一个盘用于测量氧分压差比率及产生相对应的传感电压。氧气泵使小室范围内达到规定最小和最大压力所花的时间与环境中的氧分压成正比关系，从而测量该时间即可得到环境中的氧分压。

图1 氧化锆动态氧传感器实物图

氧化锆变送器测量电路工作原理：电路原理框图如图2所示，由前置放大、电压比较、电子泵、MCU、电压输出及电源模块组成。传感器输出的电压信号经前置级放大后输入电压比较模块，通过它控制电子泵的翻转及检测氧化锆传感器内密闭小气室达到规定最小和最大压力所花的时间，该时间信号经MCU采集和处理后，通过DAC转换为与氧浓度成正比的0～4.096V直流电压信号。

图2 电路原理框图

变送器由氧化锆传感器、测量电路及开

关电源组成，如图3所示（由于氧化锆传感

器安装在气体测量室中，这里没有表示），

绿色盒中安装测量电路，灰色部分为开关电

源（提供电路工作需要的24VDC，及氧化

锆工作需要的5VDC加热电压）。

3、变送器在系统中的使用方法

供电：220V AC/50Hz（至开关电源）

变送器输出的电压信号采集：在现有

CEMS系统中，接口板专门为该电压信号的输入图3 变送器实物图

留有接口（J3600的9脚＋及21脚－），将变送器的电压信号正确接入接口板，系统就可测量氧气浓度。

标定：由氧化锆的工作原理决定，为保证测量氧气浓度的正确性，需要对变送器进行标定，方法是在气体室已经加热到正常工作的120°C且氧化锆变送器通电时间超过10分钟后通空气，然后进行标定。

调零：无需进行调零操作。

4、变送器的连线

氧化锆传感器与测量电路的连线：请参照变送器上的连线图（如

图4所示），这里不做详细说明，特别指出：由于系统中氧化锆传

感器与测量电路间有一定距离，该距离的连线（红、蓝、黑三种颜

色的线）需采用屏蔽双绞线，并且屏蔽层两端良好接地。

氧化锆与开关电源间的连线：两根黄色线，至5VDC，需采用线

径至少为0.75mm2的导线（如果没有合适导线可以采用多根导线合

并的方法得到）。

测量电路与开关电源间的连线：请参照图4所示将测量电路的

电源输入端（7+、8-）及PE（5）正确接入开关电源的24VDC输出图4 变送器连线图和PE，导线线径至少为0.75mm2。

开关电源与系统220V AC主电间连接：请参照开关电源上的标示正确与主电源的L、N、PE连接，一般采用专用三芯电源线。

测量电路与OMA表间的连线：请参照图4所示的外部接线图将4接至接口板J3600的9脚，6接至接口板J3600的21脚。该段导线需尽量短，建议采用屏蔽双绞线，屏蔽层两端良好接地。