溶解氧傳感器的標定方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溶解氧傳感器的標定方法及裝置，標定精度高，結(jié)構簡單，操作方便，采用組合氣體（N2和O2的混合氣體）標定代替溶液標定，解決溶液中氧濃度不穩(wěn)定對測量誤差的影響，通過按設計配比配制的組合氣體，獲得精度較高的不同氧濃度，簡化了溶液中不同氧濃度的配比過程，提高了氧濃度的精度，節(jié)省了標定時間，采用的組合氣體是N2和O2的混合氣，擴散到空氣中不會造成大氣的污染，同時，標定過程不需要任何化學試劑，避免了對人體的傷害和對被測液的二次污染，整套溶解氧傳感器裝置只需要一套密閉容器，和配制好的幾種不同濃度的混合氣體，使標準裝置更簡潔，操作更方便，具有良好的應用前景。
【專利說明】溶解氧傳感器的標定方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及測量【技術領域】，具體涉及一種溶解氧傳感器的標定方法及裝置。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的溶解氧傳感器，一般使用兩點標定，即零點標定和滿量程標定，其標定液及標定方法分別為:將過量的Na2SO3溶于蒸餾水中，經(jīng)過充分攪拌，使Na2SO3將溶液中的氧吸收殆盡，得到無氧水溶液，測定儀器的零點誤差；在(25±0.5) °C時，將空氣通入蒸餾水并使其中的溶解氧濃度達到飽和后，再靜置一段時間使溶解氧達到穩(wěn)定，然后測定儀器的量程誤差，量程測量時需要對溶液進行不停的攪拌，防止與膜接觸的瞬間將該部位溶液中的溶解氧消耗，影響測量誤差，整個過程大概需要30分鐘，時間較長，而且零點標定需要化學試劑Na2SO3，對眼睛、皮膚、粘膜有刺激作用，且標定產(chǎn)生廢液，宜對環(huán)境造成污染，滿量程標定時，為了達到氧飽和且濃度穩(wěn)定，要通足夠長時間的空氣并需靜置一定時間，故標定耗時長，標定效率低，最重要的是這種標定方法無法對測量儀器范圍內(nèi)的其他點進行精度驗證；
另外，有些文獻中報道過另一種試驗方法，先分別制定飽和的N2溶液和飽和O2溶液，通過調(diào)節(jié)蠕動泵的流速，再將其按不同的比例混合，得到不同溶液中氧的濃度，從而達到對溶解氧傳感器性能檢定的目的，兩種飽和的N2溶液和飽和O2溶液的配置時間長、穩(wěn)定性差，且受蠕動泵精度的影響，溶解氧濃度很難達到儀器精度要求。
[0003]而且，上述的兩種標定方法結(jié)夠復雜，操作繁瑣，水溶液中氧濃度不宜達到穩(wěn)定。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的溶解氧傳感器的標定方法，精度低，結(jié)夠復雜，操作繁瑣，水溶液中氧濃度不宜達到穩(wěn)定。本發(fā)明的溶解氧傳感器的標定方法及裝置，標定精度高，結(jié)構簡單，操作方便，標定過程不需要任何化學試劑，避免了對人體的傷害和對被測液的二次污染。整套裝置只需要一套密閉容器，和配制好的幾種不同濃度的混合氣體，使標準裝置更簡潔，操作更方便。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:
一種溶解氧傳感器的標定方法，其特征在于:包括以下步驟，
步驟(I )，將溶解氧傳感器的測量范圍進行檔位劃分；
