一、CY-IS-G氧化锆氧检测分析仪检测器概述
CY-IS-G氧化锆氧检测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。具有显著的经济效益和社会效益。
我公司生产的CY-IS-G系列氧化锆氧检测分析仪检测器寿命*高可达2-3年，维护量甚微。该仪器自面世以来，已在国内大多数省市、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著成绩。
该氧化锆氧检测分析仪转换器采用了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。
二、CY-IS-G氧化锆氧检测分析仪检测器工作原理
仪器所使用的氧化锆测氧传感器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。见下图。
如果氧化锆管内外两侧的温度高于700℃时，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：O2+4e→2O2- 在低氧侧（被测侧）电极上：2O2-→O2+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，通过氧化锆传感器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=式中：R-气体常数
T-锆管的**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20.6％。 RT4FLn PAPX
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的关系。如果知道参比气体的浓度，则可根据氧化锆管两侧的氧电势和氧化锆管的工作温度计算出被测气体的氧浓度。
氧化锆传感器工作特性表
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温度
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氧化锆传感器工作状态
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600℃以下时
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绝缘电阻大，不遵守能斯特方程
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700℃以上时
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绝缘电阻小，遵守能斯特方程
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三、CY-IS-G氧化锆氧检测分析仪检测器技术规格
1、测量对象：各种工业炉窑烟气，混合气体
2、测量元件：氧化锆管
3、测量范围：0-20.6VOL%O2
4、输出电流: 4-20mA。（输出信号对应显示氧量0-5、0-10、0-20.6、0-25VOL O2量程可选。）
5、检测器加热炉升温时间约20分钟。
6、检测器标准长度：180mm,400mm,600mm,800mm，1000mm，1200mm 。特殊要求面议。
7、重复性：满量程的±0.5%
8、基本误差≤±2%（满量程）
9、稳定性≤±1%（仪器连续检定24h）
10、响应时间：当标准气体从检测器入口引入时计，5秒内达到90%的响应
11、环境温度：检测器 -10℃～80℃
转换器 -10℃～40℃
12、电源及功耗：电源220±10%VAC，功耗*大为150W
四、CY-IS-G型氧化锆氧分析仪构成
该仪器由三部分组成：氧化锆检测器、氧化锆转换器和取气装置
1、氧化锆检测器
检测器为直插式结构（见下图），氧化锆传感器安装在检测器头部。检测器设有标准气路，可由转换器对检测器进行在线标气操作。图2中所注“标气入口”即为校准操作时使用。如不进行校准操作，请务必将此口堵死，以防止空气泄漏进去，引起测量误差。其“参比气入口”在任何时间都要开放，保持与大气相通。
检测器接线盒内共有8根引线端子，（见图3）。检测器接有温度补偿器，所以由检测器向转换器传送热电偶信号时不必用补偿导线，如果使用了补偿导线，在安装本仪器时，应将温度补偿器移至转换器的接线端子“CJ”处。
检测器长度有六种：180mm，400mm，600mm，800mm，1000mm，1200mm
2、氧化锆转换器
