氧化锆氧传感器电压输出特性模型的研究

2012-08-31黄彩虹金福江

石油化工自动化 2012年6期

关键词：模型

黄彩虹，金福江

（华侨大学信息科学与工程学院，福建厦门361021）

在工业生产的燃烧过程、氧化反应和生化处理等过程中，都需要利用氧化锆氧传感器作为测量元件，测量和控制混合气体中的氧体积分数。例如，通过对烟道气中氧体积分数的测定来控制锅炉燃烧过程，可以提高锅炉燃烧的热效率；又如在污水处理场的生化过程中，控制一定氧体积分数的混合气体，使某种微生物大量繁殖，以促进生化过程［1］；在汽车发动机中，氧传感器用于测定废气中的氧体积分数，控制程序根据该信号，修改喷油时间、点火时间等参数，以实现节油和减少环境污染。由此可见，氧传感器是一个重要的反馈元件，氧传感器输出信号的准确性将直接影响生产过程的工作效率、可靠性［2］。

氧化锆测氧利用固体电解质浓差电池的原理，由能斯特方程来表述氧电势与待测氧体积分数之间的关系。能斯特方程是一个理想公式，针对的是理想气体，然而，工业氧化锆测氧过程中存在现场噪声复杂、探头老化快、不同探头具有离散性等不利因素，直接使用能斯特公式进行测量，会给测量带来误差。目前国内的测氧仪表只对方程进行了微小的改动［3－5］，准确度较差。笔者根据现场实际测量到的氧体积分数与氧传感器两段电势的数据表，进行线性回归分析，提出了新的数学模型，可以有效地降低误差。