步驟(2)，根據(jù)檔位劃分后的溶解氧傳感器的測量范圍，分別配比對應濃度的混合氣體分裝在各組合氣體瓶中，所述混合氣體為氮、氧組合氣體；
步驟(3)，在溶解氧傳感器內(nèi)集成溫度傳感器，測值進行溫度補償；
步驟(4)，選擇對應的組合氣體瓶，對溶解氧傳感器的對應檔位進行標定；
步驟(5)，更換不同配比濃度的混合氣體對應的組合氣體瓶，重復步驟(4)的標定，直到溶解氧傳感器的測量范圍內(nèi)所有檔位均標定完成。
[0006]前述的溶解氧傳感器的標定方法，其特征在于:步驟(I)溶解氧傳感器根據(jù)測量范圍等比例劃分6個檔位。
[0007]前述的溶解氧傳感器的標定方法，其特征在于:步驟(4)選擇對應的組合氣體瓶，對溶解氧傳感器的對應檔位進行標定的方法，包括以下步驟，
(1)開啟組合氣體瓶的減壓閥，將組合氣體瓶內(nèi)的氣體注入密封罐，并觀察組合氣體瓶的壓力表，使氣壓維持在5?8個Mpa ；
(2)溶解氧傳感器、標準溫度計分別把密封罐的實測數(shù)據(jù)傳給上位機，上位機通過軟件實時顯示所接受的數(shù)據(jù)，供操作人員觀察、記錄；
(3 )注入氣體，直到密封罐內(nèi)的氣體濃度與組合氣體瓶中氣體濃度相同，且穩(wěn)定后,操作人員記錄溶解氧傳感器的溫度值、氧濃度值，記錄標準溫度計的溫度值，記錄組合氣體瓶的氧氣濃度值，將記錄的數(shù)據(jù)錄入標定的表格。
[0008]基于溶解氧傳感器的標定方法的裝置，其特征在于:包括多組組合氣體瓶，各組合氣體瓶內(nèi)裝有不同配比的氮、氧組合氣體，各組合氣體瓶上安裝有氣壓表和減壓閥，減壓閥的一端通過輸氣管與密封罐相連接，所述密封罐內(nèi)安裝有溶解氧傳感器和標準溫度計，所述溶解氧傳感器和標準溫度計分別通過數(shù)據(jù)傳輸線與上位機相連接。
[0009]前述的溶解氧傳感器的標定裝置，其特征在于:所述組合氣體瓶的數(shù)量與溶解氧傳感器的檔位數(shù)量一致。
[0010]前述的溶解氧傳感器的標定裝置，其特征在于:所述密封罐上設有兩個球閥，一個球閥通過輸氣管與減壓閥相連接，另一個球閥用于排放混合氣體。
[0011]前述的溶解氧傳感器的標定裝置，其特征在于:所述密封罐與數(shù)據(jù)傳輸線的連接處采用錐形圈密封。
[0012]前述的溶解氧傳感器的標定裝置，其特征在于:所述溶解氧傳感器和標準溫度計與密封罐的連接處采用橡膠墊密封。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的溶解氧傳感器的標定方法及裝置，標定精度高，結(jié)構簡單，操作方便，采用組合氣體(N2和O2的混合氣體)標定代替溶液標定，解決溶液中氧濃度不穩(wěn)定對測量誤差的影響，通過按設計配比配制的組合氣體，獲得精度較高的不同氧濃度，簡化了溶液中不同氧濃度的配比過程，提高了氧濃度的精度，節(jié)省了標定時間，采用的組合氣體是隊和02的混合氣，擴散到空氣中不會造成大氣的污染，同時，標定過程不需要任何化學試劑，避免了對人體的傷害和對被測液的二次污染，整套溶解氧傳感器裝置只需要一套密閉容器，和配制好的幾種不同濃度的混合氣體，使標準裝置更簡潔，操作更方便，具有良好的應用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的溶解氧傳感器的標定裝置的結(jié)構圖。
[0015]附圖中的標記如下:
