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精品文档我爱奥赛网2008年第五届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题（2008年6月27日 9：00 - 12：00共计3小时）● 竞赛时间3小时。
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1.008Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag CdIn Sn Sb Te I Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Ac-Lr HLi BeB C N O F Na MgAl Si P Cl S K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Cs Fr Sr BaRaY La Lu -6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6[210][210][210]126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3[222]HeNe Ar KrXe Rn相对原子质量Rf Db Sg Bh Hs Mt第1题（6分）、硼的化学丰富多彩，也是材料化学研究的热点之一。
氧化锆氧传感器原理及应用摘要：氧探头是利用氧化锆陶瓷敏感元件来测量各类应用环境下的氧含量的，通过它以求实现工业加热炉燃烧过程自动控制，以及热处理可控气氛炉对零件的质量控制。
关键词：氧化锆氧传感器，氧传感器，测氧原理，传感器一、序言人们早就知道，某些固体氧化物、卤化物、硫化物等具有离子导电性能，其中最著名的是1989年Nernst发现的稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。
在此后的一段时期内，尽管人们对这种具有离子导电性能的物质——固体电解质进行了种种研究，但始终进展不大。
直到1957年，K.kiukkala和C.Wagner首次用固体电解质组装原电池并从理论上阐明其原理以后，这方面的研究和应用才得以迅速发展。
在所有固体电解质，氧化锆是目前研究和开发应用得最普遍的一种。
它不仅用来作高温化学平衡，热力学和动力学研究，而且已在高温技术，特别是高温测试技术上得到广泛应用。
氧探头这种以氧化锆固体电解质为敏感元件，用以测定氧浓度的装置就是一个典型的例子。
1961年，J.Weissbart和R.Ruka研制成功的第一个氧化锆浓差电池测氧仪。
七十年代初出现商业用氧化锆氧探头以后，引起科学界和工业界的普遍重视，特别是西德、日本、美国等国都进行了深入的研究和产品开发工作。
到七十年代中期，氧探头的理论和实践已趋成熟，开发出了多种结构形式的氧探头。
由于氧探头与现有测氧仪表(如磁氧分析器、电化学式氧量计、气象色谱仪等)相比，具有结构简单，响应时间短(0.1-0.2秒)，测量范围宽(从ppm到百分含量)，使用温度高(600～1200℃)，运行可靠，安装方便，维护量小等优点，因此在冶金、化工、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门得到广泛的应用。
二、氧传感器测氧原理氧探头是利用氧化锆陶瓷敏感元件来测量各类应用环境下的氧含量的，通过它以求实现工业加热炉燃烧过程自动控制，以及热处理可控气氛炉对零件的质量控制。
下面介绍氧化锆陶瓷是如何来完成测氧功能的。
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+4e→2O2-2+4e在低氧侧（被测侧）电极上：2O2-→O2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=RT4FLnP AP X式中：R-气体常数T-锆管的绝对温度F-法拉第常数PX-被测气体氧浓度百分数PA-参比气氧浓度百分数，一般为％。
