2700氧化锆分析仪原理、操作及维修
一、氧化锆分析仪工作原理：
氧化锆管
样品气参比气
放大器
由氧化锆管制成的传感器，被加热恒温700℃，锆管两端分别通入参比气体（空气）和样品气，在两端经过电极产生不同的电势差，该值与两侧的氧浓度值的对数成正比，两边浓度相同时，对数比值为零。
所产生的电势服从能斯特方程：
V=K T ln (20.95/C)
V: 测量池输出（mv）；
T: 测量池的温度(K)；
C: 样品气中氧的浓度（%）；
K: 常数（0.021543mv/K）
如果恒温700℃则K=273+700=973K
则V=0.021543mv/K×973K×ln(20.95/C)
=20.96mv.ln(20.95/C)
具体分析原理曲线见图1
二、2700分析仪的结构：
探头装置控制装置
探头装置：引射风取样系统，恒温（240℃）及控温系统，，CELL加热（700℃）元件及测温系统，CELL输出（锆管输出），以及探头装置的供电
系统。
控制装置：电源系统，700℃（锆管）控温系统，240℃及700℃测温系统，引射风的控制，CELL输出信号处理，模拟输出（4-20mA）系统，报
警输出，以及显示器及键盘操作系统。
探头控制与控制装置的连接见图2及图3、图4。
三、2700分析仪操作：
1.工作条件：
温度：探头240℃
CELL (锆管) 700℃
只有这二个温度都达到，引射风的电磁阀才能被打开，被测气才能被引射风吸到CELL处检测。
当二个温度没有达到时，模拟输出4-20mA,没有输出。
2.量程和输出电流的设置：
按MENU 键
选CONFIGURE按ENTER
ENTER PASS WORD
0 0 0 0
输入2700按ENTER
选SET UP 按ENTER
选ASSIGN 按ENTER
选MA OUTPUT 按ENTER
选OXYGEN按ENTER
SET RANGE
1/5 /10/ 25
选量程按ENTER
选FREEZE按ENTER
40- 20Ma
0-20mA
选4-20mA按ENTER
JAM
LO/H1/NONE
选NONE按ENTER
按MEASURE
返到测量显示状态
3.校表：（校零点）
按MENU键
选CONFIGURE按ENTER
ENTER PASS WORD
0 0 0 0
输入2000按ENTER
选CAL / VIEW
选CALLBRATER按ENTER
选MANUAL CALLBRATER 按ENTER
选OXYGEN按ENTER
选LOW CALLBRATE 按ENTER
输入零点气的氧气值，按ENTER
选误差容限，按ENTER
在校表口通入标气（600ml/min）
ACCEPT 按ENTER
按MEASURE返到测量显示画面
校量程的步骤同上述校零点过程。
4.设置时钟和日期：
按MENU键
Configure
Enter Password
2700
Set up
Utility
Clock
设置正确的时间和日期
设置认可的显示格式5.报警浓度设置：
按MENU
Configure
Enter password 2700
Assign
Alarms
选AL1 、AL2
None、Oxygen、coe
选一种
Freeze Follow
Low High
选报警浓度值，按ENTER
选报警滞后按ENTER
四、2700分析仪维修
1. 引射风（空气）故障：
现象：电磁阀不动作；
响应速度慢；
没有引射空气流量；
检查及处理：
a.只有当700℃、240℃全部达到后，电磁阀才能动，所以这两个温度是
条件；
b.检查电磁阀线圈阻值约为80欧，在TB7的1、2间测供电12VDC;
2. 探头温度（PROBE HEAD）故障：
现象：不加热；
超温；
温度不稳；
引射风电磁阀不动或间断驱动；
检查及处理：见图5
N 1 TB8
TB1 AC220V F1 超温继电器SSR接点带状加热器L 6 5 4 3 2
6.3A/250V TB7 3 4 SSR驱动线圈
R3 2.2M
铂电阻71C5 D10 R5
TB7 Amp ULN2004A 1K +12V
1
12 14 2 TB3去控制部分，温度测量
1C3
图5 探头温控系统
a.首先检查保险丝F1(6.3A/250V)
b.检查控温热敏电阻（TB7的7和8间）
当240℃时阻值在750欧
75℃时阻值在100K
c.加热状态指示灯LED亮时应加热，如不加热，可检查TB7的3与4之间电压，大约在+5伏+9伏之间，如果必要，更换SSR(固体继电器)（SSR: Solid State Relay）。
接在TB8的5于6之间的超温继电器（温控开关）应是闭合的，如不是则更换。
接在TB8的1于2间带状加热器的阻值大约为110欧（220伏），28欧（110伏），如断更换。
接在TB8的3与4间的SSR接点应闭合，其间电压≤2伏（交流），必要时更换SSR.
