一、方法概要：
從煙道排氣中連續抽出氣體，引入利用氧的順磁性之磁氣式 (磁氣風
及磁力方式) ，或還原－氧化反應之電化學式， (氧化鋯及電極方式
) 等不同原理分析器之儀器內，以測定其中所含氧之濃度。而其他測
定原理之分析儀，尚有觸媒燃燒方式，如附錄一所示。
附錄一 觸媒燃燒方式排氣中氧自動分析儀
一、原理：將樣品氣體與如氫氣之類的燃料氣體混合，再引入事先加熱的
熱絲元件，而燃料氣體是指在樣品氣體中依比例混合含氧濃度之氣體
，此類氣體燃燒後造成熱絲元件的溫度上昇，故利用熱絲元件測定溫
度變化，進而測定樣品氣體中氧之濃度。
二、性能：主要性能，必須如下所示：
(一) 測定範圍：測定範圍 0 至 5 ％ O2， 0 至 10 ％ O2 ，0 至25
％ O2 。
(二) 重覆性 (再現性) 及偏移 (drift ) ：重覆性，零點偏移 (zero d
rift) 及全幅偏移 (span drift) ，均在每一個測定範圍的最大刻
度值的± 2 ％ 範圍之內。
(三) 感應時間：達到 90 ％之感應時間，須在 2 分鐘以內。
(四) 儀器裝置：如圖九所示，分析儀是由利用熱絲元件的偵測器、增幅
器及記錄器等所構成。
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二、適用範圍：
適用於排氣中氧測定之自動監測分析儀，濃度測定範圍由監測系統之
全幅 (span) 來選定。全幅的選擇應視排氣中稀釋氣體之濃度而定。
監測系統之全幅，應大於可能量測到之濃度，並使氧之濃度，不低於
全幅之 20 ％。
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三、干擾：
分析儀之樣品槽，易受水氣干擾，其干擾並會逐漸降低訊號值，應加
裝除溼裝置去除干擾。
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四、設備：
(一) 樣品採樣器：
樣品採樣器具有將樣品氣體中的粉塵去除，及將氣體樣品能連續地
以定速率供給分析儀，同時能保持一定量的濕氣於採樣器。樣品採
樣器是由採樣管、粗過濾器、導管、除濕器、微細過濾器、吸引泵
或吸氣器等樣品氣體吸引裝置，再配合流量計、切換閥、調節閥及
校正氣體導入口等組成。另外，以燃燒控制為目的之氧、二氧化碳
及一氧化碳等測定時，可允許使用下列規定材質以外者：
1.採樣管：裝置於煙道壁之樣品氣體採樣管，可使用不銹鋼管、瓷
管及石英管等。
2.粗過濾器：除去樣品氣體中的粉塵，並保持溫度不使水分凝結。
過濾器之材質可使用不銹鋼網、陶瓷及金剛砂等。
3.導管：將樣品氣體從粗過濾器導入分析儀之配管，原則上使用四
氟化乙烯樹脂。必要時應予以加熱保溫，以避免水分的凝結。
4.除濕器：將樣品氣體或反應氣體中的水分凝結去除的的裝置，可
使用空氣冷卻、電子冷卻或相似的方式。
5.微細過濾器：除去樣品氣體中微細粉塵，過濾器之材質可使用纖
維素、合成樹脂等。
6.吸引泵：吸引樣品氣體之泵，原則上使用隔膜泵。接氣部須用耐
腐蝕材質如硬質氯乙烯、氟橡膠、四氟化乙烯等。吸引壓力要在
100 0 ㎜ Aq H2O｛9.8kPa｝ 以上，流量要保持 0.5 公升／分
以上。
7.吸氣器：吸氣器為吸引樣品氣體裝置，可利用水、蒸氣或壓縮空
氣驅動。水或蒸氣驅動之吸氣器抽引樣品氣體，同時洗淨 (註一
) 及冷卻樣品氣體，且須提供氣體及水之分離器，可將排水回收
及使氣體押出壓穩定。吸引壓力要在 500 ㎜Ag ｛4.9kPa｝以上
，流量要保持 0.5 公升／分以上。
8.流量計：流量計原則上可使用浮子流量計。
切換閥：為切換樣品氣體及校正氣體或其它載流氣體，可使用手
動或電池閥，材質須具有耐腐蝕者。
10.調節閥：用來調節樣品氣體導入分析儀之流量或使其具穩定性，
可用針閥或同級者，而材質須具耐腐蝕。
(二) 分析儀：
1.磁氣系統：
原理：利用磁場內具順磁性之氧分子，於磁化所產生的吸引力，
