一、前言
工业上氧气分析器的应用是很广泛的。在大多数场合，氧气不是特别容易检测的气体成分，低氧量检测更为困难。质量良好、性能稳定可靠、具有一定精度的氧分析器是实现含氧量准确测定的基础，但有了好的仪器，如不会使用，分析结果还会偏离实际值，甚至失去使用价值。可以认为，含氧量的高准确度检测是高精度氧分析器的结果。检测准确度是仪表质量好坏与应用技术水平高低的综合体现。图1是实现含氧量准确检测的有关技术环节。
深入研究生产流程是氧分析器选型的根据，也是取样预处理系统设计的根据，还可作为仪器应用的参考资料。如试样条件(温度、压力、成分、含氧量变化规律、干扰组分变化规律等)，生产过程操作工艺条件，环境条件，取样点，现场物质条件及技术条件等。了解各生产过程的特殊性，这是调查研究的重点。如加热炉的炉尾敞开;玻璃窑两个蓄热处交替操作j水泥窑不得不在物料流中取样;转炉炼钢的周期操作，气样含铁磁性微细粉尘;小型锅炉燃烧不充分、不稳定;氧化塔的气样成分复杂，变化迅速，这些都是氧分析器应用中的关键问题。
准确选用氧分析器，须了解各种氧分析器的原理、特点及应用上的局限性，还应将仪器和生产过程紧密地结合起来加以深入分析研究。选型的内容首先是仪器原理的选择。如热磁式不适用于组分复杂的化工生产，非测量组分的严重干扰会使其失去应用价值;极谱式不适用于工业生产的连续检测;一般的磁力机械式不适用于氧纯度检测，而磁气压力式则是氧纯度测定的理想仪器。
测量范围的选择也很重要，错误的选择达不到必要的检测准确度。气样压力也应注意，因为负压力或微正压常需抽吸装置及相应的动力源，会导致不同的型号选择。
取样预处理系统是氧分析器与生产过程的桥梁，它不但是过程氧分析器长期可靠运行的关键，而且对含氧量的检测准确度也有决定性的影响，
是含氧量准确检测的前提条件之一。取样点的选择，自动取样装置的安装，要使样气能典型地反应生产过程的真实变化。如玻璃窑不能在烟道取样，也不能在蓄热池的底部或中部取样，因为漏风系数大，测得的氧量远高于燃烧废气中真正的残氧量，唯一的选择是在蓄热池顶部取样。样气也应有代表性，取样管应插入炉墙40厘米以上，在主气流中取样。在炉墙附近取样，不但反应速度慢，也会因漏风而氧含量偏高。取样之后，要注意系统是否可能出现相变、泄漏、污染、化合物的分解、化学反应、二次燃烧及水对SO2、CO2等气体的溶解、水中溶解氧的释放等都应给予深入的研究。另外，空气向管道内部的渗入特别有害，即使管道内处于正压，在有节流而密封不良的地方，也会因局部抽吸作用造成空气渗入系统。
二、仪器的校准方法
校准氧分析器是含氧量准确检测的前提条件。每种仪器都有一条特定的刻度曲线，要校准仪器必须要有两个标准气样:零气样、满刻度气样(也称大气样或终点气样)。用零气样来校仪器的零点是关键的步骤。在零点不准的情况下去校准刻度是毫无意义的。通常的调校步骤是:启动仪器，调整工作状态，等待稳定，调整仪器零点，调整仪器刻度，然后投入生产运行。
1.标准气样法:
对于有常量和低氧量测量范围的氧分析器来说，新鲜干燥的空气(20.93%O2)是个理想的标准气样，而零气样则可用精氮气(99.99%N2)。
如果零气样是普氮，则必须准确测定其残氧量，再将仪器零点置于该值。其它纯净气体也可作为顺磁性氧分析器的零气样，但需要按气体的相对百分磁化率作反方向的调零校正。几种常见气体的相对百分磁化率见表1。
2.脱氧法:
将低含氧量的流程气样，经过把触媒或其它脱氧剂脱氧，获得零气样。由于干扰组分已经存在于零气样中，这样校准的零点更有利于提高含氧量的检测准确度。
3.流程气样法:
流程气样法也许是最现实的在现场佼准氧分析器的方法了。例如从某生产流程取得的小气样是8.00%O2，如果直接把8.00%O2作为零气样使用，调节零点使示值为8.00%O2是极不正确的。因为调节零点的实质是将刻度曲线平移，而调节刻度的实质是将刻度曲线绕零点转动一角度。仪器通8.00%O2气样的示值不为8.00%O2，不一定完全是因零点不准造成的。在零点、刻度各差多少未作准确判断之前，随便调仪器只能是越调越乱。问题的关键是要用适当的方法首先确定零点所差的数值。现举例说明具体操作方法如下:
(1)小气样B为8.00%O2，大气样A为20.93%O2
(2)小气样的相应示值b为7.60%O2，大气样相应示值a为21.3%O2
(3)按下面的经验公式计算零点偏离值C:
三、系统误差的校正
经过校准的氧分析器，还可能存在多种系统误差，这些误差很可能远大于仪器的基本误差，甚至可大到使仪器失去使用价值的程度。
1.标准气不准造成的检测误差
对标准气样中含氧量的测定采用什么方法?以零气样来说，如果买来的精氮不合格或错把普氮当作精氮，那么仪器会被校乱。如果在测定普氮的残氧量时有较大误差，仪器在使用中就会出现相应大小的系统误差，因此应用氧分析器，必须严密无误地解决好零气样。
2.流程气样的化验分析误差
如用化验分析后的流程气样作为标准气样调校仪器，也要格外小合。技术水平低的操作粗糙的化学分析之相对误差可大于10%。如技术熟练的人员细心操作，业取多次分析的平均值，则可大大提高准确度。
3.非测量组分的干扰
非测量组分对顺磁性氧分析器的干扰最小，但也不可忽视。例如测半水煤气中的氧，由于以N2校零，非测量组分却有50%Hz，氢的相对百分磁化率为+0.24，造成的系统误差为(+0.24/100)×50%=+0.12%O2，如在校零时事先将零点调成比零气样低0.12%O2，则可基本上消除此项系统误差。
4.大气压力变化带来的附加误差
对于顺磁性氧分析器来说，如果大气压力变化2%(24小时内可能发生的变化范围)，则仪器示值也要相应变化2%(或略小于2%)，所以准确度要求高的测量，应处于和调校仪器时相接近的大气压力，或者进行计算修正。
5.水蒸汽的影响
即使仪器对水蒸汽不敏感，水蒸汽也会改变被测组分在样品中的含量。温度越高，饱和水蒸汽分压越高。详见表2。
例如35℃下的饱和水蒸汽含量查表得5.55%，设氧量示值为4.5%O2，气祥经亢全干燥后的示值为4.5/(100-5.55)=4.76%02=O2。绝对误差是0.26%O2，要消除此项误羞，应注息被测气祥湿度的变化，最好能同校准仪器的标准气样保持接近相同的湿度。
6.水中溶解氧的影响
当使用水泵抽取低氧量气样，或用水直接洗涤、冷却气样时，水中溶解氧就会释放出来，造成氧量示值的增加，数值大小与温度、压力、气样流量及耗水量等因素有关。根据亨利定律，某气体成分的溶解量(S)与该气体成分的分压(P)成正比:
在标准大气压和某一温度下的水中的溶解氧量(S，mg/L)可从环保手册中查阅到。
当低氧气样与水充分接触时，由于氧分压低于早先与水接触的空气中的氧分压，则水中原有的溶解氧将释放出一部分，以取得新的平衡。根据亨利定律计算和实测，此项误差最高可达0.5%O2左右。
为基本消除此项系统误差，可将校验仪器的标准气样从抽气泵或水冷却器的入口通入。
判断含氧量的检测结果是否正确，唯一的方法是用其它分析手段的结果进行对比。如使用标准气样对比，还应周密处理仪器应用过程中发生的各项系统误差。
如果用色谱法，则气样中不应含有氢，因谱图中的氧峰、氨峰重迭，会使含氧量值偏高。如果用奥氏法应取多次分析的平均值。如用其它原理的分析器对照，应注意该仪器是否经过正确校准，检测准确度是否能满足要求。
某化工厂引进成套设备，用氧分析器监测氧量。仪器调校正常，生产工艺正常，还是经常发生超限(0.70%O2)联锁停车。分析应用条件发现:为加速反应速度及冷却气样，水抽泵用了较大的水量抽取低氧气样，水中溶解氧释放出来，造成系统误差。经实测，误差高达0.40~0.50%O2。
四、结论
实现含氧量的准确分析，须涉及很宽的技术领域，远远超出了氧分析器本身的范围。离开多种多样的生产过程，单独从仪器讨论含氧量检测的准确度是远远不够的，最关键最重要的还是氧分析器的应用技术。
适用的仪器是氧量分析的基础，合理的取样预处理系统和合格的标准气样正确校准好仪器是进行含氧量准确分析的前提，而用计算或改变调校仪器的操作来适当校正可能存在的系统误差则是必不可少的补救措施。如果能使用性能良好的氧分析器，紧密结合具体的生产过程，周密研究仪器的应用技术，业在反复实践中加深认识，不断改进，应该说是有把握实现含氧量的准确检测的。
作者：四川分析仪器研究所 金义忠