d.如果加热状态指示LED是OFF, 但却超温，则检查步骤。
短路TB7的7、8（短路了热电阻）
如果TB7的3、4间电压＞3伏，（直流）,则更换端子板。
如果TB7的3、4间电压＜3伏，则更换SSR。
3. 氧化锆传感器温度（700℃）故障：
现象：加热故障；
温度不稳定；
不能读出700℃；
检查及处理：
a.检查TB2端子1、2之间的热偶连接是否牢固，热电偶是否损坏（是否开路）；
b.短接热偶，TB3的7、8之间电压8.0-0.7vdc,必要时更换端子板；
c.断开热偶，TB3的7、8之间电压8.0-12.0vdc,必要时更换端子板（正常700℃时，电压在7.0 vdc，其值与温度间关系为10mv/1℃）;
d.在探头处的TB4的3、4间，（或TB3的5、6间）（或在控制器的TB2的7、8间）测量锆管加热丝阻值在8~9欧之间；
e.因为加热及测温元件与CELL是以组件形式装配在一起的，三者之中坏哪部分都不可能拆下来修理，只能更换锆头（CELL）;
4. 分析故障：
现象：不能进行零点标定；
不能进行量程标定；
灵敏度低；
精度差；
检查及处理：
a.确保标定过程无误；
b.确保标气的氧含量值与标注一致；
c.保证管线无泄漏，样气流量300±25ml/min;
d.取样系统（过滤器、引射器）没有堵；
e.检查氧化锆性能：不符更换锆头（CELL）;
测量控制器TB1的7（-），8（+）间的mv值：
当通入空气时，mv值为0±5mv；
当通入0.3%O2时mv值为88±5 mv；
f.检查控制器PCB:
将TB1的7、8短接，检查氧传感器诊断（在VIEW下看OXYGEN SENSOR mv）读数应为0±0.1mv,不符更换PCB。
附录C:诊断信息与故障信息对应关系
诊断信息相应的故障信息
OXYGEN SENSOR mv OXYGEN LOW
氧传感器输出电压
OXYGEN SENSOR ℃OXYGEN ℃LOW（＜650℃
氧传感器温度℃OXYGEN ℃HIGH（＞750 ℃）COe SENSOR mv COe mv LOW
可燃气传感器输出电压COe mv HIGH
COe SENDOR ℃COe ℃LOW（＜275℃
可燃气传感器温度COe ℃HIGH（＞350 ℃）PROBE HEAD SENDOR ℃HIGH正常240℃探头温度SENDOR ℃LOW
OXYGEN SENSOR LIFE LEFT
氧传感器寿命
注：1.氧传感器温度700℃，用热偶测得；
2.可燃气传感器温度300℃，用电阻体测得；
3.探头温度实际是内装过滤器温度240℃，由电阻体测得。
目录 1 概述.............................................................................................................. 2 仪器测量原理................................................................................................ 3 仪器主要技术参数......................................................................................... 4 仪器简介....................................................................................................... 4.1 仪器组成................................................................................................. 4.2 各部分简介 ............................................................................................. 4.2.1 探头简介........................................................................................... 4.2.2 变送器简介 ....................................................................................... ................................................................................................................. ................................................................................................................. 4.2.2.3 基本设置..................................................................................... 5 仪器检验....................................................................................................... 6 仪器安装....................................................................................................... 6.1 安装前的准备.......................................................................................... 6.1.1 探头安装位置的选择......................................................................... 6.1.2 炉体法兰的焊接................................................................................ 