以連續方式求得氧濃度。可分為磁氣風式及磁力式。
(1) 磁氣風方式：加熱於磁場內所吸引之部分氧分子，再利用熱絲
元件來檢測此類氧分子因磁性消失所生成的磁風強度。
(2) 磁力方式：分成啞鈴與壓力檢測型，如下述：
啞鈴型：利用啞鈴與樣品氣體中之氧磁化強度差而檢測所生成
之啞鈴位移量。
壓力檢測型：在週期性斷續的磁場內，氧分子以斷續性做吸引
運作，在磁場內以一定流量流入，輔助氣體並檢測背景壓之改
變。
磁氣系統之組成分為：
(1) 磁氣風式之分析儀 (磁氣風分析儀)
磁氣風分析儀如圖一所示，由測定槽、比較槽、熱絲元件、磁
極、增幅器等組成，如下所述：
1)測定槽：
測定槽是利用磁極與熱絲元件進行氧分子的磁化和消磁，而產
生之磁風。
比較槽：
比較槽是利用熱絲元件使樣品氣體產生熱對流者。
2)磁極：
磁極為產生磁場者，原則上使用永久磁石。
3)熱絲元件：
熱絲元件為一大電阻的細金屬線，通一定電流加熱樣品氣體時
，具有檢出樣品氣體流速的機能。為了防止樣品氣體之腐蝕，
可以玻璃等耐腐蝕材料作被覆。
(2) 磁力式之分析儀 (磁力分析儀) ：
磁力分析儀的結構如下：
啞鈴型：
啞鈴型磁力分析儀器，如圖二所示，由測定槽、啞鈴、磁極片
、位移偵測部、增幅器等所構成，如下說明：
1)測定槽：
測定槽為樣品氣體流通室，置於磁極間，而內藏有啞鈴及產
生不均勻磁場之磁極片者。
2)啞鈴：
啞鈴是由磁力率小的石英等作成的中空球氣，安裝於棒的兩
端，並封入氮氣或空氣。
3)磁極片：
磁極片是從外部利用永久磁石來磁化，並產生不均勻磁場者
。
4)位移檢測部：
位程檢測部為檢測出啞鈴的位移，是由來自光源部之光源經
啞鈴棒上的鏡子反射至受光器所構成。
5)回饋線圈：
回饋線圈利用電流所產生的磁力來取消位移量者，一般用白
金線。
壓力檢測型：
壓力檢測型磁力分析儀，如圖三所示，由測定槽、磁極、輔助
氣體隔膜、檢測元件、增幅器等所組成，如下述：
1)測定槽：
測定槽利用磁化率小的材質，所作成的樣品氣體流通室，將
其一部分置於磁極間。
2)磁極：
磁極是利用週期性斷續電池來對電磁線圈激磁，使測定元件
的一部分產生斷續不均勻的磁場者。
3)檢測元件：
檢測元件是依樣品氣體的斷續吸引力，而檢測輔助氣體隔膜
之背壓差者。原則上使用壓力檢測型或熱式流量計型。而輔
助氣體使用氮氣、空氣等。
2.電化學系統：
原理：利用氧的電化學還原－氧化反應，連續求出氧之濃度。
氧化鋯方式：將高溫加熱的氧化鋯之兩端設置電極，其中一電極
通入樣品氣體，另一電極通入空氣，偵測兩極間因氧濃度差而於
兩極間電壓 (電動勢) 。
電化學系統之組成如下：
氧化鋯方式之分析儀 (氧化鋯分析儀) ：
氧化鋯分析儀如圖四所示，由高溫加熱部、偵測器、增幅器等所
組成，如下述：
(1) 高溫加熱部：
高溫加熱部用來維持偵測器於一定的高溫者，由電氣爐、溫度
檢測元件、溫度調節器等構成。
(2) 偵測器：
偵測器由固體的氧濃縮電池所構成，以檢測出起動電力者，在
氧化鋯的兩面裝有多孔質電極，在其中一側通入樣品氣體，在
另一側通入。
(3) 比較氣體：
比較氣體為與樣品氣體中氧濃度作比對之已知濃度的氧氣，通
常使用空氣。
(三) 記錄器：
原則上分析用的氧濃度以等分刻度記錄之。但其他分析儀 (例如二
氧化硫、氮氧化物自動分析儀) 之計算需輸入氧濃度以利計算或燃
燒控制時 (以氧濃度來控制) ，可不使用記錄器。
(四) 附屬裝置：
分析儀可加裝下列附屬裝置：
1.線性器：
將濃度與輸出訊號兩者轉化成線性關係之裝置。
2.自動校正器：
分析儀之零點及全幅校正以一定週期自動進行者。
3.平均值計算器：
每隔 1 小時之濃度平均值可轉變為電子信號者。
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五、試劑：
本方法需使用校正氣體，如下所述：
(一) 零點氣體：
零點氣體使用高純度之二級或更高級的氮氣，或使用不會與氧反應
之全幅校正氣體來代替零點氣體。另外，氧化鋯方式則使用最大刻