转换器由氧量输入转换单元、键盘显示及控制单元、检测器炉温控制单元、氧含量对应电流输出单元等组成。采用微处理器控制，仪表系统的稳定性、可靠性及**性都大为提高，运算程序采用模糊控制算法的恒温（750℃）控制，浮温计算的方式。配合计算机数字调校功能，保证了仪表准确、可靠运行。转换器的主要作用是将检测器测出的氧电势信号E(mV)转换成数字量。CPU对数值运算、处理得到氧含量值送到显示器显示，并且输出与氧含量对应的4-20mA电流信号，同时转换器要对检测器内工作电炉进行控温，使氧化锆管工作温度稳定在750±2℃，除此之外，转换器还可以通过按键操作实现显示温度值（℃）、氧电势值(mV)、以及对检测器进行在线校准等功能。
3、转换器由以下5部分组成：
①、输入信号处理转换部分
安装在现场的检测器有两种测量信号输出，即氧电势E(mV)和热电偶信号(mV)，为了解决系统连接时的电位匹配，抑制可能来自检测器及系统各部分的干扰，屏蔽若干个装置之间的地电位等问题，两路信号分别采用了高精度小信号放大器，V/F转换及光电耦合器，实现了输入、输出以及电源三隔离，使整套仪器以及与其相连的自控系统长期稳定运行有了可靠保证。 温度补偿信号由温度补偿器提供。该元件安装在检测器接线盒内。（如果检测器与转换器间的热电偶信号用补偿导线传送，则应将温度补偿器移至转换器接线端子“CJ”处）。 以上几路信号均通过多路模拟开关，V/F转换和光电隔离后送入80C196单片机，而转换成数字量。
②、单片机系统
转换的核心部件采用80C196单片机，本仪器利用该器件的高速输入输出口采集输入信号，利用PWM输出实现D/A转换并控制可控硅进行检测器的温度控制。同时配以程序存储器和电可擦除存储器，使之在掉电时能有效地保留校准操作时的修正参数。
③、控温电路
本仪器采用恒温控制，浮温计算的方法。即氧传感器工作温度恒定为一常量，故转换器需要对检测器内部的电炉控温，本仪器设定温度值为750℃，运算程序采用模糊控制算法并由单片机的高速输出口输出控制信号，经光电隔离、驱动后控制双向可控硅触发极，实现温度稳定控制。
④、模拟量输出部分
本仪器的模拟量输出是利用80C196单片机的PWM信号。此信号首先通过光电耦合，经平滑滤波后变为模拟信号，再经V/I转换电路，*后输出与被测氧含量相对应的电流信号。
⑤、键盘、显示部分
键盘、显示部分主要由可编程键盘\显示器接口芯片8279和部分驱动电路组成。8279芯片对显示器自动扫描，能识别键盘上闭合键的键码。CPU只需对8279送显示数据和读取键码。所以使用8279后提高了CPU的工作效率。
4、转换器分为盘装式和壁挂式两种结构形式
5、取气装置可分为防尘管、导流管、过滤器及高温取气方式四种形式。
五、CY-IS-G氧化锆氧检测分析仪检测器安装
1、转换器安装
①、转换器的安装部位应满足下列条件：
● 尽量避免机械震动
● 避免腐蚀性气体
● 周围环境温度应在-10℃～40℃之内
● 避免强磁场干扰
● 避免动力线、马达、励磁继电器、泵等的干扰
● 提供充足的维护空间
● 转换器应尽量安装在靠近检测器处，距离不超过100m为宜
②、壁挂式转换器(CY-2C)安装：
● 表盘安装：取下转换器两侧的固定板，将其插入机柜面板，面板开孔尺寸如图，用固定板将其固定。
● 墙壁安装：将固定板倒过来，转换器壳底部紧靠墙壁并固定。
● 管式安装：将转换器用管安装附件固定在管子上。
● 露天安装：转换器必须装在可防雨防尘的防护箱内。
2、炉体法兰安装：
建炉体或检修时，首先预埋焊炉墙埋管。当安装检测器时，炉体法兰焊接在炉墙埋管上。
3、检测器、导流管、防尘管安装
安装前需准备好M12×50螺钉，相应螺母、垫片、垫圈以及法兰间的密封垫圈,与炉体法兰紧固。
注意事项：应尽量避免机械震动。
● 安装时应使标气口、参比气口朝向地面。
● 周围环境温度应小于80℃
● 检测器应避免高辐射热和高温蒸气的影响
● 避免灰尘及腐蚀气体
● 提供充足的维护空间
4、CY-IS-G氧化锆氧检测分析仪检测器成套安装
①、安装点烟气流通要好，炉体密封性好，参比气口处空气通畅，检测器安装点
的*佳温度为400--500℃。以电厂锅炉为例，安装点宜在省煤气和预热器中间。
②、选择检测器长度可采用以下方法
③、直插式长度为：400mm以上+炉墙厚度
④、导流式：导流管长度为400mm以上+炉墙厚度,探头长度为不应小于炉墙厚度。
六、CY-IS-G氧化锆氧检测分析仪检测器取样方式
1、防尘式:检测器前端应加装防尘过滤器
2、导流式：检测器标准长度为180mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm。
因炉壁厚，检测器长度不够，需延长采样距离。
3、高温H型：取气装置要分为图12所示的导流方式和图13所示的引流方式。后者用于负压大于-50Pa的场合，带喷射泵。喷射泵所需仪表气源压力为0.05-0.15MPa，用空气过滤调节阀调节。
七、CY-IS-G氧化锆氧检测分析仪检测器连接电缆
