氧(yang)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)（含(han)(han)氧(yang)量(liang)(liang)(liang)）在工業生(sheng)(sheng)產過程中，是一(yi)個非常重要(yao)的指標之(zhi)一(yi)，直接影響著生(sheng)(sheng)產的產能、速(su)(su)度、效(xiao)率及安全等。因此，如(ru)何快速(su)(su)、準確、可(ke)靠地(di)對(dui)氧(yang)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)進行(xing)測量(liang)(liang)(liang)，以便及時地(di)對(dui)氧(yang)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)進行(xing)控制(zhi)就顯(xian)得十分重要(yao)。

而離子流法就是基于這一需求所研發(fa)的新型氧(yang)(yang)含(han)量(liang)(liang)測(ce)(ce)量(liang)(liang)方(fang)法，與(yu)傳(chuan)統的氧(yang)(yang)含(han)量(liang)(liang)測(ce)(ce)量(liang)(liang)方(fang)法（電化(hua)學氧(yang)(yang)分析儀(yi)、氧(yang)(yang)化(hua)鋯氧(yang)(yang)量(liang)(liang)分析儀(yi)、磁氧(yang)(yang)分析儀(yi)）相比，在響應速度、穩(wen)定性、儀(yi)器(qi)價格(ge)以(yi)及傳(chuan)感器(qi)使用壽(shou)命等方(fang)面均有不小(xiao)的優勢，尤(you)其適(shi)用于高(gao)含(han)量(liang)(liang)氧(yang)(yang)氣分析。

傳統的(de)氧(yang)(yang)含量測量，通過“燃(ran)料電(dian)池法(fa)（也稱電(dian)化學氧(yang)(yang)分(fen)(fen)析(xi)）”、“磁氧(yang)(yang)分(fen)(fen)析(xi)儀(yi)”、“氧(yang)(yang)化鋯氧(yang)(yang)分(fen)(fen)析(xi)儀(yi)”、“激光(guang)氧(yang)(yang)分(fen)(fen)析(xi)儀(yi)”等原理；今天諾科儀(yi)器和大(da)家介紹一種先進的(de)“離子流(liu)測氧(yang)(yang)儀(yi)，離子流(liu)氧(yang)(yang)分(fen)(fen)析(xi)儀(yi)”。

在(zai)(zai)已穩定(ding)化(hua)的(de)(de)ZrO2兩(liang)側(ce)被(bei)(bei)覆鉑(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)，陰(yin)極(ji)側(ce)用有氣(qi)(qi)體擴(kuo)(kuo)散(san)孔(kong)的(de)(de)罩(zhao)接合，形成陰(yin)極(ji)空(kong)腔。一(yi)定(ding)溫度下，ZrO2電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)兩(liang)側(ce)如加(jia)一(yi)定(ding)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓時(shi)，空(kong)腔內的(de)(de)氧(yang)分(fen)子(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)陰(yin)極(ji)處(chu)獲得(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)形成氧(yang)離子(zi)(zi)(zi)（O2-），O2-通(tong)過ZrO2的(de)(de)氧(yang)空(kong)位遷(qian)移(yi)到陽極(ji)，放(fang)出(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)后變成氧(yang)分(fen)子(zi)(zi)(zi)氣(qi)(qi)體釋放(fang)出(chu)來，這(zhe)種現象被(bei)(bei)稱(cheng)為電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學泵，這(zhe)樣，陰(yin)極(ji)空(kong)腔中的(de)(de)氧(yang)氣(qi)(qi)就被(bei)(bei)ZrO2電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)*地泵到空(kong)腔外(wai)，在(zai)(zai)回路中形成電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)。當氧(yang)氣(qi)(qi)摩爾分(fen)數一(yi)定(ding)時(shi)，電(dian)(dian)(dian)(dian)壓增加(jia)，電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)強度隨之增加(jia)，當電(dian)(dian)(dian)(dian)壓超過某(mou)一(yi)值時(shi)，電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)強度達到飽和(he)，這(zhe)是氧(yang)氣(qi)(qi)通(tong)過小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)向陰(yin)極(ji)空(kong)腔內擴(kuo)(kuo)散(san)受(shou)小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)限(xian)制(zhi)的(de)(de)結果(guo)。這(zhe)個(ge)飽和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)稱(cheng)為離子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)。氣(qi)(qi)體在(zai)(zai)小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)中的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)機制(zhi)決定(ding)著傳感器(qi)的(de)(de)性質(zhi)。小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)擴(kuo)(kuo)散(san)一(yi)般有2種離子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)情況，即(ji)分(fen)子(zi)(zi)(zi)擴(kuo)(kuo)散(san)和(he)Knudsen擴(kuo)(kuo)散(san)。當小(xiao)(xiao)(xiao)孔(kong)直徑比氣(qi)(qi)體分(fen)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)平均直徑大時(shi)，即(ji)在(zai)(zai)分(fen)子(zi)(zi)(zi)擴(kuo)(kuo)散(san)區(qu)離子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)值IL為：

式中，F—法拉第常(chang)數(shu)(shu)(shu)(shu)；D—自由空間氧(yang)(yang)分子(zi)擴散(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)；S—擴散(san)小孔的截面積；L—擴散(san)小孔的長度；C—傳(chuan)感器周圍氧(yang)(yang)的摩爾分數(shu)(shu)(shu)(shu)；CT—整個氣體物質的摩爾分數(shu)(shu)(shu)(shu)。當(dang)C/CT＜1時，由式（1）可(ke)知，離子(zi)電流值與氧(yang)(yang)的摩爾分數(shu)(shu)(shu)(shu)就(jiu)變成正比(bi)關系，離子(zi)電流值IL為(wei)：

由(you)式（2）可(ke)知，離子電流(liu)和氧摩爾(er)(er)分數幾乎成(cheng)線性關系。根據輸出(chu)電流(liu)大小就(jiu)可(ke)以確定被測(ce)氣體中的(de)氧摩爾(er)(er)分數。用多孔(kong)陶(tao)瓷(ci)基片作為(wei)擴散層控制供給傳感器陰(yin)極(ji)的(de)氧，這種(zhong)利用LSM作為(wei)多孔(kong)層型(xing)結構的(de)致密擴散障礙層如下圖所示。

這種多孔層型氧傳感器的離(li)子(zi)電流和(he)式（2）相同，離(li)子(zi)電流值為：

式中，F—法拉(la)第常(chang)數(shu)；Deff—多孔(kong)(kong)層內(nei)氧有(you)效擴散(san)系(xi)數(shu)；S—陰極面積；L—多孔(kong)(kong)層基片厚度(du)；C—傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)周圍(wei)的(de)氧摩爾(er)(er)分(fen)數(shu)。由式（3）可知(zhi)，多孔(kong)(kong)層型氧傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)極限(xian)電流值與氧摩爾(er)(er)分(fen)數(shu)成線(xian)性關系(xi)。

3D離子流氧分析儀傳感器在不同氧濃度環境氣體中，電壓電流特性如下圖所示：

3D離子電流值與氧濃度的關系曲線如下圖所示：