固体电导率表
（原创版）
目录
1.固体电导率的定义和重要性
2.影响固体电导率的因素
3.固体电导率的测量方法
4.固体电导率在实际应用中的例子
正文
【1.固体电导率的定义和重要性】
固体电导率是指固体材料中电流通过的能力，是衡量固体材料导电性能的重要指标。
电导率与电阻率相反，电阻率越高，电导率越低。
电导率是描述材料导电能力的物理量，它的单位是西门子/米（S/m）。
【2.影响固体电导率的因素】
固体电导率的大小取决于多种因素，主要包括：材料本身的性质、温度、压力、磁场等。
其中，材料本身的性质对电导率的影响最大，不同材料的电导率差别很大。
例如，金属的电导率通常很高，而非金属的电导率则很低。
【3.固体电导率的测量方法】
固体电导率的测量方法有多种，其中最常用的是四端电阻法。
四端电阻法是通过在待测样品两端施加电压，然后测量流过样品的电流，从而计算出样品的电阻，再根据电阻计算出电导率。
【4.固体电导率在实际应用中的例子】
固体电导率在实际应用中具有重要意义。
例如，在电子器件制造中，需要选用电导率高的材料制作导电部件，以保证器件的性能。
另外，在金
属冶炼和加工中，也需要测量金属的电导率，以判断金属的纯度和质量。
总的来说，固体电导率是衡量固体材料导电性能的重要指标，它的大小取决于多种因素，包括材料本身的性质、温度、压力、磁场等。
测量固体电导率的方法有多种，其中最常用的是四端电阻法。
氧化锆分析仪校验及故障处理方法2019年11月3日氧化锆分析仪是由智能化分析仪和氧化锆氧量计（简称氧探头）组成。
该仪器的工作原理是基于电化学原理，检测元件是利用氧化锆制成的固体电解质，其在高温下具有传导氧离子的特性，当固体电解质两侧存在氧浓度差时，即有一与浓度成一定关系的电势产生，对此电势作补偿计算，从而可准确反映氧量。
氧化锆氧分析仪可广泛用于电力领域中的燃烧控制，采用单片机组成的智能化仪表，可以对氧探头送来的氧浓度电势、K型热偶电势进行测量比较，用“能斯特”公式实时地计算出烟气中的氧含量，并且在计算中引入双参数校正法，具有氧探头本底电势补偿功能，氧电势斜率修正，弥补了氧探头的离散性缺陷，延长了氧探头的使用寿命。
氧分析仪具有氧百分浓度、氧化锆探头电势、热偶温度显示，并有本底电势补偿值、氧电势斜率系数修正值显示、其日常维护十分方便。
一、工作原理氧化锆的工作原理是氧浓差电势的原理，氧气的含量可由恒温的氧化锆电池所产生的电动势来表征，测量电池由一片氧化锆基片组成，它的两面涂以多孔铂金属，测量电池由内部加热器加热，并使温度保持恒定，当测量电池的参考侧和测量侧的氧含量不同时，氧离子就会从氧分子较高的一面向较低的一面迁移，此时电池的氧浓差电势mV输出信号与被测气体的氧含量的对数成反比关系，该电势的大小即反映出被测气体的氧量大小。
二、组成氧化锆氧量计由四部分组成（一般的氧量计都是由四部分组成），包括氧化锆探头，二次仪表（也称变送器），炉体法兰，三组连接电缆（分别是信号、热电偶和加热炉电源三组电缆，其中信号电缆应为屏蔽电缆，热电偶连线则应为相应的补偿导线，加热炉的连线为普通电缆线）三、安装要求氧化锆测点位置的选择应在制造厂提供的烟气温度范围内选取，氧化锆元件所处的空间位置应是烟气流通良好，流速平稳无旋涡，烟气密度正常而不稀薄的区域。
安装点因烟气温度过高会缩短探头使用寿命，又因烟气不稳而导致氧量波动大；不能选在半空中，不便操作，导致安装时易损坏过滤器，装好后无人管的状态；V型过滤器的V型侧一定要安装在对着风速的一侧，防止风速正面流向探头过滤器，以防止过滤器经常堵塞。
[模拟] 热工仪表检修基础理论知识模拟24论述题第1题：热工电缆的选择和布置有哪些要求？_____参考答案：热工测量、控制、动力回路的电缆和电线的线芯材质应为铜芯；测量、控制用的补偿电缆或补偿导线的线芯材质应与相连的热电偶丝相同或热电特性相匹配。
有抗干扰要求的仪表和计算机线路，应采用相应屏蔽类型的屏蔽电缆。
对某些热工仪表和控制设备，当制造厂对连接电缆、导线的规范有特别要求时，应按设备制造厂的要求进行设计。
热工用电缆宜敷设在电缆桥架内。
桥架通道应避免遭受机械性外力、过热、腐蚀及易燃易爆物等的危害，并应根据防火要求实施阻隔。