6.1.3 现场布线........................................................................................... 6.2 安装........................................................................................................ 6.2.1 变送器的安装.................................................................................... 6.2.2 探头的安装 ....................................................................................... 6.3 现场连线.................................................................................................
氧化锆分析仪 一：产品概述 ZOY－4系列智能氧化锆氧量分析仪是一种实用可靠的自动化分析仪表。能与各种电动单元仪表、常规显示记录仪表及DCS集散控制系统配合作用，可对锅炉、窑炉、加热炉等燃烧设备在燃烧过程中所产生的烟气含量进行快速、正确的在线检测分析。以实现低氧燃烧控制，达到节能目的，减少环境污染。ZOY－系列智能氧化锆氧量分析仪有ZOY型氧化锆探头（一次仪表）和ZOY氧量变送器（二次仪表）二部分组成。 二：工作原理 氧化锆锆管是一种金属氧化物，在高温下形成固态电解质具有传导氧离子的特性。被测气体（烟气）通过探头过滤器，进入氧化锆锆管的内侧，参比气体（空气）通过自然对流进入探头氧化锆锆管的外侧。当锆管内外侧氧浓度不同时，在氧化锆锆管内外两侧间会产生氧浓差电动势。 三：型号规格及技术指标
①基本误差：＜±2％F·S，仪表精度１级 ②量程：0～5％O2；0～10％O2；0～20％O2；0～25％O2 ③本底修正：-20mV～+20mV ④被测烟气温度：ZOY-4型低于700℃（低温型）ZOY-5型700～1000℃（高温型） ⑤输出信号：可扩展双路隔离输出，0～10mADC和4～20mADC，采取光电隔 离，直接和计算机联网。 ⑥负载能力：0 ～1.2ΚΩ或0～600Ω ⑦环境条件：0～50℃；相对湿度＜90％ ⑧电源：220V±10％，50Hz ⑨功耗：变送器约8W，加热炉平均约50W ⑩响应时间：90％约3秒 四：安装方式 1、安装点的选择安装点的烟气温度应符合相关要求，一般来说，烟气温度低，检测器使用寿命长，烟气温度高，使用寿命短。检测器不能安装在烟气不流动的死角，也不能安装在烟气流动很快的地方
目录 一．简介... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (2) 二．工作原理... ... ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (2) 三．仪表结构... ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (3) 四．安装、调试... ... ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (7) 五．故障与维修... ... ... ... ... ...... ... ... ... ... ... ... ...... (9) 六．校验... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (10) 七．装箱单... ... ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (10) 八．氧含量电势、电流对照表... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (12)
一、简介： ZO系列氧化锆智能氧量变送器，是一种直接插入式氧气传感器，氧化锆测量头装在探头前端直接插入燃烧生成的气流中。它可以用于电力、石油化工、冶金建材等各种大、中型工业锅炉，对锅炉尾气含氧量连续测量和控制；确定最佳燃烧工况，提高燃烧效率，节约能源，减少环境污染，为生产自动化提供可靠的测量数据。 ZO—III型氧化锆智能氧量变送器，采用了较先进的A VR系列单片机－AT Mega16、可编程放大器、开路检测电路、输入切换电路等，使得仪表性能、精度和稳定性大大得以提高。采用了与以往仪表不一样的硬件设计和单片机程控控温算法，因此具有相应稳定的控温能力和长使用寿命。具有智能调节功能，使数据显示、功能控制更具有人性化；可与各类型DCS数据接入设备连接。 使仪表的操作变的简单，容易掌握。 在氧化锆测量探头上，对氧化锆浓差电池，采用了先进纳米的生产技术，在电极涂层上添加抑制电极老化的添加剂。大大提高了氧化锆测量探头的使用寿命。 二、工作原理： 氧化锆是一种高温电解质浓差电池，在数百度的高温环境下，具有能产生氧离子迁移的导电性能，由于被测气体（烟气或其它气体）与参比气体（空气或其它气体）在氧化锆两侧铂电极的氧分压不同，在两极间有一定数量的氧离子迁移而产生了氧浓差电势，其电势值与
目录 1 概述 (1) 2 仪器测量原理 (2) 3 仪器主要技术参数 (3) 4 仪器简介 (4) 4.1 仪器组成 (4) 4.2 各部分简介 (4) 4.2.1 探头简介 (4) 4.2.2 变送器简介 (5) 4.2.2.1 基本结构 (5) 4.2.2.2 基本操作 (6) 4.2.2.3 基本设置 (7) 5 仪器检验 (7) 6 仪器安装 (9) 6.1 安装前的准备 (9) 6.1.1 探头安装位置的选择 (9) 6.1.2 炉体法兰的焊接 (10) 6.1.3 现场布线 (11) 6.2 安装 (12)
6.2.1 变送器的安装 (12) 6.2.2 探头的安装 (12) 6.3 现场连线 (13) 7 仪器校准 (13) 7.1 校准前的准备 (13) 7.2 校准方法 (14) 8 仪器日常维护与常见故障排除 (15) 8.1 仪器日常维护 (15) 8.2 常见故障的分析与排除 (16)