度值 10 ％ 之含氧量 (氮調整) 的混合氣體。
(二) 全幅氣體：
原則上在測定刻度範圍內，使用 4 ％ 、9 ％、 21 ％ (註二) 之
氧濃度 (氮調節) 混合氣體為全幅氣體。
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六、採樣與保存：
(一) 連接氣體採樣裝置：
連接以趨近乾燥氣體 (以下簡稱為乾基氣體) 進行測定的分析儀如
圖五及圖六所示，是由樣品採樣器、分析儀及記錄器等組成。而圖
六之樣品採樣器及記錄器可與其他分析儀如二氧化硫，氮氣化物自
動分析儀等共用。
另外，連接以濕式氣體 (以下簡稱為濕基氣體) 進行測定的分析儀
如圖七及圖八所示。然而濕基氣體分析儀之值須轉換成乾基氣體。
分析儀之組裝應如下列所述場所進行：
1.振動較少的場所
2.腐蝕性氣體及灰塵少的場所
3.濕度低、溫度變化少的場所
4.陽光不會直射的場所
5.保養方便的場所
6.電源電壓及頻率穩定的場所
7.使用短的樣品氣體之導管
(二) 本方法為現場直接檢測，樣品無須保存及運送。
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七、步驟：
(一) 性能檢驗：
檢驗方法如下列所述：
1.檢驗條件：
(1) 溫度：
除七、9 之檢驗外，其它檢驗項目之溫度可在 10 ～ 30℃ 之
間，檢驗七、9 之項目時在其溫度範圍內，溫度變化須為 5
℃ 以上。〔備註〕10 ～ 30℃ 之間溫度所進行的檢驗結果，
或以此溫度為基準進行的檢驗結果，可作為此溫度範圍內其他
溫度之代表。
(2) 濕度：
在任意自然條件之相對濕度為 45 ～ 85 ％之間。
(3) 大氣壓變化：
自然條件之大氣壓變化幅度在 10 mbar (註三) 以內。
(4) 電源電壓：
固定電壓± 2 ％
(5) 電源頻率：
固定頻率± 0.2 Hz
(6) 暖機時間：
暖機時間不可小於表一所列之時間。
2.再現性：
將零點調整用氣體依設定流量導入分析儀，於記錄紙上確認最終
值後，再將全幅調整用氣體同樣地導入，確認最終值。此操作反
覆三次，分別算出零點值及全幅值之平均值，然後求出各測定值
與平均值之偏差。
3.指示變動幅：
記錄零點及全幅偏移量之檢驗，在短時間 (通常 10 分鐘) 扣除
偏移量及信號雜訊即為指示變動幅。
4.零點偏移：
將零點氣體依設定流量導入 (註四) ，固定型須 24 小時連續測
定，攜帶型須 4 小時連續測定。這段時間內求出零點指示設定
值之最大偏差。必要時，零點值可設定為 5 ％ 之最大刻度值。
5.全幅偏移：
在開始零點偏移檢驗時可進行全幅偏移測定。當完成零點偏移，
檢驗完成 (固定型為 24 小時，攜帶型為 4 小時) 以及在檢驗
零點偏移之間，可進行至少二次或二次以上之全幅偏移，將零點
調整用氣體切換為全幅調整用氣體導入，並指示記錄之。這段期
間內全幅值最大變動幅與最大刻度值之相對百分率稱為全幅偏移
。零點偏移量會造成影響時，此變動應予補正。各全幅測定點之
測定時間間隔，固定型須 4 小時以上，攜帶型須 1 小時以上
。
6.線性關係 (指示誤差) ：
使用標準氣體進行零點及全幅校正後，再導入中間濃度之標準氣
體，指示記錄之。求出指示值與標準氣體濃度值之偏差。
7.感應時間：
依設定流量導入零點調整用氣體 (如圖五至八的Ｄ部分) ，穩定
後將流路切換成全幅調整用氣體，並記錄之。測定從全幅調整用
氣體開始導入至最終指示值之 90 ％值達到為止的時間，此段時
間即為感應時間。
8.干擾成分的影響：
於標準氣體進行零點及全幅校正後，導入檢驗用氣體 (註五) ，
求出指示值及干擾值，檢驗用氣體及干擾影響求法如表二所示。
9.周圍環境溫度變化之安定性：
於零點及全幅偏移量檢驗時記錄周圍環境溫度，觀察周圍環境溫
度變化 5 ℃ 以上時，對零點及全幅偏移量之影響。
10.樣品氣體流量變化之安全性：