详细解答：第2题：热控系统接地有何要求？_____参考答案：热工用电气设备外壳、不要求浮空的盘台、金属桥架、铠装电缆的铠装层等应设保护接地，保护接地应牢固可靠，不应串连接地，保护接地的电阻值应符合现行电气保护接地规定。
计算机系统宜与全厂接地网共地，不宜设专用独立接地网。
各计算机系统内不同性质的接地，如电源地、逻辑地、机柜浮空后接地等应分别有稳定可靠的总接地板(箱)，当计算机厂家有特殊要求时按其要求设计。
计算机信号电缆屏蔽层必须接地。
详细解答：第3题：蒸汽流量测量为什么要进行密度自动补偿？_____参考答案：因为测量蒸汽流量的节流装置是根据额定工况下的介质参数设计的，只有在额定工况下，才可将密度等参数作为常数看待，流量和差压才有确定的对应关系，这时用差压式流量计测量才能准确。
而在实际生产过程中，蒸汽参数(压力、温度)是经常波动的，造成密度ρ等参数的变化，引起流量测量误差，其中以ρ变化影响最大。
所以为了减少蒸汽流量在非额定工况下的测量误差，必须对密度进行自动补偿。
详细解答：第4题：感温元件外观检查应满足哪些要求？_____参考答案：感温元件外观检查应满足以下要求：(1)保护套管不应有弯曲、压偏、扭斜、裂纹、砂眼、磨损和显著腐蚀等缺陷，套管上的固定螺栓应光洁完整，无滑牙或卷牙现象；其插入深度、插入方向和安装位置及方式均应符合相应测点的技术要求，并随被测系统作1.25倍工作压力的严密性试验时，5min内应无泄漏。
![在线分析仪表基础教程[1]](https://uimg.taocdn.com/99d217c9a1c7aa00b52acbb1.webp)
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对被测介质的组成或物性参数进行自动连续测量的仪器。
在线分析仪器广泛应用于工业生产的实时分析和环境质量及污染排放的连续监测。
国内早期的在线仪器起步于五十年代，应用于六十年代，脱胎于现场的就地仪表；因许多仪表受制现场人文环境和物理环境，不便于人长期观察，而测量数据又很重要，必须取得间隙数据和不间断数据，所以就想到了现场数据信号的传输，于是便诞生了在线仪器。
在线分析仪器是从在线仪器逐步分化出来的。
到如今，它依然是仪表中的一路旁支…在线分析仪器，而与实验室分析并行不悖。
随着国内实验室分析仪仪器化程度的不断提高，特别是工业化应用程序较高的现代企业实验室，实验室分析实际上已经涵盖了大部分在线分析仪器，只是许多分析仪器缺少信号输出且在取样频率上无法做到在线分析仪器的即时化管理模式。
也就是说：你的分析仪，只要有4…20MA 输出电路板，改进你的进样模式，安装好接受终端，它就是在线分析仪。
固态电解质离子电导率
固态电解质离子电导率是指固态电解质中离子的电导率，它是电解质的一种物理性质，可以反映电解质的电导能力。
固态电解质离子电导率的大小取决于电解质的结构、组成和温度等因素。
固态电解质离子电导率的测量是电解质研究的重要内容，它可以反映电解质的电导能力，从而更好地了解电解质的性质。
固态电解质离子电导率的测量方法有很多，其中最常用的是电化学法、热电法和热释电法。
电化学法是测量固态电解质离子电导率的最常用方法，它可以测量电解质的电导率，并可以测量电解质的离子移动速率。
热电法是测量固态电解质离子电导率的另一种方法，它可以测量电解质的热电导率，从而可以更好地了解电解质的性质。
热释电法是测量固态电解质离子电导率的另一种方法，它可以测量电解质的热释电率，从而可以更好地了解电解质的性质。
固态电解质离子电导率的测量是电解质研究的重要内容，它可以反映电解质的电导能力，从而更好地了解电解质的性质。
因此，固态电解质离子电导率的测量对于研究电解质的性质具有重要意义。