1:組合氣體瓶；2:氣壓表；3:減壓閥；4:數(shù)據(jù)傳輸線；5:上位機；6:輸氣管；7:密封罐；8:球閥。
【具體實施方式】
[0016]下面將結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。[0017]本發(fā)明的溶解氧傳感器的標定方法，標定精度高，結(jié)構簡單，操作方便，采用組合氣體(N2和O2的混合氣體)標定代替溶液標定，可以解決溶液中氧濃度不穩(wěn)定對測量誤差的影響。通過采購按設計配比配制的組合氣體，可以獲得精度較高的不同氧濃度，簡化了溶液中不同氧濃度的配比過程，提高了氧濃度的精度，節(jié)省了標定時間，采用的組合氣體是N2和O2的混合氣體，擴散到空氣中不會造成大氣的污染，同時，標定過程不需要任何化學試齊U，避免了對人體的傷害和對被測液的二次污染，具體包括以下步驟，
步驟(1)，將溶解氧傳感器的測量范圍進行檔位劃分，根據(jù)測量范圍等比例劃分6個檔
位；
步驟(2)，根據(jù)檔位劃分后的溶解氧傳感器的測量范圍，分別配比對應濃度的混合氣體分裝在各組合氣體瓶中，所述混合氣體為氮、氧組合氣體；
步驟(3)，在溶解氧傳感器內(nèi)集成溫度傳感器，測值進行溫度補償，溫度補償原理舉例說明，
根據(jù)空氣中氧濃度為20.9%，而不同溫度下水中飽和氧濃度參照JJG291-2008附錄C，可將配置組合氣體的氧濃度轉(zhuǎn)化為水中氧濃度，方法為，
首先，假設配置組合氣體的濃度為10%;
在25°C，查JJG291-2008附錄C可知水中飽和氧濃度為8.25mg/L,
氧含量為10%的組合氣體的氧濃度，相當于25 V時，水中的氧濃度為，10%*8.25/20.9%=3.95mg/L ;當溫度不同時，查JJG291-2008附錄C可知，水中飽和氧濃度就不同，同樣為10%的組合氣體的氧濃度，轉(zhuǎn)化為水中氧濃度就不同；假設20°C時，查JJG291-2008附錄C可知水中飽和氧濃度為9.08mg/L，而此時的氧含量為10%的組合氣體的氧濃度，相當于20°C時，水中的氧濃度為:10%*9.08/20.9%=4.34mg/L ；
即可建立組合氣體中氧濃度與水中氧濃度之間的關系，提高標定精度高；
步驟(4)，選擇對應的組合氣體瓶，對溶解氧傳感器的對應檔位進行標定，在溫度補償時，包括以下步驟，
(1)開啟組合氣體瓶的減壓閥，將組合氣體瓶內(nèi)的氣體注入密封罐，并觀察組合氣體瓶的壓力表，使氣壓維持在51個Mpa，氣壓不宜過大或過小，過大的高壓氣體會使溶解氧傳感器與密封罐產(chǎn)生碰撞，容易導致傳感器損壞，并且高壓氣體與減壓閥摩擦產(chǎn)生的噪聲對操作人員也有一定傷害；過小的氣壓無法徹底將密封罐內(nèi)殘留氣體排出，并且容易造成大氣回流到密封罐內(nèi)，影響標定精度；
(2)溶解氧傳感器、標準溫度計分別把密封罐的實測數(shù)據(jù)傳給上位機，上位機通過軟件實時顯示所接受的數(shù)據(jù)，供操作人員觀察、記錄；
(3)注入氣體，直到密封罐內(nèi)的氣體濃度與組合氣體瓶中氣體濃度相同，且穩(wěn)定后，此過程大概為密封罐注入混合氣體30秒后，密封罐內(nèi)的氣體濃度與組合氣體瓶中氣體濃度基本相同，60秒后溶解氧傳感器的測量值穩(wěn)定，待測值穩(wěn)定后，操作人員記錄溶解氧傳感器的溫度值、氧濃度值，記錄標準溫度計的溫度值，記錄氧、氮組合氣體瓶I的氧氣濃度值，將記錄的數(shù)據(jù)錄入標定表格；
