氧化锆氧传感器电压输出特性模型研究.pdf

第 48卷 第 6期 石 油 化 工 自 动 化 Vo1．48，No．6 2012年 12月 AUT()MATION IN PETR0一CHEMICALINDUSTRY December，2012 氧化锆氧传感器电压输出特性模型的研究 黄彩虹，金福江 (华侨大学 信息科学与工程学院，福建 厦门361021) 摘要 ：理论上，氧化锆氧传感器电压输出特性可用能斯特方程进行计算和描述。但是实际制造时，材料的选取、制造工艺会存 在不同；测氧过程中，也会存在现场噪声复杂、探头老化快等不利因素，造成了氧传感器的电压输出特性偏离理论曲线。针对这 些不利因素，结合实验数据，建立了新的氧传感器软测量数学模型，并对模型进行了验证。仿真结果表明，该模型适用于氧化锆 氧传感器控制系统的仿真及设计。 关键词 ：氧化锆氧传感器 输出特性 建模 中图分类号：TP212 文献标志码 ：A 文章编号：1007—7324(2012)06—0057—03 ResearchonVoltageOutputCharacteristicsM odelofZirconiaOxygenSensor HuangCaihong，JinFujiang (CollegeofInformationScienceandEngineering，HuaqiaoUniversity，Xiamen，361021，China) Abstract~ Zirconia oxygen sensor’S voltage-output characteristics can be calculated and describedaccordingtonernstequation theoretically．Butbecauseofthedifferenceofmaterial selectionandmanufactureprocess，andtheproblemsofcomplicatednoisedisturbancesonsite and zr-headageing during oxygen test，thevoltageoutputcharacteristicsofoxygen sensor deviatestheoretic curve． In allusion to these negative factors， a new softmeasurement mathematicmodelforoxygen sensorispresentedbasedon thetestdata，andisverifiedwith test．Thesimulationresultsshow themodelissuitableforsimulationanddesignforzirconia oxygensensorcontrolsystem． Keywords：zirconiaoxygensensor；exportcharacteristics；modelconstruction 在工业生产的燃烧过程、氧化反应和生化处理 带来误差。目前国内的测氧仪表只对方程进行了 等过程中，都需要利用氧化锆氧传感器作为测量元 微小的改动_l3]，准确度较差。笔者根据现场实际 件，测量和控制混合气体中的氧体积分数。例如， 测量到的氧体积分数与氧传感器两段 电势的数据 通过对烟道气中氧体积分数的测定来控制锅炉燃 表 ，进行线性 回归分析，提出了新的数学模型，可以 烧过程，可以提高锅炉燃烧的热效率；又如在污水 有效地降低误差 。 处理场的生化过程中，控制一定氧体积分数的混合 1 氧传感器测氧原理 气体，使某种微生物大量繁殖，以促进生化过程[】]； 1．1 氧化锆固体电解质导电机理 在汽车发动机中，氧传感器用于测定废气 中的氧体 电解质溶液导 电是靠离