![一种固态电解质离子导电性的检测方法[发明专利]](https://uimg.taocdn.com/5305f129c381e53a580216fc700abb68a982add8.webp)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010789536.1(22)申请日 2020.08.07(71)申请人 合肥国轩高科动力能源有限公司地址 230000 安徽省合肥市新站区岱河路599号(72)发明人 刘盛华 林少雄 王辉 许家齐 辛利君 赵宇飞 王叶 辛昱 (74)专利代理机构 合肥市长远专利代理事务所(普通合伙) 34119代理人 余婧(51)Int.Cl.G01N 21/3563(2014.01)G01N 21/3586(2014.01)G01N 21/41(2006.01)(54)发明名称一种固态电解质离子导电性的检测方法(57)摘要本发明公开了一种固态电解质离子导电性的检测方法，制备固态电解质薄片，然后用太赫兹时域光谱系统对所述固态电解质薄片进行测试，计算得到固态电解质的离子导电率；该方法还包括用太赫兹时域光谱系统对所述固态电解质薄片进行二维扫描，得到固态电解质的离子电导率二维图像，通过对固态电解质的离子导电率和离子电导率二维图像进行分析，评价固态电解质的离子导电性。
本发明作为一种非接触式测量方式，避免了电学测量中焊接不好导致的各种问题，能更准确、更高效地得到固态电解质的离子电导率；本发明还通过采用二维扫描的方式，得到材料电导率的二维图像，从而可以检验材料的一致性并帮助进行材料性能分析。
该测量方法能够高效、准确地对比和分析固态电解质的离子导电性，为固态电解质的开发提供了可靠的参考数据。
权利要求书2页 说明书4页 附图3页CN 112033927 A 2020.12.04C N 112033927A1.一种固态电解质离子导电性的检测方法，其特征在于，包括：制备固态电解质薄片，然后用太赫兹时域光谱系统对所述固态电解质薄片进行测试，得到太赫兹透射强度-时间的太赫兹时域谱，将太赫兹时域谱进行傅里叶变换得到太赫兹透射强度-频率的太赫兹频域谱，然后根据太赫兹频域谱提取固态电解质的折射率和吸光系数，计算得到复电导率，采用Drude模型对复电导率进行拟合得到固态电解质的离子导电率。
概 述YB-88系列氧量分析仪能自动地对各种炉窑烟气中氧量进行连续监测（也适用于惰性气体中的氧量监测），从而为操作人员调节燃风配比提供有用参数，或者把信号送入计算机进行处理。
通常与控制系统级联，实现闭环控制，达到低氧合理燃烧，降低燃耗、烧损（设备及原材料），稳定工艺，提高产品质量，防止环境污染等目的。
YB-88G氧量分析仪的核心元件氧传感器是由稳定氧化锆材料制造的，材料的熔点在2200℃以上，它本身耐高温、抗腐蚀的性能较好。
氧化锆烟气氧量分析仪能适应高温、大粉尘、有腐蚀性的环境，是其他分析方法无法比拟的，是近几十年来各国普遍采用的首选仪器。
但由于服役的环境条件很恶劣，对组装成实用氧传感器和氧检测器的相关材料也必须满足这种高温、大粉尘、腐蚀性强的环境。
若某个结构部件损坏或失效，整个探头就需检修或报废。
所以应从构件的整体考虑它的选材和结构。
本公司自主开发的氧化锆烟气氧检测器（俗称氧探头），其氧传感器引线采用独特的复线结构；金属构件采用耐热合金钢制造；绝缘材料采用进口优质材料。
该项技术已获得两项国家专利。
一．工作原理 在氧化锆粉末中加入适量的低价氧化物，经过研磨、成型、烧结制成氧化锆元件。
氧化锆中加入适量低价氧化物有两个作用：其一，氧化锆 体中形成氧空位，这是氧离子能在氧化锆 体中迁移的物质基础；其二，使氧化锆 体结构稳定化，在1150℃附近升温或降温过程中，氧化锆 体不再发生相变，抗热振性能好，才可能做成实用的元件。
这种氧化锆成为氧离子导体，称它为氧化锆固体电解质。
氧化锆固体电解质只有在600℃以上，才具有较好的氧离子导电能力。
因此在氧化锆管内外两侧涂有铂金电极并对其加热，则氧化锆元件两侧因氧离子浓度不同产生了氧电动势，就成了一个浓差氧电池。
若使内外两侧接触氧分压不同的气体，由于在氧分压较高一侧的电极（阴极）上，氧分子获得电子变为氧离子，氧离子通过固体电解质至阳极并释放电子，还原为氧分子。
阴极：O2＋4e → 2O2－阳极：2O2－→ O2＋4e通过这一反应在两电极间建立起来的电势E，可由能斯特公式得到：式中：R——气体常数RT Pa E =4FInPxT——绝对温度F——法拉第常数Px——被测气体氧浓度百分数Pa——参比气体氧浓度百分数，一般为20.60%如电池被加热至750℃，上式可变为：式中E--氧电动势（mV）这样，如果把氧电池加热至指定温度，锆管两侧分别流过被测气体和参比气体则产生的电动势与它们的浓度有一定的关系，如果知道参比气体的浓度（空气作参比气，氧浓度百分数一般为20.60%），则很容易定出被测气体的氧浓度。
