按檢測(cè)方式的不同,氧化鋯氧探頭分為兩大類:采樣檢測(cè)式氧探頭及直插式氧探頭。
1、采樣檢測(cè)式氧探頭
采樣檢測(cè)方式是通過導(dǎo)引管,將被測(cè)氣體導(dǎo)入氧化鋯檢測(cè)室,再通過加熱元件把氧化鋯加熱到工作溫度(750℃以上)。氧化鋯一般采用管狀,電極采用多孔鉑電極(如圖2)。其優(yōu)點(diǎn)是不受檢測(cè)氣體溫度的影響,通過采用不同的導(dǎo)流管可以檢測(cè)各種溫度氣體中的氧含量,這種靈活性被運(yùn)用在許多工業(yè)在線檢測(cè)上。其缺點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間慢;結(jié)構(gòu)復(fù)雜,容易影響檢測(cè)精度;在被檢測(cè)氣體雜質(zhì)較多時(shí),采樣管容易堵塞;多孔鉑電極容易受到氣體中的硫,砷等的腐蝕以及細(xì)小粉塵的堵塞而失效;加熱器一般用電爐絲加熱,壽命不長(zhǎng)。
在被檢測(cè)氣體溫度較低(0℃~650℃),或被測(cè)氣體較清潔時(shí),適宜采樣式檢測(cè)方式,如制氮機(jī)測(cè)氧,實(shí)驗(yàn)室測(cè)氧等。
2、直插檢測(cè)式氧探頭
直插式檢測(cè)是將氧化鋯直接插入高溫被測(cè)氣體,直接檢測(cè)氣體中的氧含量,這種檢測(cè)方式適宜被檢測(cè)氣體溫度在700℃~1150℃時(shí)(特殊結(jié)構(gòu)還可以用于1400℃的高溫),它利用被測(cè)氣體的高溫使氧化鋯達(dá)到工作溫度,不需另外用加熱器(如圖3)。直插式氧探頭的技術(shù)關(guān)鍵是陶瓷材料的高溫密封和電極問題。以下列舉了兩種直插式氧探頭的結(jié)構(gòu)形式。
(1)整體氧化鋯管
該形式是從采樣檢測(cè)方式中采用的氧化鋯管的形式上發(fā)展起來的,就是將原來的氧化鋯管加長(zhǎng),使氧化鋯可以直接伸到高溫被測(cè)氣體中。這種結(jié)構(gòu)無需考慮高溫密封問題。
(2)直插式氧化鋯氧探頭
由于需要將氧化鋯直接插入檢測(cè)氣體中,對(duì)氧探頭的長(zhǎng)度有較高要求,其有效長(zhǎng)度在500mm~1000mm左右,特殊的環(huán)境長(zhǎng)度可達(dá)1500mm。且檢測(cè)精度,工作穩(wěn)定性和使用壽命都有很高的要求,因此直插式氧探頭很難采用傳統(tǒng)氧化鋯氧探頭的整體氧化鋯管狀結(jié)構(gòu),而多采取技術(shù)要求較高的氧化鋯和氧化鋁管連接的結(jié)構(gòu)。密封性能是這種氧化鋯氧探頭的最關(guān)鍵技術(shù)之一。目前連接方式,是將氧化鋯與氧化鋁管焊接在一起,其密封性能*佳,與采樣式檢測(cè)方式比,直插式檢測(cè)有顯而易見的優(yōu)點(diǎn):氧化鋯直接接觸氣體,檢測(cè)精度高,反應(yīng)速度快,維護(hù)量較小。