摘要：介紹了一種基于氧的順磁性的氧氣純度分析儀的工作原理，在此基礎(chǔ)上闡述了儀器的校正、使用和維護(hù)方法，以及注意事項(xiàng)。

一、引言

氧氣純度對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防及醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)有其重要的作用。氧有一種很特殊的特性，就是有強(qiáng)烈的順磁性，即氧分子在磁場(chǎng)作用下可帶磁性，并可被磁性吸引，我們可以利用氧氣的這一種特性來(lái)分析氧氣的純度。通常氧氣分析儀根據(jù)工作原理及應(yīng)用范圍的不同而分為四大類，就是順磁式氧分析儀、氧化鋯氧分析儀、電化學(xué)式氧氣分析儀、激光式氧分析儀。由于不同氧氣濃度分析儀工作原理不同，其性能及所達(dá)到的精度也是不同，本文重點(diǎn)闡述關(guān)于氧的順磁性的氧氣純度分析儀。

二、工作原理

到現(xiàn)在為止，和氧氣有相似特性的氣體只有二氧化氮、一氧化氮，也就是氮氧化物，其它大多數(shù)氣體都具有逆磁性。見下面表一所示：

表一部分氣體的相對(duì)磁化率

從表1可見，氧氣的磁化率比一般氣體的磁化率高出數(shù)百倍，混合氣體的磁化率幾乎完全取決于所含氧氣的多少，這樣就可以根據(jù)混合氣體磁化率的大小來(lái)確定氧的含量。由于氣體的磁化率的值很小，難以直接測(cè)量因此采用間接測(cè)量法。利用具有高磁化率的氧氣在非均勻磁場(chǎng)的作用下形成（熱磁對(duì)流）或（磁風(fēng)），對(duì)敏感元件（鉑絲）產(chǎn)生冷卻作用而將磁化率的測(cè)量轉(zhuǎn)化為敏感元件的溫度測(cè)量。圖1是順磁式氧氣分析儀器原理示意圖。

不含氧氣的混合氣體進(jìn)入測(cè)量環(huán)室，環(huán)室氣路中間的水平管道，因兩端氣壓相同，不形成氣流。當(dāng)有氧氣的混合氣體進(jìn)入環(huán)室是，氧氣被吸入水平管道的磁場(chǎng)內(nèi)。由于水平管道上饒被電加熱的敏感元件——鉑絲1、2，進(jìn)入的氧氣受熱而溫度升高。由于氧氣的磁化率隨溫度的升高而降低，這樣就減弱了磁場(chǎng)對(duì)它的吸力，受熱的氧分子不斷對(duì)冷的氧分子補(bǔ)充而擠出磁場(chǎng)，在水平管道中就形成了氧的對(duì)流，稱為熱磁對(duì)流。熱磁對(duì)流緊隨被測(cè)混合氣體中含氧量的增加而增強(qiáng)，在水平管道中的熱磁對(duì)流將使敏感元件不同程度的冷卻，改變了敏感元件的電阻值，破壞了由敏感元件1/2和橋臂電阻R1、R2所組成的測(cè)量電橋的平衡，使電橋兩端產(chǎn)生不平衡電壓，通過二次儀表指示，正確地表示出被分析氣體中的氧含量。

圖1順磁氧氣分析儀器原理示意圖

S1000型氧氣分析儀圖片展示