1 概述 氧化锆氧分析仪主要用于测定锅炉烟气中的氧分压即氧气的体积百分数含量（简称氧含量或氧量），对于保障锅炉运行安全、提高燃料燃烧效率及减少环境污染将起到重要作用。其应用场所主要有： ●火电厂锅炉； ●炼油厂加热炉和输油管道加热炉； ●冶炼厂加热炉和均热炉； ●化工、轻纺、食品加工、制药、水泥和采暖等企业的工业锅炉。 燃料燃烧效率与空气过剩系数密切相关。在燃烧过程中，当空气过剩系数太小即氧量不足时，由于燃料未充分燃烧而导致热效率降低，且排出的未完全燃烧气体也将对导致环境污染；而当空气过剩系数太大即氧量过多时，虽然能使燃料充分燃烧，但过剩空气带走的热量多，也导致热效率降低，同时过量氧气使烟气中硫化物和氮氧化物含量增大，同样导致环境污染。因此，通过安装氧化锆氧分析仪，在线实时监测烟气中的氧含量，调节空气和燃料的最佳配比，实现优化燃烧，在节能减排与安全环保等方面具有重要意义。 中国原子能科学研究院始建于1950年，是中国核科学技术的发祥地，是以核科学为主、多学科并存的综合性大型科研基地，是我国“两弹一艇”事业的摇篮。氧化锆开发研究室是院下属的集科研、产品开发和市场营销为一体的综合性实体，从事氧化锆测氧技术的研究已30余年，编写了国内本行业第一本专著：《氧离子固体电解质浓差电池与测氧技术》。该技术曾先后多次荣获国家发明奖及部科技成果奖。在这一系列科研成果的基础上，成功研制出ZO系列氧化锆氧分析仪。该产品曾在北京国际博览会上获同类产品最高质量奖，并在全国氧化锆氧分
氧化锆氧量分析仪主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，将此类分析仪应用于燃烧检测过程中，可有效减少一氧化碳等气体的排放。当然，它也分为不同的型号。接下来由安徽康斐尔电气有限公司为您进行简单介绍，希望给您带来一定程度上的帮助。 氧化锆氧量分析仪按检测方式的不同，氧化锆氧探头分为两大类：采样检测式氧探头及直插式氧探头。 1.采样检测式氧探头 采样检测方式是通过导引管，将被测气体导入氧化锆检测室，再通过加热元件把氧化锆加热到工作温度(750℃以上)。氧化锆一般采用管状，电极采用多孔铂电极。其优点是不受检测气体温度的影响，通过采用不同的导流管可以检测各种温度气体中的氧含量，这种灵活性被运用在许多工业在线检测上。其缺点是反应时间慢；结构复杂，容易影响检测精度；在被检测气体杂质较多时，采样管容易堵塞；多孔铂电极容易受到气体中的硫，砷等的腐蚀以及细小粉尘的堵塞而失效；加热器一般用电炉丝加热，寿命不长。
在被检测气体温度较低(0℃～650℃)，或被测气体较清洁时，适宜采样式检测方式，如制氮机测氧，实验室测氧等。 2.直插检测式氧探头 直插式检测是将氧化锆直接插入高温被测气体，直接检测气体中的氧含量，这种检测方式适宜被检测气体温度在700℃～1150℃时(特殊结构还可以用于1400℃的高温)，它利用被测气体的高温使氧化锆达到工作温度，不需另外用加热器。直插式氧探头的技术关键是陶瓷材料的高温密封和电极问题。 由于需要将氧化锆直接插入检测气体中，对氧探头的长度有较高要求，其有效长度在500mm～1000mm左右，特殊的环境长
度可达1500mm。且检测精度，工作稳定性和使用寿命都有很高的要求，因此直插式氧探头很难采用传统氧化锆氧探头的整体氧化锆管状结构，而多采取技术要求较高的氧化锆和氧化铝管连接的结构。密封性能是这种氧化锆氧探头的最关键技术之一。目前国际上最先进的连接方式，是将氧化锆与氧化铝管永久的焊接在一起，其密封性能极佳，与采样式检测方式比，直插式检测有显而易见的优点：氧化锆直接接触气体，检测精度高，反应速度快，维护量较小。 安徽康斐尔电气有限公司位于长江之滨的的文明城市天长市，是集科技攻关、新品研发、制造营销、出口为一体的生产型企业。主要产品：电力电缆、控制电缆、计算机电缆、核电站用1E级和非1E 级电力电缆。仪器仪表系列：压力变送器、压力表系列、双金温度计、无纸记录仪、工业热电偶、仪表保护箱、温度传感器等。 公司拥有雄厚的技术力量、精良的制造工艺和科学的管理手段。公司严格执行产品标准及行业标准，按照国内各工矿企业的使用环境条件和工艺要求，制定严格的工艺流程，使产品工艺精良。公司自主研制、开发、生产的产品主要有六大系列，400多个品种。被广泛应用于航天、军工、电力、水处理等行业，产品销往国内29个省市自治区，在许多重点工程中使用，获得用户高度评价。
简易频谱分析仪[ 2005年电子大赛二等奖] 摘要：本设计以凌阳16位单片机SPCE061A为核心控制器件，配合Xilinx Virtex-II FPGA及Xilinx公司提供的硬件DSP高级设计工具System Generator，制作完成本数字式外差频谱分析仪。前端利用高性能A/D对被测信号进行采集，利用FPGA高速、并行的处理特点，在FPGA内部完成数字混频，数字滤波等DSP 算法。 SPCE061A单片机是整个设计的核心控制器件，根据从键盘接受的数据控制整个系统的工作流程，包括控制FPGA工作以及控制双路D/A在模拟示波器屏幕上描绘频谱图。人机接口使用128×64液晶和4×4键盘。本系统运行稳定，功能齐全，人机界面友好。 关键字：SPCE061A 简易频谱分析仪 一、方案论证 频谱分析仪是在频域上观察电信号特征，并在显示仪器上显示当前信号频谱图的仪器。从实现方式上可分为模拟式与数字式两类方案，下面对两种方案进行比较： 方案一：模拟式频谱分析仪 模拟方式的频谱仪以模拟滤波器为基础，通常有并行滤波法、顺序滤波法，可调滤波法、扫描外差法等实现方法，现在广泛应用的模拟频谱分析仪设计方案多为扫描外差法，此方案原理框图如图1.1：
图 1.1 模拟外差式频谱仪原理框图 图中的扫频振荡器是仪器内部的振荡源，当扫频振荡器的频率在一定范围内扫动时，输入信号中的各个频率分量在混频器中产生差频信号 （），依次落入窄带滤波器的通带内（这个通带是固定的），获得中频增益，经检波后加到Y放大器，使亮点在屏幕上的垂直偏移正比于该频率分量的幅值。由于扫描电压在调制振荡器的同时，又驱动X放大器，从而可以在屏幕上显示出被测信号的线状频谱图。这是目前常用模拟外差式频谱仪的基本原理。模拟外差式频谱仪具有高带宽和高频率分辨率等优点，但是模拟器件调试复杂，短期实现有难度，尤其是在对频谱信息的存储和分析上，逊色于新兴的数字化频谱仪方案。 方案二：数字式频谱分析仪 数字式频谱仪通常使用高速A/D采集当前信号，然后送入处理器处理，最后将得到的各频率分量幅度值数据送入显示器显示，其组成框图如图1.2： 图 1.2 数字式频谱仪组成框图
