磁压力式氧分析器的理论基础及氧含量测量

根据被测气体在磁场作用下压力的变化量来测量氧含量的仪器称为磁压力式氧分析器。其测量原理简述如下。

被测气体进入磁场后，在磁场作用下气体的压力将发生变化，致使气体在磁场内和无磁场空间存在着压力差：

式中　ΔP——压差；

μ0——真空磁导率；

H——磁场强度；

k——被测气体的体积磁化率。

由式（6.11）可以看出压差ΔP与磁场强度H的平方及被测气体的体积磁化率k均成正比。在同一磁场中，同时引入两种磁化率不同的气体，那么两种气体同样存在压力差，这个压力差同两种气体磁化率的差值也同样存在正比关系：

式中　km——被测气体的体积磁化率；(www.xing528.com)

kr——参比气体的体积磁化率。

从式（6.12）可看出，当分析器结构和参比气体确定后，μ0、H、kr均为已知量，km与ΔP有着严格的线性关系，由式（6.3）可以得到：

式中　k1——被测混合气体中氧气的体积磁化率；

c1——被测混合气体中氧气的体积分数。

将式（6.13）代入式（6.12）得到：

由式（6.14）可以看出，被测气体氧的体积分数c1与压差ΔP有线性关系。这就是磁压力式分析器的测量原理。

在磁压力式氧分析器中，测量室中被测气体的压力变化量被传递到磁场外部的检测器中转换为电信号。目前使用的检测器主要有薄膜电容检测器和微流量检测器两种（其工作原理参见第3章红外线气体分析器）。为了便于信号的检测和调制放大，采用一定频率的通断电流，对磁铁线圈反复激励，使之产生交替变化的磁场，则检测器测得的信号就变成交流波动信号了。