從校正氣體導入口導入設定流量之全幅調整用氣體，俟指示值穩
定後記錄為Ａ值，然後將設定流量值增加 5 ％ ，俟指示值穩定
後記錄為Ｂ值，再將最初設定流量值降低 5 ％ ，俟指示值穩定
後記錄為Ｃ值。求出在測定範圍內Ｂ－Ａ和Ｃ－Ａ相對於最大刻
度值之比例。
11.電壓變動之安全性：
從校正氣體導入口導入全幅調整用氣體，確認指示值穩後記錄為
Ａ值，然後電源電壓依固定電壓之± 10 ％變化，確認指示值穩
定後記錄為Ｂ，再將電壓依固定電壓之 -10 ％ 變化，確認指示
值穩定後記錄為Ｃ，求出在測定範圍內Ｂ－Ａ和Ｃ－Ａ相對於最
大刻度值之比例。
12.耐電壓：
分析儀之電氣回路於關閉狀態下，賦加固定頻率 1000 V 電壓的
交流電於電源端子和外箱間 1 分鐘，查看有無異常產生。
13.絕緣電阻：
分析儀之電氣回路於關閉狀態下，用 500V 絕緣電阻測試。以上
12、13 之試驗應於分析儀動作停止狀態下進行。
(二) 儀器校正：
確認分析儀達到穩定狀態後 (註八) ，再進行以下的校正工作。
1.依設定流量導入零點氣體，待穩定後，進行零點的調整。
2.然後將全幅氣體依設定流量導入，俟指示穩定後，進行全幅的調
整。
3.必要時應反覆進行 1 和 2 的調整，直到零點和全幅均符合規
定。
4.每日的校正原則上以 1 天進行 1 次。但若能達到九 (一) 4
及 5 性能要求時，校正週期可以延長。
(三) 進行採樣分析測定：
停止導入校正用氣體，依設定流量導入樣品氣體，進行連續測定。
表一 暖機時間
┌─────┬────────┐
│測定原理 │暖機時間 (小時) │
├─────┼───┬────┤
│ │固定型│可攜型 │
├─────┼───┼────┤
│磁風方式 │ 5 │ 2 │
├─────┼───┼────┤
│磁力方式 │ 5 │ 2 │
├─────┼───┼────┤
│氧化鋯方式│ 2 │ 1 │
└─────┴───┴────┘
表二 測定原理、干擾影響檢驗用氣體及影響之求法
┌──────┬───────┬───────┬───────┐
│測定原理項目│磁氣風方式 │磁力方式 │氧化鋯方式 │
├──────┼───────┼───────┼───────┤
│檢驗用氣體 │10％二氧化碳以│10％二氧化碳以│0.1 ％一氧化碳│
│ │氮氣調整 │氮氣調整 │4 ％氧氣以氮氣│
│ │ │ │調整 │
├──────┼───────┼───────┼───────┤
│ │0.1 ％一氧化氮│0.1 ％一氧化氮│ │
│ │以氮氣調整 │以氮氣調整 │ │
├──────┼───────┼───────┼───────┤
│影響之求法 │依指示值 (註六│依指示值 (註六│依干擾值 (註七│
│ │) │) │) │
└──────┴───────┴───────┴───────┘
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八、結果處理：
由於自動分析儀有微電腦處理系統可自行計算，使用者僅須將其輸入
結果換算成濃度單位。
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九、品質管制：
(一) 分析儀性能必須符合下列要求：
2
1.測定範圍：分析儀之測定刻度範圍原則上以 0 至 5 ％ O ，O
2 2
至10 ％ O 及 O 至 25 ％ O ，測定範圍可從此 1 至 3 階
段中選擇適當者。
2.再現性：依檢驗方法進行檢驗時，在每一測定範圍中，其偏差都
要在最大刻度值的± 2 ％ 以內。
3.指示變動幅：依檢驗方法進行檢驗時，在每一測定範圍中，其指
示變動幅都要在最大刻度值的± 2 ％ 以內。
4.零點偏移：依檢驗方法進行檢驗時，在每一測定範圍中， 24 小
時之最大偏差都要在最大刻度值的± 2 ％ 以內。但攜帶式型分
析儀則以 4 小時為準。
5.全幅偏移：依檢驗方法進行檢驗時，在每一測定範圍中， 24 小
