一、产品基本概述

德国MESA氧探头是由德国MESA公司研发生产的高温气体氧含量检测传感器，主要应用于工业热处理、工业炉窑控制等领域，是目前工业气氛监测领域技术成熟度较高的氧分压检测设备。德国MESA作为工业传感器领域的专业厂商，在氧探头研发生产领域拥有数十年技术积累，其产品凭借稳定的高温耐受性和jing准的检测jing度，在全球热处理、冶金等行业获得了广泛应用。

MESA氧探头本质是基于氧化锆固体电解质原理实现氧含量检测，通过氧化锆管两侧的氧浓度差产生电势差，结合能斯特方程计算得出被测气体的氧分压，进而为工业过程控制提供准确的碳势、氧势数据支撑，目前已经成为可控气氛热处理中不可或缺的he心检测元件。

二、he心工作原理

（一）氧化锆电化学原理

MESA氧探头的he心检测元件是氧化锆固体电解质，在高温（一般高于600℃）环境下，氧化锆会成为氧离子的导体。氧探头的内侧通入参考气体（一般为空气，氧分压恒定为0.21atm），外侧接触被测工艺气氛，两侧不同的氧分压会促使氧离子从氧分压高的一侧向氧分压低的一侧迁移，zui终在氧化锆两侧形成稳定的电势差。

根据能斯特（Nernst）方程，电势差的大小与两侧氧分压的对数差呈线性关系，公式表达为：

$$E = \frac{RT}{4F}\ln\frac{P_{O2(参比)}}{P_{O2(被测)}}$$

其中R为气体常数，T为热力学温度，F为法拉第常数，只要测出电势差E，结合已知的参比氧分压，就可以计算出被测气氛的氧分压，再根据工艺气氛的组分关系换算得到碳势等工艺参数。

（二）温度补偿设计

由于氧化锆的导电特性和能斯特方程的计算都依赖于工作温度，MESA氧探头内部集成了高jing度的温度检测元件（一般为铂热电偶），可以实时检测探头工作温度，为后续的氧分压计算提供准确的温度补偿，保障检测jing度不受环境温度波动的影响。

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