频谱分析仪的原理及应用 （远程互动方式） 一、实验目的： 1、熟悉远程电子实验系统客户端程序的操作，了解如何控制远地服务器主机，操作与其连接的电子综合实验板和PCI-1200数据采集卡，具体可参照实验操作说明。 2、了解FFT 快速傅立叶变换理论及数字式频谱分析仪的工作原理，同时了解信号波形的数字合成方法以及程控信号源的工作原理。 3、在客户端程序上进行远程实验操作，由程控信号源分别产生正弦波、方波、三角波等几种典型电压波形，并由数字频谱分析仪对这几种典型电压波形进行频谱分析，并对测量结果做记录。 二、实验原理： 1、理论概要 数字式频谱分析仪是通过A/D 采样器件，将模拟信号转换为数字信号，传给微处理器系统或计算机来处理和显示，与模拟仪器相比，数据的量化更精确，而且很容易实现存储、传输、控制等智能化的功能。电压测量的分辨率取决于A/D 采样器件的位数，例如12位A/D 采样的分辨率是1/4096。在对交流信号的测量中，根据奈奎斯特采样定理，采样速率必须是信号频率的两倍以上，采样频率越高，时间轴上的信号分辨力就越高，所获得的信号就越接近原始信号，在频谱上展现的频带就越宽。 本实验系统基于虚拟仪器构建，数字频谱分析仪是通过PCI-1200数据采集卡来实现的。通过虚拟仪器软件提供的网络通信功能，实现客户端与服务器之间的远程通信。由客户端程序发出操作请求，由服务器接受并按照要求控制硬件实验系统，然后将采集到的实验数据发给客户端，由客户端程序进行处理。 频谱分析仪是在频域进行信号分析测量的仪器之一，它采用滤波或傅立叶变换的方法，分析信号中所含各个频率份量的幅值、功率、能量和相位关系。频谱仪按工作原理，大致可分为滤波法和计算法两大类，本实验所用的数字频谱分析仪采用的是计算法。 计算法频谱分析仪的构成如图1所示： 图1 计算法频谱分析仪构成方框图 数据采集部分由数据采集部分由抗混低通滤波（LP ）、采样保持（S/H ）和模数转换（A/D ）几个部分组成。 数字信号处理（DSP ）部分的核心是FFT 运算。 有限离散序列Xn 和它的频谱X m 之间的傅立叶变换可表示如下： N-1 nm X m = ∑ Xn ·W N n=0 -j2π/N 式中W N = C n,m = 0,1,……,N-1 1 N-1 -nm Xn = － ∑ X m ·W N N m=0 X m 有N 个复数值，由它可获得振幅和相位谱∣X m ∣,φm 。由于时间信号Xn 总是实函数，X m 的N 个值的前后半部分共轭对称。 由于数据采集进行的是有限时间内的信号采集，而不是无限时间信号，在进行FFT 变
智能氧化锆氧量分析仪 使用说明书
一、用途 SK-SZO系列氧化锆氧量分析仪可对锅炉、窑炉、加热炉等燃烧设备在燃烧过程中所产生的烟气含量进行快速、正确的在线检测分析，以实现低氧燃烧控制，达到节能目的，减少环境污染。 SK-SZO系列氧化锆氧量分析仪有氧化锆头（一次仪表）和氧量变送器（二次仪表）二部分组成。 SK-SZO型氧化锆探头外壳采用耐高温、耐腐蚀的不锈钢材料制成。 不必外加气 ，参比气能自行对流。并设有标准气接口，可在现场运行时用标准气体进行标定校验。探头锆管能方便地拆卸更换。 SK-SZO型氧量变送器结构简单，安装尺寸规范，线路设计合理，工艺质量先进，仪表性能稳定可靠，调试方便。 SK-SZO系列氧化锆氧量分析仪由于其优越的性能价格比，数年来在国内大中型电厂得到广泛应用。 二、型号规格 １、氧化锆探头的型号定义 SK-SZO－口—口 探头的长度规格分４００、８００、１２００ｍｍ 探头的加热形式 ４表示加热式，即低温式 ５表示不加热式，即高温式 ２、氧量变送器的型号定义 SK-SZO－口—口 Ⅰ表示盘装式 Ⅱ表示盘装横式 Ⅲ表示盘装方式 Ⅳ表示墙挂式 4表示加热式（中低温型） 三、规格尺寸 5表示不加热式（高温型） 1.氧量变送器尺寸 -1-
盘装竖式 (Ⅰ) 160×80 ×250 152 ×76 盘装横式（Ⅱ） 80 ×160 ×250 或160 76 ×152 盘装方式（Ⅲ） 160 ×160 ×250或160 153 ×153 墙挂式（Ⅳ） 325 ×250 ×110 310 ×128 2、氧化锆探头的外形尺寸：单位mm L=400，800，1200 四．技术指标 1．基本误差：<+3%F．S; 仪表精度1级 2．量程：０～２５％Ｏ2 ３．本底修正：－２０mV～＋２0mV ４．被测烟气温度：ZO-4型低于800℃（低温型）;ZO-5型 800℃~1200℃ （高温型） 5．输出信号：0~10mADC 4~20mADC任意设置 6．负载能力：0~1.2KΩ(0~10mA时)或0~600Ω（4~20mA时） 7．环境能力：0~50℃，相对湿度〈90% 8．电源/；220V+10%，50Hz。 9．功耗：变送器约8W，加热炉平均为50W。 10．响应时间/；90%约3秒。 11．氧化锆探头加热炉升温时间：约20分钟。 五、仪表接线氧化锆探头的端子接线图 -2- 120
目录 １概述............................................................................................ 错误!未定义书签。２仪器测量原理........................................................................... 错误!未定义书签。 3 仪器主要技术参数?错误!未定义书签。 4 仪器简介?错误!未定义书签。 4、1 仪器组成?错误!未定义书签。 4、２各部分简介?错误!未定义书签。 ４、2、1 探头简介.............................................................. 错误!未定义书签。 4、２、2 变送器简介?错误!未定义书签。 ４、２、2、1 基本结构............................................... 错误!未定义书签。 4、2、2、２基本操作................................................. 错误!未定义书签。 4、2、2、3 基本设置.................................................... 