氧化锆陶瓷材料是一种固体电解质，具有氧离子电导特性2、氧化锆陶瓷材料是一种固体电解质测振仪，具有氧离子电导特性。
氧化锆型传感器可以说是一个由氧浓度差驱动的微电池。
3、采用金属铂作电极是为了利用铂的氧化催化作用，使铂膜表面浓混合气燃烧生成物中的残存氧与一氧化碳、碳氢化合物发生反应而消除，形成阶跃型氧传感器输出特性。
4、在稀燃发动机上动平衡仪，可以利用空燃比仪作传感器。
选择与所需的稀混合气空燃比对应的泵氧电流值作为控制目标kmpdm，即可通过泵氧电流闭环反馈控制来控制稀混合气空燃比。
5、电磁式传感器所输出的感应电压信号的强弱，与其转速有关。
6、目前在车用进气岐管绝对压力传感器中采用最普遍的是半导体压敏电阻型。
压力传感器。
7、作为车用冷却水温传感器和进气温度传感器的大多数是热敏电阻式传感器。
8、若保持喷嘴内和喷嘴外的压力差恒定，只需要改变喷嘴开启时间的长短就可以改变喷油流量。
9、点火提前角闭环控制的目标是以不发生持续的爆震作为点火提前角的闭环控制的目标值。
10、一般发动机的运行设计了至少3种有控制目标的闭环控制模式，他们是;一为以爆震为边界的点火提前角闭环控制;二为以固定的几个转速为目标的怠速转速闭环控制;三为以某一个空燃比值为目标的混合气浓度闭环控制。
二、名词解释1、霍尔效应--当有磁力线穿过霍尔半导体芯片，并有外加电流在垂直磁力线的方向通过该芯片时，就会在芯片与电流和磁力线都垂直的方向上，产生一个电压差。
这种现象称为霍尔效应。
2、时间恒定的压力调节方式--通过改变喷油器量孔内外的压力差来调节燃油流量，压力差大则燃油流量大;压力差小，则燃油流量小，这种调节方式称为时间恒定压力调节方式。
3、开环控制--指在每一个工况必须事先设定好应该给出的各项执行器的动作指令。
这种控制称为开环控制。
4、广义控制策略--就是怎样去控制发动机的喷油量、怠速进气量等以使发动机性能相对最优的原则和方法。
三、判断题1、当电磁是传感器所输出的感应电压太弱时，就会有丢失部分信号造成计算机误判的问题。
氧化锆氧量计中的氧化锆有三种晶体形态：单斜、四方、立方晶相，常温下氧化锆只以单斜相出现，加热到1100℃左右转变为四方相，但是如果添加稳定剂，在加热以后不会发生体积的突变，大大拓展了氧化锆的应用范围。
下面由安徽康斐尔电气有限公司为您介绍氧化锆氧量剂的工作原理，希望给您带来一定程度上的帮助。
1、氧化锆氧探头的测氧原理氧化锆的导电机理：电解质溶液靠离子导电，具有离子导电性质的固体物质称为固体电解质。
固体电解质是离子晶体结构，靠空穴使离子运动导电，与P型半导体空穴导电的机理相似。
纯氧化锆（ZrO2）不导电，掺杂一定比例的低价金属物作为稳定剂，如氧化钙（CaO2）、氧化镁（MgO）、氧化钇（Y2O3），就具有高温导电性，成为氧化锆固体电解质。
为什么加入稳定剂后，氧化锆就会具有很高的离子导电性呢？这是因为，掺有少量CaO2 的ZrO2混合物，在结晶过程中，钙离子进入立方晶体中，置换了锆离子。
由于锆离子是+4价，而钙离子是+2价，一个钙离子进入晶体，只带入了一个氧离子，而被置换出来的锆离子带出了两个氧离子，结果，在晶体中便留下了一个氧离子空穴。
2、氧化锆氧传感器工作原理在氧化锆电解质(ZrO2管)的两侧面分别烧结上多孔铂（Pt）电极，测量电池本体分为3层：铂(电极)─氧化锆(电解质)─铂(电极)。
铂电极是多孔性的。
烟道气体通过过滤器或校验气体通过传导管进入测量电池被测气体一侧，而另一侧为参比空气(含氧20.60％)。
两种含氧浓度不同的气体作用在测量电池，便产生一个以对数为规律的电势(两侧的氧浓度差愈大, 电势信号愈大)。
毫伏信号经氧分析仪转换成0—10mA或4－20mA标准电流。
此电流由氧分析仪接线端子输出。
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。
