1.4. Устройство и работа газоанализатора
1.4.1. Принцип действия газоанализатора адг-210 основан на применении потенциометрического метода измерений с использованием твёрдоэлектролитных ячеек, обладающих кислородоионной проводимостью. На рисунке 1 схематически изображено устройство, реализующее этот метод. Устройство содержит потенциометрическую 5 и токовую 7 твёрдоэлектролитные ячейки.
      Конструктивно потенциометрическая твёрдоэлектролитная ячейка выполнена в виде капилляра 3 из твёрдоэлектролитной керамики, на котором снаружи и внутри нанесены газопроницаемые платиновые электроды 4. Анализируемый газ омывает наружный рабочий электрод ячейки, а внутренний сравнительный электрод контактирует со сравнительной средой - чистым кислородом. Для получения сравнительной среды служит токовая твёрдоэлектролитная ячейка 7, выполненная в виде конуса из твёрдоэлектролитной керамики с газопроницаемыми платиновыми электродами 6. Конус соединён диэлектрическим клеем с капилляром, по которому протекает чистый кислород, вырабатываемый токовой ячейкой. Капилляр выполняет роль не только потенциометрической твёрдоэлектролитной ячейки, но и служит диффузионным барьером, препятствующим натеканию анализируемого газа к сравнительному электроду потенциометрической ячейки. Керамика, из которой выполнены пробирка и капилляр, имеет состав ZrO2+Y2O3, и обладает свойствами кислородоионного твёрдого электролита, в частности, чисто кислородоионной проводимостью при температуре выше 600 °С. Благодаря этому свойству, возможно измерение концентраций кислорода. При контакте электрода, нанесённого на твёрдоэлектролитную керамику, с газообразной средой на границе трёх фаз (газовая фаза-электрод-твёрдый электролит) возникает электрохимический потенциал, пропорциональный логарифму объёмной доли кислорода. Если над одним из электродов ячейки создать среду с постоянной известной концентрацией кислорода (сравнительную среду), а второй электрод привести в контакт с анализируемой средой, то возникшая на электродах разность потенциалов (ЭДС ячейки) при постоянной температуре однозначно зависит от концентрации кислорода в анализируемой среде.

I - анализируемая среда; 2 - нагреватель; 3 - капилляр;
4 - электроды потенциометрической ячейки; 5 - потенциометрическая ячейка; 6 - электроды токовой ячейки; 7 - токовая ячейка; 8 - термопара; 9 - регулятор температуры; 10 - измеритель ЭДС;
II - источник тока. 4
Рисунок 1. Устройство, реализующее потенциометрический метод измерений
Для создания сравнительной среды используется токовая твёрдоэлектролитная ячейка, имеющая с потенциометрической ячейкой единое газовое пространство. Для создания сравнительной среды к электродам 6 ячейки 7 прикладывается напряжение постоянного тока от источника 11, под действием которого кислород из анализируемой среды переносится во внутреннюю полость ячеек. Постепенно (в течение нескольких минут) кислород заполняет внутреннее пространство ячеек. Чтобы во внутреннем пространстве ячеек не создавалось избыточное давление и для предотвращения поступления во внутреннее пространство анализируемого газа, оно соединено с окружающей анализируемой средой капилляром 3. Благодаря чисто кислородоионной проводимости твёрдого электролита, внутреннее пространство ячеек заполняется практически чистым кислородом при давлении, пренебрежимо мало отличающемся от давления окружающей анализируемой среды. Таким образом, объёмная доля кислорода в сравнительной среде является постоянной и близкой к 100%.