Inhaltsverzeichnis
Werbung
5 BEDIENUNG
5.1 Funktionsprinzip
Die
Meßsonde
ZGP2
Sauerstoffkonzentrations-Meßzelle, die ein Zirkoniumoxid als
Festelektrolyt verwendet. Die Innen- und die Außenelektrode
sind an der speziell für Sauerstoff konzipierten Zelle befestigt.
Der Innenelektrode (Referenzelektrode) wird Luft zugeführt,
so daß ein konstanter Sauerstoffpartialdruck vorhanden ist,
während
das
zu
messende
Außenelektrode Kontakt hat.
An der Elektrode wird eine Spannung erzeugt, die eine
Funktion des Verhältnisses der Sauerstoffteildrücke an den
beiden Elektroden ist. Dieser Spannungsausgang stellt das
'Sauerstoffpotential' dar und kann zur Regelung der
Atmosphäre in Glühöfen etc. eingesetzt werden.
Zur
Messung
der
'Sauerstoffkonzentration'
Absoluttemperatur der Meßsonde korrigiert werden. Der
Temperaturterm in der Nernstschen Gleichung, von dem der
Spannungsausgang abhängt, veranschaulicht diesen Punkt:
E = 0,0496 T (log
Dabei gilt:
T
=
P
=
0
P
=
1
C
=
Für die Messung des 'Sauerstoffpotentials'zeigen die beiden
folgenden Ausdrücke das Verhältnis des Ausgangs der
Sauerstoffsonde (E mV) zum Sauerstoffpotential (μ)
E = (10,84μ – 40) mit μ als Kilokalorien
oder
E = –(2,591μ – 40) mit μ als Kilojoules
Sondenausgang
(mV)
1500
1000
Hoher
Widerstand
500
400
752
10
enthält
eine
Hochtemperatur-
Prozeßgas
mit
muß
P
/P
) + C mV
10
0
1
Absoluttemperatur (°K)
Teildruck des Referenzgases
Teildruck des Probengases
Zellkonstante
Nur für nicht
karbonisierende Atmosphären
Normalbetrieb
Thermoelement Pt/Pt 13% RH
NiCr/NiAl
Thermoelement
600
800
1400
1112
Abb. 5.1 Betriebsbereich
5.2 Betriebsbereich – Abb. 5.1
Der innere Widerstand der Zelle, d.h., der Widerstand des
Elektrolyten
zwischen
exponentiell zum Anstieg der Temperatur ab; aus diesem
Grunde wird empfohlen, die Meßsonde bei Temperaturen über
600°C zu verwenden.
Die maximale Betriebstemperatur wird durch zwei Faktoren
der
eingeschränkt:
a) Den Beginn der Elektronenleitung durch den Elektrolyten,
der den gemessenen Ausgangswert unter seinen
theoretischen Wert reduziert.
b) Die Verdampfung der Außenelektrode.
Die Elektronenleitung ist eine Funktion sowohl der Temperatur
als auch des Sauerstoffpartialdruckes und findet bei
die
stabilisiertem Zirkonia bei niedrigen Sauerstoffkonzentrationen
und hohen Temperaturen statt. Aus diesen Gründen wird
empfohlen, die Meßsonde bei Temperaturen zwischen 600°C
und 1250°C einzusetzen – siehe Abb. 5.1. [max. 900°C bei
Thermoelementen vom Typ K].
6 WARTUNG
Vorsicht. Eine Wartung der Sonde ist nicht möglich und
auch nicht notwendig; Versuche, die Sonde zu zerlegen,
können
zu
Meßgenauigkeit der Sonde kann geprüft werden, während
die Sonde an das Meßsystem angeschlossen ist; hierbei
darf jedoch die Betriebsposition der Sonde nicht verändert
werden.
Es wird empfohlen, mindestens eine Ersatzsonde zum
Auswechseln oder für Vergleichszwecke vorrätig zu haben.
Elektronenleitungsfehler
1000
1200
1700
2000
den
Elektroden,
irreparablen
Schäden
Kilokalorien
150
100
Geringere
Lebensdauer
der
50
Meßsonde
Grad Celsius
1400
1250
2552
2282
Grad Fahrenheit
nimmt
etwa
führen.
Die
Werbung
Inhaltsverzeichnis
