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氧含量（含氧量）在工業(ye) 生產(chan) 過程中，是一個(ge) 非常重要的指標之一，直接影響著生產(chan) 的產(chan) 能、速度、效率及安全等。因此，如何快速、準確、可靠地對氧含量進行測量，以便及時地對氧含量進行控製就顯得十分重要。
而離子流法就是基於(yu) 這一需求所研發的新型氧含量測量方法，與(yu) 傳(chuan) 統的氧含量測量方法（電化學氧分析儀(yi) 、氧化鋯氧量分析儀(yi) 、磁氧分析儀(yi) ）相比，在響應速度、穩定性、儀(yi) 器價(jia) 格以及傳(chuan) 感器使用壽命等方麵均有不小的優(you) 勢，尤其適用於(yu) 高含量氧氣分析。
傳(chuan) 統的氧含量測量，通過“燃料電池法（也稱電化學氧分析）”、“磁氧分析儀(yi) ”、“氧化鋯氧分析儀(yi) ”、“激光氧分析儀(yi) ”等原理；今天諾科儀(yi) 器和大家介紹一種先進的“離子流測氧儀(yi) ，離子流氧分析儀(yi) ”。
在已穩定化的ZrO2兩(liang) 側(ce) 被覆鉑電極，陰極側(ce) 用有氣體(ti) 擴散孔的罩接合，形成陰極空腔。一定溫度下，ZrO2電極兩(liang) 側(ce) 如加一定電壓時，空腔內(nei) 的氧分子在陰極處獲得電子形成氧離子（O2-），O2-通過ZrO2的氧空位遷移到陽極，放出電子後變成氧分子氣體(ti) 釋放出來，這種現象被稱為(wei) 電化學泵，這樣，陰極空腔中的氧氣就被ZrO2電解質*地泵到空腔外，在回路中形成電流。當氧氣摩爾分數一定時，電壓增加，電流強度隨之增加，當電壓超過某一值時，電流強度達到飽和，這是氧氣通過小孔向陰極空腔內(nei) 擴散受小孔限製的結果。這個(ge) 飽和電流稱為(wei) 離子電流。氣體(ti) 在小孔中的擴散機製決(jue) 定著傳(chuan) 感器的性質。小孔擴散一般有2種離子電流情況，即分子擴散和Knudsen擴散。當小孔直徑比氣體(ti) 分子的平均直徑大時，即在分子擴散區離子電流值IL為(wei) ：
式中，F—法拉第常數；D—自由空間氧分子擴散係數；S—擴散小孔的截麵積；L—擴散小孔的長度；C—傳(chuan) 感器周圍氧的摩爾分數；CT—整個(ge) 氣體(ti) 物質的摩爾分數。當C/CT＜1時，由式（1）可知，離子電流值與(yu) 氧的摩爾分數就變成正比關(guan) 係，離子電流值IL為(wei) ：
由式（2）可知，離子電流和氧摩爾分數幾乎成線性關(guan) 係。根據輸出電流大小就可以確定被測氣體(ti) 中的氧摩爾分數。用多孔陶瓷基片作為(wei) 擴散層控製供給傳(chuan) 感器陰極的氧，這種利用LSM作為(wei) 多孔層型結構的致密擴散障礙層如下圖所示。
這種多孔層型氧傳(chuan) 感器的離子電流和式（2）相同，離子電流值為(wei) ：
式中，F—法拉第常數；Deff—多孔層內(nei) 氧有效擴散係數；S—陰極麵積；L—多孔層基片厚度；C—傳(chuan) 感器周圍的氧摩爾分數。由式（3）可知，多孔層型氧傳(chuan) 感器的極限電流值與(yu) 氧摩爾分數成線性關(guan) 係。
3D離子流氧分析儀(yi) 傳(chuan) 感器在不同氧濃度環境氣體(ti) 中，電壓電流特性如下圖所示：
3D離子電流值與(yu) 氧濃度的關(guan) 係曲線如下圖所示：