按下表选择电源电缆和信号电缆，需注意仪器安装处的环境温度，导线电阻及噪声源，还要考虑检测器与转换器之间的布线路径，使用电缆可参考下表选用。
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名称
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规格
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备注
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信号电缆
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6*1mm2屏蔽电缆
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氧电势，热电偶，温补信号各需两芯。屏蔽线可靠接地。
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电炉电缆
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4*1mm2
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输出信号
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4*1mm2屏蔽电缆
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屏蔽线可靠接地。
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八、调校方法
1、检测器冷态（未接电源）检查：
打开检测器接线盒，用万用表欧姆档测量，氧电池端子1-2之间为开路状态，阻值超量程，热电偶端子3-4之间阻值只有几欧姆为正常，电炉丝端子7-8之间阻值约80Ω左右为正常。注意测量电炉丝阻值及热电偶阻值只能在断电状态下进行。温度补偿器安装在5-6端子上，端子5接温度补偿器的正极（单一管腿的为正极）。
2、热态检查：
按系统连接图（参见产品说明书5.1,5.2）连好系统，检查无误后通电，显示器显示为：“□□□□”，稍后显示温度值，升温过程中前面板显示温度。当温度升到600℃时，若仪表处于测量状态，程序将自动转换到氧含量显示状态，其数值应在空气氧含量20.6附近。
3、定性检查
**步确认被控温度是否为750℃±2℃，一般热电偶电势约为30mV左右。
**步用万用表欧姆档测量氧电势内阻，正反方向（即测量表笔调换）各测量一次，取其平均值。新探头电池内阻一般小于100Ω，旧探头检修后应控制在800Ω以内。
注意：采用上述方法测量电池内阻时，仪表应与自控系统脱开，因万用表是有源的，有信号叠加于氧电势上，将干扰被测氧含量。
氧化锆检测传感器在制作过程中，由于材料的纯度和制作工艺的分散性等影响会存在数值不等的零点电势，为保证测量精度，转换器可对检测器进行在线校准操作，修正零点电势和曲线斜率。
注意：为避免误操作，本仪表设置了写入操作密码，即对校准好的数据，每次按“写入”键后，将等待用户操作输入密码9.000，用“给定”键加到相应的密码值，再按一次“写入”键则正式将该校准数据存入。
4、空气校准 （即修正零点电势）
进行空气校准前，应确认检测器锆管温度达到750℃±2℃进行。
首先将检测器“标准气入口”打开（或让检测器充分感受空气，标气通路不通畅时，应将检测器从烟道取出，放在大气中），通入空气，然后按下“空气校准”键，显示器显示20.6，即空气中氧含量值。按“写入”键，显示“0.000”，再按“给定”键输入密码，*后按“写入”键即可。
5、斜率修正
将检测器“标准气入口”打开，通入氧含量为0.5-2.5％（标气流量500ml-1000ml/分钟）的标准气体，待显示值稳定后（约5秒钟），如果显示值为输入标准气体标称值（+1％），则不需要修正斜率参数，如果超差较大（±1％以上），就要进行斜率修正。操作步骤如下：先按“给定”键，使显示值增（或减）到所通标准气瓶标识的氧含量值为（0.5-2.5％），然后按“写入”键，显示“0.000”，再按“给定”键输入密码，*后按“写入”键即可。
注意：正常工作或校准操作完毕后，应将仪器检测器的“标准气入口”用螺钉拧紧密封好，不得有空气从此泄漏进去。
九、CY-IS-G氧化锆氧检测分析仪检测器维护与检修
为使仪器处于良好的运行状态，必须对仪器定期进行维护与检查。
检查内容
1、按照转换器面板操作方法进行各项功能检查。
2、检测器头部过滤网上是否积有灰尘，如灰尘过多应将其**，否则会影响测量精度和反应时间。
3、详细操作方法详见随货产品说明书。