步驟(5)，更換不同配比濃度的混合氣體對應的組合氣體瓶，重復步驟(4)的標定，直到溶解氧傳感器的測量范圍內(nèi)所有檔位均標定完成。
[0018]如圖1所示，基于溶解氧傳感器的標定方法的裝置，包括多組組合氣體瓶1，各組合氣體瓶I內(nèi)裝有不同配比的氮、氧組合氣體，各組合氣體瓶I上安裝有氣壓表2和減壓閥3，減壓閥3的一端通過輸氣管6與密封罐7相連接，密封罐7內(nèi)安裝有溶解氧傳感器和標準溫度計，溶解氧傳感器和標準溫度計分別通過數(shù)據(jù)傳輸線4與上位機相連接。
[0019]所述組合氣體瓶I的數(shù)量與溶解氧傳感器的檔位數(shù)量一致，為6個。
[0020]所述密封罐上I設有兩個球閥8，一個球閥8通過輸氣管6與減壓閥3相連接，另一個球閥8用于排放混合氣體，球閥8方便混合氣體的排放與密封；
所述密封罐7與數(shù)據(jù)傳輸線4的連接處采用錐形圈密封；所述溶解氧傳感器和標準溫度計與密封罐7的連接處采用橡膠墊密封，提高密封性，增加標定的精確性。
[0021]本發(fā)明的溶解氧傳感器的標定裝置的標定過程如下:
溶解氧傳感器的測量范圍分為6檔(可根據(jù)不同要求進行檔位劃分)，不同配比濃度的混合氣體分裝在不同組合氣體瓶I中，根據(jù)標定的測值不同更換不同濃度的組合氣體瓶1，由于溶解氧受溫度的影響較大，測值需進行溫度補償，因此溶解氧傳感器內(nèi)部集成了溫度傳感器，所以在標定時需要標準溫度計進行比測，為提高標定精度，溶解氧傳感器與標準溫度計共同裝入密封罐7中，為保證氣密性，密封罐各個連接處均采用橡膠墊密封，溶解氧傳感器與標準溫度計分別通過數(shù)據(jù)傳輸線4與上位機5相連，數(shù)據(jù)傳輸線與密封罐連接處采用錐形圈密封，組合氣體瓶I上裝有氣壓表2與減壓閥3，組合氣體通過輸氣管道9進入密封罐7，密封罐7殼體上裝有兩個球閥8，以實現(xiàn)密封罐7與外界的氣體進行交換；
標定時，根據(jù)不同氧濃度選定不同的組合氣體瓶1，開啟減壓閥3，組合氣體瓶I中的氣體便通過輸氣管6注入密封罐7中(注:在注入氣體的過程中要保證密封罐7的上、下兩個球閥同時打開)，在注入過程中觀察氣壓表2，使氣壓維持在5?8個Mpa，這里的氣壓不宜過大或過小，過大的高壓氣體會使溶解氧傳感器與密封罐7產(chǎn)生碰撞，容易導致傳感器損壞，并且高壓氣體與減壓閥3摩擦產(chǎn)生的噪聲對操作人員也有一定傷害；過小的氣壓無法徹底將密封罐內(nèi)殘留氣體排出，并且容易造成大氣回流到密封罐7內(nèi)，影響標定精度。溶解氧傳感器、標準溫度計分別通過數(shù)據(jù)傳輸線4把實測數(shù)據(jù)傳給上位機5，上位機5通過軟件實時顯示所傳數(shù)據(jù)，供操作人員觀察、記錄；注入氣體30秒后，密封罐7內(nèi)的氣體濃度與氧、氮組合氣體瓶I中氣體濃度基本相同；60秒后溶解氧傳感器的測量值穩(wěn)定。待測值穩(wěn)定后，操作人員記錄溶解氧傳感器的溫度值、氧濃度值，記錄標準溫度計的溫度值，記錄氧、氮組合氣體瓶I的氧氣濃度值。將記錄的數(shù)據(jù)錄入標定表格，關閉減壓閥3，更換不同配比濃度的氧、氮組合氣體瓶1，重復上述標定操作，直至溶解氧傳感器的所有檔位均標定完成。