時之偏移都要在最大刻度值的± 2 ％ 以內。但攜帶式型分析儀
則以 4 小時為準。
6.線性關係 (指示誤差) ：依檢驗方法進行檢驗時，在每一測定範
圍中，其指示誤差都要在最大刻度值的± 5 ％ 以內。
7.感應時間：依檢驗方法進行檢驗時，其感應時間必須在 4 分鐘
以內。但公害析時，必須與其他分析儀 (如煙道氣之二氧化硫或
氮氧化物自動分析儀) 的感應時間一致。
8.干擾成分的影響：依檢驗方法進行檢驗時，在每一測定範圍中，
其干擾成份影響值之總和都要在最大刻度值的± 5 ％ 以內。
9.周圍溫度變化之安定性：依檢驗方法進行檢驗時，當其周邊環境
溫度範圍內，雖環境溫度有 5 ℃ 的改變，但仍須符合零點及全
幅偏移之要求。
10.樣品氣體流量變化之安定性：
依檢驗方法進行檢驗時，在每一測定範圍中，設定當流量有 ±
5 ％ 改變時，其指示變化要在最大刻度值的 ± 2 ％ 以內。
但分析儀之設定流量未規定者不適用。
11.電壓變動之安定性：依檢驗方法進行檢驗時，在每一測定範圍中
，其結果都要在最大刻度值的 ± 1 ％ 以內。
12.耐電壓：使用商用電源之分析儀，依檢驗方法進行檢驗時，不能
有異常情況發生。
13.絕緣電阻：使用商用電源之分析儀，其分析儀之電氣回路於關閉
狀態下，用 500V 絕緣電阻測試時，其絕緣電阻必須不能小於 2
MΩ 。
14.輸出功力：公害分析時，除記錄器使用以外且需記錄輸出功力，
此輸出功力必須和氧氣濃度成線性關係，且輸出功力為 DC 0～1
V ，1～5V (兩者內電阻必須在 500 Ω 以下) 或 DC 4～20 mA
。
(二) 維護與檢查：
必要時依下列事項檢查。
1.一般事項：
(1) 樣品採樣器之氣體漏氣檢查
(2) 樣品氣體流量檢查
(3) 除濕器之作動檢查
(4) 過濾器更換
(5) 記錄紙更換
(6) 記錄紙之時間吻合確認
(7) 記錄墨水補給
(8) 其他事項
(二) 磁風方式：
(1) 恆溫層溫度調節之檢查
(2) 橋式電流之檢查
(三) 磁力方式：
(1) 恆溫層溫度調節之檢查
(2) 對壓力型而言，輔助氣體流量 (或供給壓力) 之檢查
(四) 氧化鋯方式：
(1) 高度爐之溫度調節之檢查
(2) 偵測器 (氧化鋯元件) 之檢查
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十、精密度與準確度：
在每一測定範圍中，其偏差都要在最大刻度值的 ± 2 ％ 以內。註
一 因多量的水與氣體接觸時，氧易溶於水及溶於水的氧會釋出，而
容易產生誤差。
註二 使用通過除濕器之空氣亦可。
註三 1bar ＝10 Pa
註四 氧化鋯方式，可用零點氣體以外，並以一定比例混合之氮氣與
空氣校正。
註五 氧化鋯方式檢驗以三成分混合氣體，而其他方式則以兩種混合
氣體。
註六 由指示值與測定範圍之最大刻度值之比率求出。
註七 由相同濃度氧之指示值，求得檢驗用氣體所示氧之指示值，可
計算出該值與實際值之干擾影響。
註八 分析儀預先導入空氣或全幅氣體，以確認指示值穩定。
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十一、參考資料：
(一) 日本規格協會，排氣中氧自動分析儀， B 7986 ，1979。
(二) 日本規格協會，煙道氣試樣採取方式， K 0095 ，1988。
(三) 日本規格協會，氣體分析裝置校正方法通則， K 0055 ，1986。
(四) 日本規格協會，分析化學用語 (電化學篇) ，K 0213，1989。
(五) 日本規格協會，量測用語， Z 8103 ，1979。
(六) 日本規格協會，高純氮， K 1107 。
(七) 日本規格協會，絕緣電阻計 (發電機式) ，C 1301。
(八) 日本規格協會，絕緣電阻計 (電池式) ，C 1302。
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