1989年能斯特（Nernst）发现稳定的氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。从此氧化锆成为研究和开发应用普遍的一种固体电解质，它已在高温技术，特别是高温测试技术上得到广泛应用。

  由于氧化锆探头与现有测氧仪表 (如磁氧分析器、电化学式氧量计、气象色谱仪等 )相比，响应时间短 (0.1s～ 0.2s)，测量范围宽 (从 Ppm到百分含量 )，使用温度高 (600℃～ 1200℃ )，因此在冶金、热处理、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门都可以见到氧化锆探头的身影。

  武汉华敏从事氧化锆探头的研发与生产近20年，产品已服务于全国多家大中小型工厂的测氧工艺中，今天就给大家来科普一下氧化锆探头的工作原理。

  在氧化锆电解质 (ZrO 2管)的两侧面分别烧结上多孔铂（Pt）电极，在一定温度下，当电解质两侧氧浓度不同时，高浓度侧 (空气 )的氧分子被吸附在铂电极上与电子（ 4e）结合形成氧离子 O 2-，使该电极带正电， O 2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧的 Pt电极上放出电子，转化成氧分子，使该电极带负电。两个电极的反应式分别为： 参比侧： O 2 +4e—— 2O 2-测量侧： 2O 2-－ 4e—— O 2这样在两个电极间便产生了一定的电动势，氧化锆电解质、 Pt电极及两侧不同氧浓度的气体组成氧探头即所谓氧化锆浓差电池。两级之间的电动势 E由能斯特公式求得：可 E =   (1)式中， E MV―浓差电池输出， N 4―电子转移数，在此为 R理想气体常数， 8.314 W• S／ Mol— T（ K） F 96500 C; P P 1——待测气体氧浓度百分数 0——参比气体氧浓度百分数—法拉第常数，—绝对温度 该分式是氧探头测氧的基础，当氧化锆管处的温度被加热到 600℃～ 1400℃时，高浓度侧气体用已知氧浓度的气体作为参比气，如用空气，则 P，将此值及公式中的常数项合并，又实际氧化锆电池存在温差电势、接触电势、参比电势、极化电势，从而产生本地电势 C MV）实际计算公式为：（ 0 =20.6% E MV） =0.0496 T Ln（ 0.2095/P 1）± C MV）（（ C本地电势 (新镐头通常为± 1mV) =可见，如能测出氧探头的输出电动势 E和被测气体的绝对温度 T，即可算出被测气体的氧分压（浓度） P 1，这就是氧化锆氧探头的基本检测原理。

  科学的名词解释总是枯燥难懂的，但氧化锆探头的实用性有目共睹，目前它在测氧工艺中的使用频率很高，关注华敏新闻平台www.chinahuamin.cn下一次我们将继续分享氧化锆探头相关的其他精彩知识。