[0022]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.溶解氧傳感器的標定方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟(I )，將溶解氧傳感器的測量范圍進行檔位劃分； 步驟(2)，根據(jù)檔位劃分后的溶解氧傳感器的測量范圍，分別配比對應濃度的混合氣體分裝在各組合氣體瓶中，所述混合氣體為氮、氧組合氣體； 步驟(3)，在溶解氧傳感器內(nèi)集成溫度傳感器，測值進行溫度補償； 步驟(4)，選擇對應的組合氣體瓶，對溶解氧傳感器的對應檔位進行標定； 步驟(5)，更換不同配比濃度的混合氣體對應的組合氣體瓶，重復步驟(4)的標定，直到溶解氧傳感器的測量范圍內(nèi)所有檔位均標定完成。
2.根據(jù)權利要求1所述的溶解氧傳感器的標定方法，其特征在于:步驟(I)溶解氧傳感器根據(jù)測量范圍等比例劃分6個檔位。
3.根據(jù)權利要求1所述的溶解氧傳感器的標定方法，其特征在于:步驟(4)選擇對應的組合氣體瓶，對溶解氧傳感器的對應檔位進行標定的方法，包括以下步驟， (1)開啟組合氣體瓶的減壓閥，將組合氣體瓶內(nèi)的氣體注入密封罐，并觀察組合氣體瓶的壓力表，使氣壓維持在5?8個Mpa ； (2)溶解氧傳感器、標準溫度計分別把密封罐的實測數(shù)據(jù)傳給上位機，上位機通過軟件實時顯示所接受的數(shù)據(jù)，供操作人員觀察、記錄； (3)注入氣體，直到密封罐內(nèi)的氣體濃度與組合氣體瓶中氣體濃度相同，且穩(wěn)定后,操作人員記錄溶解氧傳感器的溫度值、氧濃度值，記錄標準溫度計的溫度值，記錄組合氣體瓶的氧氣濃度值，將記錄的數(shù)據(jù)錄入標定的表格。
4.基于溶解氧傳感器的標定方法的裝置，其特征在于:包括多組組合氣體瓶，各組合氣體瓶內(nèi)裝有不同配比的氮、氧組合氣體，各組合氣體瓶上安裝有氣壓表和減壓閥，減壓閥的一端通過輸氣管與密封罐相連接，所述密封罐內(nèi)安裝有溶解氧傳感器和標準溫度計，所述溶解氧傳感器和標準溫度計分別通過數(shù)據(jù)傳輸線與上位機相連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的溶解氧傳感器的標定裝置，其特征在于:所述組合氣體瓶的數(shù)量與溶解氧傳感器的檔位數(shù)量一致。
6.根據(jù)權利要求4所述的溶解氧傳感器的標定裝置，其特征在于:所述密封罐上設有兩個球閥，一個球閥通過輸氣管與減壓閥相連接，另一個球閥用于排放混合氣體。
7.根據(jù)權利要求4所述的溶解氧傳感器的標定裝置，其特征在于:所述密封罐與數(shù)據(jù)傳輸線的連接處采用錐形圈密封。
8.根據(jù)權利要求4所述的溶解氧傳感器的標定裝置，其特征在于:所述溶解氧傳感器和標準溫度計與密封罐的連接處采用橡膠墊密封。
【文檔編號】G01N33/00GK103616481SQ201310637434
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權日:2013年12月3日
【發(fā)明者】李學勝, 盧欣春, 王軍濤, 劉冠軍, 苑寶玉, 袁穎華, 魏韶輝, 趙舒迪, 羅勇鋼 申請人:南京南瑞集團公司, 國網(wǎng)電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司