错误!未定义书签。５仪器检验?错误!未定义书签。 6 仪器安装..................................................................................... 错误!未定义书签。 6、1 安装前得准备.................................................................. 错误!未定义书签。 6、1、1 探头安装位置得选择 .......................................... 错误!未定义书签。 6、1、2 炉体法兰得焊接?错误!未定义书签。 6、1、3 现场布线............................................................. 错误!未定义书签。６、2 安装................................................................................. 错误!未定义书签。 6、2、1 变送器得安装....................................................... 错误!未定义书签。 6、2、2 探头得安装........................................................... 错误!未定义书签。 6、3 现场连线.......................................................................... 错误!未定义书签。
前言 CE系列氧化锆氧分析仪适用于工业炉窑烟气中含氧量的连续监测，作为操作人员调节燃风配比的依据，或与自控系统连接，实现低氧合理燃烧，达到降低燃耗、稳定工艺、提高产品质量、减少环境污染等目的。具有显著的经济效益和社会效益。 CE系列氧化锆氧分析仪检测器，采用了日本的离子镀膜技术，大幅度的提高了氧化锆探头的使用寿命，平均寿命为18个月，一般可达2-3年。传感器采用最新工艺烧结制作，有效的克服了国内同类产品中离散性大，热震性差的问题。氧化锆探头的整体可靠性及稳定性都居于国内领先地位。 该仪表转换器采用了16位的ATMEL系列单片微处理器，具有很强的运算能力，锆头控温达到±2℃，系统的测量精度≤±2%。小信号处理及仪表电源采用多重隔离电路，有效的隔绝了工业环境中的各种干扰，仪表运行更加可靠，先进的3点标定方式，在保证测量精度的前提下，大大的减少用户的维护工作量，双节点的开关量输出更加方便的满足了用户的不同需求。 一、氧化锆测氧工作原理 氧化锆材料是一种氧化锆固体电解质，是在纯氧化锆中掺以一定量的氧化钙或氧化钇经高温烧结后形成的稳定的氧化锆陶瓷烧结体。由于在它的立方晶格中含有氧离子空穴，因此，在高温条件下它是良好的氧离子导体。 浓差电池
氧化锆探头检测框图 利用它的这一特性，在一定的温度下，当传感器两侧的氧含量不同时，它便是一个典型的氧浓差电池。如果在氧化锆管内外涂制纯铂电极，用电炉对氧化锆管加热，使其内外壁接触氧分压不同的气体，氧化锆管就成为一个氧浓差电池，在两个铂电极上将发生如下反应： 在空气侧（参比侧）电极上：O 2 +4e→2O2- 在低氧侧（被测侧）电极上：2O2-→O 2 +4e 当这两种迁移达到平衡后，便在两电极间产生一个与氧浓差有关的电势信号E。 氧电势值E符合能斯特方程： E=RT 4F Ln P A P X 式中：R-气体常数 T-锆管的绝对温度 F-法拉第常数 P X -被测气体氧浓度百分数 P A -参比气氧浓度百分数，一般为％。 二、氧化锆氧分析仪技术规格 * 测量对象：各种工业炉窑烟气，混合气体浓度 * 测量元件：氧化锆管 1、测氧范围：0—%O 2 或10% 2、仪器精度：系统测氧基本误差≤±2%满量程值 3、变送器精度：级（≤%满量程值） 4、温控精度：恒温点的700±2℃ 5、响应时间：≤3秒（达到90%的响应） 6、报警输出：上、下限节点输出，可选“常开”或“常闭”点 7、模拟量输出信号：4—20 mA ADC（负载0Ω—750Ω）对应氧量0—10%O 2或者0—%O 2 8、本底修正范围：-20 mV—+20 mV 9、数显形式：LED四位数码管显示 10、电源：AC220V±15%
频谱分析是观察和测量信号幅度和信号失真的一种快速方法，其显示结果可以直观反映出输入信号的傅立叶变换的幅度。信号频域分析的测量范围极其宽广，超过140dB，这使得频谱分析仪成为适合现代通信和微波领域的多用途仪器。频谱分析实质上是考察给定信号源，天线，或信号分配系统的幅度与频率的关系，这种分析能给出有关信号的重要信息，如稳定度，失真，幅度以及调制的类型和质量。利用这些信息，可以进行电路或系统的调试，以提高效率或验证在所需要的信息发射和不需要的信号发射方面是否符合不断涌现的各种规章条例。 现代频谱分析仪已经得到许多综合利用，从研究开发到生产制造，到现场维护。新型频谱分析仪已经改名叫信号分析仪，已经成为具有重要价值的实验室仪器，能够快速观察大的频谱宽度，然后迅速移近放大来观察信号细节已受到工程师的高度重视。在制造领域，测量速度结合通过计算机来存取数据的能力，可以快速，精确和重复地完成一些极其复杂的测量。 有两种技术方法可完成信号频域测量（统称为频谱分析）。 1．FFT分析仪用数值计算的方法处理一定时间周期的信号，可提供频率；幅度和相位信息。这种仪器同样能分析周期和非周期信号。FFT 的特点是速度快；精度高，但其分析频率带宽受ADC采样速率限制，适合分析窄带宽信号。 2．扫频式频谱分析仪可分析稳定和周期变化信号，可提供信号幅度和频率信息，适合于宽频带快速扫描测试。
图1 信号的频域分析技术 快速傅立叶变换频谱分析仪 快速傅立叶变换可用来确定时域信号的频谱。信号必须在时域中被数字化，然后执行FFT算法来求出频谱。一般FFT分析仪的结构是：输入信号首先通过一个可变衰减器，以提供不同的测量范围，然后信号经过低通滤波器，除去处于仪器频率范围之外的不希望的高频分量，再对波形进行取样即模拟到数字转换，转换为数字形式后，用微处理器（或其他数字电路如FPGA,DSP）接收取样波形，利用FFT计算波形的频谱，并将结果记录和显示在屏幕上。 FFT分析仪能够完成多通道滤波器式同样的功能，但无需使用许多带通滤波器，它使用数字信号处理来实现多个独立滤波器相当的功能。从概念上讲，FFT方法
