螺纹式高温氧化锆氧气传感器（如英国SST的O2S-FR-T2-18C/B/A）在烟气含氧量测量中，通过氧化锆陶瓷的氧离子导电特性实现高精度、快速响应的在线检测，其测量方法及核心优势如下：
一、测量原理：基于氧离子迁移的浓差电势
核心材料与结构
传感器采用氧化锆（ZrO₂）陶瓷作为敏感元件，其内部包含两个氧化锆盘，中间形成密封空间。
一个氧化锆盘作为“可逆氧气泵”，通过加热元件（如配套电路板O2I-FLEX-092）维持700℃高温，使氧化锆具备氧离子导电性。
另一个氧化锆盘用于测量氧分压差比率，输出与氧浓度对应的传感电压。
电势生成机制
当传感器两侧气体（一侧为烟气，另一侧为参考空气）存在氧分压差时，氧离子从高浓度侧（参考空气）向低浓度侧（烟气）迁移，产生电动势（氧电势）。
氧电势与氧分压差的关系遵循能斯特方程：
E=4FRTln(PgasPref)
其中，$E$为氧电势（mV），$R$为气体常数，$T$为绝对温度（K），$F$为法拉第常数，$P_{\text{ref}}$和$P_{\text{gas}}$分别为参考空气和烟气的氧分压。3. 信号输出与标定
传感器输出线性模拟信号（如4-20mA或0-10VDC），可直接接入PLC或DCS系统。
通过标准气体（如空气或已知氧浓度的混合气体）标定氧电势与氧分压的对应关系，确保测量精度。
二、测量方法：直接插入式在线检测
安装方式
传感器采用M18×1.5mm螺纹接口，可直接插入烟道或排气管，仅传感器头暴露于高温烟气中，电子元件远离危害源，确保长期可靠运行。
适用于极端温度环境（-100℃至250℃），如工业煤/油/气/生物质锅炉、连续排放监测系统（CEMS）等。
操作步骤
预热阶段：启动加热元件，使氧化锆温度升至700℃，稳定后进入测量状态。
零点校准：在室温下，通过加热探头并测量空气中的氧电势，修正零位偏差。
在线测量：传感器实时监测烟气氧分压差，输出与氧浓度对应的电压信号。
数据转换：通过接口板（如OXY-LC-485）将电压信号转换为标准工业信号，供控制系统分析。
关键参数
测量范围：0.1%至100%氧气浓度，覆盖烟气含氧量的典型需求（如链条锅炉烟气氧量控制在6%-8%）。
精度：±5mbar，满足工业过程控制要求。
响应时间：<4秒，快速反映烟气氧含量变化。
氧化范围：2mbar至3bar，适应不同压力场景。
三、技术优势：高精度、易维护、长寿命
非消耗性设计
氧化锆陶瓷无化学消耗，无需频繁更换敏感元件，降低维护成本。
消除对密封参考气体的依赖，简化系统结构。
抗干扰能力强
螺纹式安装结构坚固，适应振动、粉尘等恶劣工业环境。
高温自清洁功能减少烟气中颗粒物对传感器的污染。
兼容性与扩展性
支持与PLC、DCS等控制系统无缝集成，实现远程监控与数据记录。
可配套变送板（如O2I-FLEX-092）实现量程自定义（0-25%或0-100%）和输出信号灵活配置（4-20mA、0-10VDC或RS232）。
四、应用场景：工业燃烧控制与环保监测
锅炉燃烧优化
实时监测烟气氧含量，调整空燃比，降低热损失（如避免过剩空气带走热量），提高燃烧效率。
典型案例：链条锅炉烟气氧量控制在6%-8%，可显著减少污染物排放。
连续排放监测系统（CEMS）
作为CEMS的核心组件，直接插入烟道测量氧含量，支持SO₂、NOx等污染物排放浓度的准确计算（氧含量是排放浓度折算的关键参数）。
其他工业领域
燃烧器氧含量检测、制氧机控制、潜艇氧舱监测、食品包装保护气体检测等。
