ГОСТ Р МЭК 61207-2—2009
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 Высокотемпературный электрохимическийдатчик
Высокотемпературный электрохимический датчик может быть реализован в двух канонических
формах:
a) гальваническая концентрационная ячейка;
b
) потоковая ионная ячейка.
3.1.1 гальваническая концентрационная ячейка* (galvanic concentration cell): В наиболее ком
мерчески доступных газоанализаторах это — ячейка, состоящая из двух газовых камер, отделенных
твердымэлектролитом, проводящим ионы кислорода, спористымиэлектродаминакаждойегостороне.
RTРу
£
П р и м е ч а н и я
1 Для изготовления электродовчасто используют платину. Твердый (керамический)электролит — это элек
тролит. который, какправило,состоит из оксида циркония, полностью или частично легированного оксидом иттрия,
негашенойизвестью илиоксидом тория,ипринагревании свыше600 ‘Собладает проводимостью ионакислорода.
2 После того как температуру датчика установят на уровне, при котором твердый электролит проводит ионы
кислорода, измеряют электродвижущую силу между двумя электродами. Выходной сигнал ячейки будет связан с
логарифмом отношения парциальногодавления кислорода на каждом из электродов в соответствии с уравнением
Нернста:
„
=
-----In —L;
(1)
4FЪ
Е = * |о9 ,о ^
(2)
0.0496 7log,0£ v
<3)
Р2
где Я, — парциальноедавление кислорода в газе сравнения;
.. Р2 — парциальное давление кислорода в измеряемом газе,
| £ — электродвижущая сила ячейки. В (поправка К» 1:1994);
R — газовая постоянная (8.3144 кДж/мол«»);
Т— абсолютная температура. К;
F — постоянная Фарадея (96484, 56 Кл/моль);
к — коэффициент Нернста (коэффициент наклона).
Таким образом, если парциальное давление кислорода известно на одном электроде (Р,). тогда разность
потенциалов между двумя электродами позволяет определить неизвестное парциальное давление кислорода на
другом электроде (Я2).
Уравнение Нернста для высокотемпературного электрохимического керамического датчика охватывает
очень широкийдиапазон парциальногодавления кислорода, и выходной сигнал датчика связан линейно слогариф
мом изменения парциальногодавления кислорода при данной температуре. Выходной сигнал датчика пропорцио
нален температуре. Следовательно, для количественного анализа температура ячейки должна быть постоянна
или ее следует измерять, чтобы вводить необходимые поправки в соответствии с уравнением (1).
3 Смещение нуля.
Теоретически выходнойсигнал(ЭДС)датчика, когда парциальныедавления анализируемогогаза игаза срав
нения равны, должен быть нулевым. В некоторыхдатчиках смещение нуля измеряют и рассматривают как связан
ное в значительной степени с термоэлектрическим эффектом и тепловыми градиентами поперек электродов. Это
смещение допускается рассмотреть теоретически какдополнительную константу (потенциал асимметрии).
<4’
’г
£ = 0.0496
Г
log10 — * С/,,(5>
где ит— потенциал асимметрии. мВ.
Неидеальную проводимость иона кислорода допускается компенсировать, вводя поправки в градуировоч
ный коэффициент к.
Практически изготовители, датчики которых проявляют эффект смещения нуля, могут предоставлять сред
ние значения t/.чтобы помочь в калибровке. Современное оборудование автоматически скомпенсируетпотенциал
асимметрии в результате калибровки по воздуху (т.е. при наличии воздуха в обеих частях ячейки).
• В отечественной технической литературе, как правило, используют термин «потенциометрическая ячейка».
2