专利名称：测量非稳态温度场废气氧含量的小型氧化锆传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量非稳态温度场废气氧含量的小型氧化锆传感器，用于测量温度在0-750°C范围内波动的非稳态温度场的废气中的氧含量的氧化锆氧传感器。
背景技术：
氧化锆氧传感器的核心敏感元件氧化锆探头在700°C以上才能够工作，为了检测温度低于700°C的废气和烟气等，氧传感器在氧化锆探头头部设置了一个很小的检测腔和加热装置，通过加热这个检测腔将通过这个检测腔的被测气体和氧化锆探头本身加热以达到合适的工作温度。普通氧化锆传感器采用预先设定的恒温检测腔，并将已设定的检测腔温度作为被测气体的温度，但在很多环境中，烟道和炉膛排出的废气温度并不稳定(在不同的工艺和过程段，温度会在不断变化，最低为环境温度或更低，最高可达到700-750°C )， 氧化锆氧传感器其信号输出和温度直接相关，因此当被测气体的实际温度场变化很大时， 气体流经检测腔时会影响到检测腔内和氧化锆探头的实际温度，导致与设置的温度产生偏差，而直接影响到氧传感器的检测准确性，且由于检测腔体积小(容积小于1立方厘米)，被测气体温度对实际检测温度的影响很大，使得当被测气体温度场变化时，普通小型传感器几乎无法工作。在很多小型加热炉上由于烟道和排气管路尺寸的限制只能采用小型传感器，而用于检测烟道等处废气和烟气的氧传感器，会在其核心检测元件氧化锆探头头部设置了一个很小的检测腔和加热装置，小型传感器因为体积小，使得外置型温度传感器安装困难，接触式测量方式也无法正常工作的，一般预先设定的检测腔温度并保持恒温，将设定的检测腔温度作为被测气体的温度。
发明内容本实用新型的目的为了克服上述现有技术存在的问题，而提供一种测量非稳态温度场废气氧含量的小型氧化锆传感器，该传感器将温度传感器与氧化锆探头烧结为一体， 可检测到氧化锆探头表面温度和检测腔温度的实时变化，从而消除非稳态温度场对氧化锆探头的影响。将温度传感器和氧化锆探头烧结成一体，温度传感器实时连续检测探头工作温度并参与计算，解决了小型传感器因为体积小、检测腔空间小于1立方厘米及外置型温度传感器安装困难的问题。本实用新型的技术方案为测量非稳态温度场废气氧含量的小型氧化锆传感器，包括探头单元、保护壳、3组接线端子、绝缘保温材料，所述的探头单元由氧化锆检测元件、温度传感器和加热元件烧结在一起而成，探头单元与3组接线端子焊接在一起，且氧化锆检测元件与一组接线端子连接成回路，温度传感器与另一组接线端子连接成回路，加热元件与又一组接线端子连接成回路，填充绝缘保温材料将探头单元固定在保护壳中，并保证了保温和绝缘，且保护壳与接线端子装配在一起，在保护壳上的正对探头单元端头处开有通气孔形成一个小的检测腔，以保证被测气体能流经探头单元表面；3组接线端子分别是氧含量输出信号正负极，温度信号正负极和加热电源正负极。本实用新型还包括安装法兰，安装法兰焊接在保护壳上。本实用新型中使用的氧化锆探头集成了温度传感器，温度传感器与氧化锆探头烧结为一体，可检测到氧化锆探头表面温度和检测腔温度的实时变化，从而消除非稳态温度场对氧化锆探头的影响。本实用新型用于燃煤加热锅炉和陶瓷材料烧结保护气氛炉上，在设备点火、保温、 降温等工序过程中，连续准确的监控废气的氧含量变化，而不用依据不同的工艺段来认为设定和调整仪表的偏差补偿系数等参数，大大提高了工作效率和炉体的控制精度。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的端子示意图。
具体实施方式
结合附图对本实用新型作进一步的描述。如图1所示，本实用新型包括探头单元1、保护壳5、3组接线端子6和安装法兰7、 绝缘保温材料10，所述的探头单元1由氧化锆检测元件2、温度传感器3和加热元件4烧结在一起而成，探头单元1与3组接线端子焊接在一起，且氧化锆检测元件2与一组接线端子连接成回路，温度传感器3与另一组接线端子连接成回路，加热元件4与又一组接线端子连接成回路，填充绝缘保温材料10将探头单元1固定在保护壳5中，并保证了保温和绝缘，且保护壳5与接线端子装配在一起，在保护壳5上的正对探头单元1端头处开有通气孔9形成一个小的检测腔，以保证被测气体能流经探头单元表面；如图2所示，3组接线端子6，分别是氧含量输出信号正极11，氧含量输出负极12，温度信号正极13，温度信号负极14和加热电源正极15和加热电源负极16 ；安装法兰7焊接在保护壳5上。安装时，通过安装法兰7与管路上的法兰对接并旋上螺丝，将本实用新型固定在管路上，保证两法兰间的密封，即可使用。
权利要求1.测量非稳态温度场废气氧含量的小型氧化锆传感器，包括探头单元、保护壳、3组接线端子、绝缘保温材料，其特征在于所述的探头单元由氧化锆检测元件、温度传感器和加热元件烧结在一起而成，探头单元与3组接线端子焊接在一起，且氧化锆检测元件与一组接线端子连接成回路，温度传感器与另一组接线端子连接成回路，加热元件与又一组接线端子连接成回路，填充绝缘保温材料将探头单元固定在保护壳中，且保护壳与接线端子装配在一起，在保护壳上的正对探头单元端头处开有通气孔形成一个小的检测腔。
2.根据权利要求1所述的测量非稳态温度场废气氧含量的小型氧化锆传感器，其特征在于还包括安装法兰，安装法兰焊接在保护壳上。
专利摘要本实用新型涉及测量非稳态温度场废气氧含量的小型氧化锆传感器，探头单元由氧化锆检测元件、温度传感器和加热元件烧结在一起而成，探头单元与3组接线端子焊接在一起并连接成一个整体，填充绝缘保温材料将探头单元固定在保护壳中，并保证了保温和绝缘，且保护壳与接线端子装配在一起，在保护壳上的正对探头单元端头处开有通气孔形成一个小的检测腔，以保证被测气体能流经探头单元表面；3组接线端子分别是氧含量输出信号正负极，温度信号正负极和加热电源正负极。本实用新型中使用的氧化锆探头集成了温度传感器，温度传感器与氧化锆探头烧结为一体，可检测到氧化锆探头表面温度和检测腔温度的实时变化，从而消除非稳态温度场对氧化锆探头的影响。
文档编号G01N33/00GK202177613SQ201120266429
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者刘翼翔, 孙阳 申请人:武汉华敏测控技术有限公司