正确使用频谱分析仪需注意的几点 首先，电源对于频谱分析仪来说是非常重要的，在给频谱分析仪加电之前，一定要确保电源接确，保证地线可靠接地。频谱仪配置的是三芯电源线，开机之前，必须将电源线插头插入标准的三相插座中，不要使用没有保护地的电源线，以防止可能造成的人身伤害。 其次，对信号进行精确测量前，开机后应预热三十分钟，当测试环境温度改变3—5度时，频谱仪应重新进行校准。 三，任何频谱仪在输入端口都有一个允许输入的最大安全功率，称为最大输入电平。如国产多功能频谱分析仪AV4032要求连续波输入信号的最大功率不能超过＋30dBmW（1W），且不允许直流输入。若输入信号值超出了频谱仪所允许的最大输入电平值，则会造成仪器损坏；对于不允许直流输入的频谱仪，若输入信号中含有直流成份，则也会对频谱仪造成损伤。 一般频谱仪的最大输入电平值通常在前面板靠近输入连接口的地方标出。如果频谱仪不允许信号中含有直流电压，当测量带有直流分量的信号时，应外接一个恰当数值的电容器用于隔直流。 当对所测信号的性质不太了解时，可采用以下的办法来保证频谱分析仪的安全使用：如果有RF功率计，可以用它来先测一下信号电平，如果没有功率计，则在信号电缆与频谱仪的输入端之间应接上一个一定量值的外部衰减器，频谱仪应选择最大的射频衰减和可能的最大基准电平，并且使用最宽的频率扫宽（SPAN），保证可能偏出屏幕的信号可以清晰看见。我们也可以使用示波器、电压表等仪器来检查DC及AC信号电平。 频谱分析仪的工作原理 频谱分析仪架构犹如时域用途的示波器,外观如图1.2所示,面板上布建许多功能控制按键,作为系统功能之调整与控制,系统主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性.频谱分
显示器 扫描产生器 3.1 超外差式频谱分析仪的原理及组成 3.1.1 超外差频谱分析仪的原理结构图 图3-1所示，为超外差频谱分析仪的简单原理结构图。 图3-1 超外差频谱分析仪的简单原理结构图 由图3-1可知：超外差频谱分析仪一般由射频输入衰减器、低通滤波器或预选器、混频器、中频增益放大器、中频滤波器、本地振荡器、扫描产生器、检波器、视频滤波器和显示器组成。 超外差频谱分析仪的工作原理是：射频输入信号通过输入衰减器，经过低通滤波器或预选器到达混频器，输入信号同来自本地振荡器的本振信号混频，由于混频器是一个非线性器件，因此其输出信号不仅包含源信号频率（输入信号和本振信号），而且还包含输入信号和本 第3章 超外差式频谱分析仪的原理
振信号的和频与差频，如果混频器的输出信号在中频滤波器的带宽内，则频谱分析仪进一步处理此信号，即通过包络检波器、视频滤波器，最后在频谱分析仪显示器CRT 的垂直轴显示信号幅度，在水平轴显示信号的频率，从而达到测量信号的目的。 3.1.2 RF 输入衰减器 超外差频谱分析仪的第一部分就是RF 输入衰减器。可变输入衰减器的作用是保证混频器有一个合适的信号输入电平，以防止混频器过载、增益压缩和失真。由于衰减器是频谱分析仪的输入保护电路，因此基于参考电平，它的设置通常是自动的，但是也可以用手动的方式设置频谱分析仪的输入衰减大小，其设置步长是10dB 、5dB 、2dB ，甚至是1dB ，不同频谱分析仪其设置步长是不一样的。如Agilent 8560系列频谱分析仪的输入衰减的设置步长是10dB 。 图3-2是一个最大衰减为70dB ，步长为2dB 的输入衰减器电路的例子。电路中的电容器是用来避免频谱分析仪被直流信号烧毁，但可惜的是它不仅衰减了低频信号，而且使某些频谱分析仪最小可使用频率增加到100Hz ，而其他频谱分析仪增加到9kHz 。 图3-2 RF 输入衰减器电路 图3-3所示，当频谱分析仪RF 输入信号和本振信号加到混频器的输入时，可以调整RF 输入衰减器，使混频器的输入信号电平合适或最佳，这样就可以提高测量精度。 0到70dB 衰减，步长2dB 电容器
一、概述 氧化锆烟气氧量分析仪是近几十年发展起来的新型测氧器，因其具有结构简单、维护方便、反应速度快、测量范围广等特点，而广泛应用于电力、冶金、供暖、建材、电子等部门，分析各种工业锅炉及窑炉中烟气的氧含量，提高燃烧效率，节约能源，减少环境污染。 氧化锆氧量分析仪由转换器和检测器（俗称氧探头）组成，在检测器的核心元件氧化锆浓差电池上，采用了纳米材料和先进的生产工艺，在电极涂层上添加抑制电极老化的添加剂。大大提高了氧化锆测量探头的精度和使用寿命。检测器采用直插式探头结构，不需取样系统，能及时反映锅炉内燃烧状况，如与自控装置配合使用，可有效地控制燃烧状况。转换器采用单片机智能化设计，汉字液晶显示，使数据显示、功能控制更具有人性化；可与各类型DCS数据接入设备连接。使仪表的操作变的简单，容易掌握。具有以下特点： 1. 通用性较强，可以直接替换其它厂家氧量分析仪。
2. 大屏幕蓝底白字ＬＣＤ显示。 3. 全中文操作菜单(出口产品可以提供英文菜单)。 4. 氧量量程0.01-2 5.00％内自由设定（最低量程0-5%）。 5. 温度采用ＰＩＤ控温，恒温点７００℃和７５０℃（可现场选择）。 6. 可设置氧量上、下限报警指示，温度上、下限报警指示。 7. 本底电势一键校正。 8. 可用标准气在线校准。 9. 4-20mA标准电流输出与主电路光电隔离，可直接远传进入DCS系统。 10. 多种故障信息提示。 二、工作原理 氧化锆是一种高温电解质浓差电池，在数百度的高温环境下，具有能产生氧离子迁移的导电性能，由于被测气体（烟气或其它气体）与参比气 体（空气或其它气体）在氧化锆两侧铂电极的氧分压不同，在两极间有一 定数量的氧离子迁移而产生了氧浓差电势，其电势值与氧浓度的关系，可 以用能斯特（Nernst）公式来表示： E=RT/4F×LnP 1/P 2 式中：E—氧浓差电势（V） R—理想气体常数（8.314J/moLK） T—绝对温度值（K） F—法拉第常数（96500c/moL） P1—参比气体分压（空气） P2—被测气体分压 变送器把所测量出的数据，经单片机计算转换，将氧含量在液晶屏上显示出来，同时转换成电流信号供计算机或计录仪使用。 700℃和750℃时氧浓度与氧浓差电势关系见附表． 三、技术指标
