碳王作為美國(guó)馬拉松公司的分公司，Carbon king是美國(guó)馬拉松公司推出的新型系列氧探頭。產(chǎn)品已經(jīng)過美國(guó)熱處理設(shè)備用戶的檢驗(yàn)。在高溫下，氧離子遷移（濃差驅(qū)動(dòng)力），氧化鋯成為氧離子的良好導(dǎo)體。氧氣分子在內(nèi)壁電 （高氧側(cè)）被還原成氧離子并進(jìn)入氧化鋯晶格：O₂ (gas) + 4e⁻ → 2O²⁻ (ZrO₂)
這些氧離子在氧化鋯內(nèi)部遷移，透過固態(tài)電解質(zhì)到達(dá)外壁電 （低氧側(cè)）。在外壁電 上，氧離子被氧化回氧氣分子并釋放電子：2O²⁻ (ZrO₂) → O₂ (gas) + 4e⁻
上述過程導(dǎo)致內(nèi)電 失去電子帶正電，外電 獲得電子帶負(fù)電，產(chǎn)生電勢(shì)差（電動(dòng)勢(shì) - EMF）。這就形成了一個(gè)原電池，產(chǎn)生一個(gè)開路電勢(shì)差。
這個(gè)電勢(shì)差的大小由能斯特方程決定：
EMF (mV) = (RT)/(4F) * ln(P_ref / P_sample)
R：理想氣體常數(shù)（8.314 J/mol·K）
T：氧化鋯的絕對(duì)溫度（工作溫度，由熱電偶測(cè)量，單位：K）
F：法拉第常數(shù)（96485 C/mol）
ln：自然對(duì)數(shù)
P_ref：參比氣氧分壓（常數(shù)，已知）
P_sample：被測(cè)氣氛氧分壓（需要測(cè)量）
直接輸出的測(cè)量結(jié)果推導(dǎo)：氧探頭及其變送器測(cè)量并輸出兩個(gè)關(guān)鍵信號(hào)：EMF（單位：mV）鋯管溫度 T（單位：°C 或 K）計(jì)算氧分壓：使用能斯特方程反推被測(cè)氣體/環(huán)境中的氧分壓P_sample：P_sample = P_ref / exp(EMF * 4F / (RT))
