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氧化鋯氧氣傳感器是利用氧化鋯陶瓷敏感元件測量各類加熱爐或排氣管道中的氧電勢，由化學平衡原理計算出對應的氧濃度，達到監測和控制爐內燃燒空然比，保證產品質量及尾氣排放達標的測量元件，廣泛應用于各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制。它是目前佳的燃燒氣氛測量方式，具有結構簡單、響應迅速、維護容易、使用方便、測量準確等優點。運用該傳感器進行燃燒氣氛測量和控制既能穩定和提高產品質量，又可縮短生產周期，節約能源。

氧化鋯（ZrO₂）是一種陶瓷，一種具有離子導電性質的固體。在常溫下為單斜晶體， 當溫度升高到 1150°C時，晶型轉變為立方晶體，同時約有7%的體積收縮；當溫度降低時，又變為單斜晶體。若反復加熱與冷卻，ZrO₂就會破裂，因此，純凈的 ZrO₂不能用作測量元件。如果 ZrO₂中加入一定量的氧化鈣或氧化釔作穩定劑，再經過高溫焙燒， 則變為穩定的氧化鋯材料。這時，四價的鋯被二價的鈣或三價的釔置換， 同時產生氧離子空穴，所以 ZrO₂屬于陰離子固體電解質。ZrO₂主要通過空穴的運動而導電， 當溫度達到 600°C 以上時，ZrO₂就變為良好的氧離子導體。

在氧化鋯電解質的兩面各燒結一個鉑電極，當氧化鋯兩側的氧分壓不同時，氧分壓高的一側的氧以離子形式向氧分壓低的一側遷移，結果使氧分壓高的一側鉑電極推動電子顯正電，而氧分壓低的一側鉑電極得到電子顯負電，因而在兩鉑電極之間產生氧濃差電勢。此電勢在溫度一定時只與兩側氣體中氧氣含量的差（氧濃差）有關。若一側氧氣含量已知（如空氣中氧氣含量為常數），則另一側氧氣含量（如煙氣中氧氣含量）就可用氧濃差電勢表示，測出氧濃差電勢，便可知道煙氣中氧氣含量。當溫度改變時，即使煙氣中氧氣含量不變，輸出的氧濃差電勢也要改變。所以，現在使用的氧化鋯氧氣傳感器均裝有恒溫裝置，使氧化鋯氧氣傳感器工作在恒定溫度下，以保證測量的準確度。