频谱分析仪的工作原理 频谱分析仪对于信号分析来说是不可少的。它是利用频率域对信号进行分析、研究，同时也应用于诸多领域，如通讯发射机以及干扰信号的测量，频谱的监测，器件的特性分析等等，各行各业、各个部门对频谱分析仪应用的侧重点也不尽相同。下面结合我台DSNG卫星移动站的工作特点，就电视信号传输过程中利用频谱分析仪捕捉卫星信标，监控地面站工作状态等方面，简要介绍一下频谱分析仪的工作原理。 科学发展到今天，我们可以用许多方法测量一个信号，不管它是什么信号。通常所用的最基本的仪器是示波器，观察信号的波形、频率、幅度等。但信号的变化非常复杂，许多信息是用示波器检测不出来的，如果我们要恢复一个非正弦波信号F，从理论上来说，它是由频率F1、电压V1与频率为F2、电压为V2信号的矢量迭加（见图1）。从分析手段来说，示波器横轴表示时间，纵轴为电压幅度，曲线是表示随时间变化的电压幅度。这是时域的测量方法，如果要观察其频率的组成，要用频域法，其横坐标为频率，纵轴为功率幅度。这样，我们就可以看到在不同频率点上功率幅度的分布，就可以了解这两个（或是多个）信号的频谱。有了这些单个信号的频谱，我们就能把复杂信号再现、复制出来。这一点是非常重要的。 对于一个有线电视信号，它包含许多图像和声音信号，其频谱分布非常复杂。在卫星监测上，能收到多个信道，每个信道都占有一定的频谱成份，每个频率点上都占有一定的带宽。这些信号都要从频谱分析的角度来得到所需要的参数。 从技术实现来说，目前有两种方法对信号频率进行分析。 其一是对信号进行时域的采集，然后对其进行傅里叶变换，将其转换成频域信号。我们把这种方法叫作动态信号的分析方法。特点是比较快，有较高的采样速率，较高的分辨率。即使是两个信号间隔非常近，用傅立叶变换也可将它们分辨出来。但由于其分析是用数字采样，所能分析信号的最高频率受其采样速率的影响，限制了对高频的分析。目前来说，最高的分析频率只是在10MHz或是几十MHz，也就是说其测量范围是从直流到几十MHz。是矢量分析。 这种分析方法一般用于低频信号的分析，如声音，振动等。 另一方法原理则不同。它是靠电路的硬件去实现的，而不是通过数学变换。它通过直接接收，称为超外差接收直接扫描调谐分析仪。我们叫它为扫描调谐分析仪。
氧化锆氧量分析仪使用说明书无锡市湖利仪表厂
一、用途 ZOY-4系列氧化锆氧量分析仪可对锅炉、窑炉、加热炉等燃烧设备在燃烧过程中所产生的烟气含量进行快速、正确的在线检测分析，以实现低氧燃烧控制，达到节能目的，减少环境污染。 ZOY-4系列氧化锆氧量分析仪有氧化锆头（一次仪表）和氧量变送器（二次仪表）二部分组成。 ZOY-4型氧化锆探头外壳采用耐高温、耐腐蚀的不锈钢材料制成。不必外加气泵，参比气能自行对流。并设有标准气接口，可在现场运行时用标准气体进行标定校验。探头锆管能方便地拆卸更换。 ZOY-4型氧量变送器结构简单，安装尺寸规范，线路设计合理，工艺质量先进，仪表性能稳定可靠，调试方便。 ZOY-4系列氧化锆氧量分析仪由于其优越的性能价格比，数年来在国内大中型电厂得到广泛应用。 二、工作原理 被测气体（烟气）通过传感器进入氧化锆管的内侧，参比气体（空气）通过自然对流进入传感器的外侧，当锆管内外侧的氧浓度不同时在氧化锆管内外侧产生氧浓差电势（在参比气体确定情况下，氧化锆输出的氧浓差电势与传感器的工作温度和被测气体浓度呈函数对应关系）该氧浓差电动势经显示仪表转化成与被测烟气含氧量呈线性关系的标准信号供显示和输出 传感器的检测组件是氧化锆电解质管，工作原理图如下. -1-
烟气入口电 质管壁内外两侧涂有铂催化电极，当电解质管温度达到600℃左右时， 被测烟气进入电解质管内，而管外为参比气体--空气。因空气含氧量为 20.6％O 2 ，管外被测烟气含氧量低于空气，此时空气中的氧经铂电极 催化吸收4个电子(e)形成氧离子(0=)，其反应方程为 O 2+4e=202- 氧离子进入电解质管后，又经特殊传递方式到达管内铂电极一侧， 再次经铂电极催化放出4个电子(e)而还原成氧，其反应方程为 202--4e=O 2 被吸收电子的一侧电极为正极，释放电子的一侧电极为负极.正负 电极间的电动势符合奈斯特方程.即 E = 式中：R 为气体常数； F 为法拉弟常数； T 为被测烟气的绝对温度； P1为参比气体--空气氧分压，等比于20.6％02 P 2为被测烟气的氧分压，用百分氧量表示. -2- 21ln 4P P F RT
氧化锆中文说明书 Revised by Chen Zhen in 2021
前言 氧化锆氧分析仪适用于工业炉窑烟气中氧量的连续监测，作为操作人员调节燃风配比的依据，或与自控系统连接，实现低氧合理燃烧，达到降低燃耗、稳定工艺、提高产品质量、减少环境污染等目的。具有显着的经济效益和社会效益。 我公司生产的CY系列氧化锆氧分析仪检测器，采用获得国家发明专利的新技术(专利号 )，在提高探头寿命方面有显着作用，探头寿命最高可达2－3年，维护量甚微，该仪器自86年面世以来，已在全国大多数省市、自治区的大中企业中运行，应用的行业有冶金、化工、电力、建材、轻工、城市小区供热锅炉、环保监测车等。并在替代进口产品方面取得显着成绩。 该仪表转换器采用了16位的Intel80C196单片微处理器，具有运算速度快，数据处理能力强的特点，配合小信号处理的隔离放大电路，电源监控及数据保护电路等方法使产品测量精度高，抗干扰能力强，有效的保证了仪表在严酷的工业环境下长期稳定可靠运行。 一、氧化锆测氧工作原理 仪器所使用的氧化锆材料是一种氧化锆固体电解质，是在纯氧化锆中掺入氧化钇或氧化钙，在高温下烧结成的稳定氧化锆。在600℃以上高温条件下，它是氧离子的良好导体，一般做成管状。见图1、图2 图1 浓差电池 图2 氧化锆测温原理图
如果在氧化锆管内外两侧涂制铂电极，用电炉对氧化锆管加热，使其内外壁接触氧分压不同的气体，氧化锆管就成为一个氧浓差电池，在两个铂电极上将发生如下反应： 在空气侧（参比侧）电极上：O 2 +4e→2O2- 在低氧侧（被测侧）电极上：2O2-→O 2 +4e 即空气中一个氧分子夺取电极上四个电子而变成两个氧离子。氧离子在氧浓差电势的驱动下，通过氧化锆管迁移到低氧侧电极上，留给该电极四个电子而复原为氧分子，电池处于平衡状态时，两电极间电势值E恒定不变。 氧电势值E符合能斯特方程： E=RT 4F Ln P A P X 式中：R-气体常数 T-锆管的绝对温度 F-法拉第常数 P X -被测气体氧浓度百分数 P A -参比气氧浓度百分数，一般为％。 如果把氧化锆管加热至大于600℃的稳定温度，在氧化锆管两侧分别流过被测气体和参比气体，则产生的电势与氧化锆管的工作温度和两侧的氧浓度有固定