[實(shí)用新型]恒定低溫電化學(xué)氧氣分析儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520818100.5
• 申請(qǐng)日: 2015-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205027694U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭軍;冉紅;龔畔;張東陽(yáng);劉博
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶特瑞爾分析儀器有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N27/26
• 分類(lèi)號(hào): G01N27/26
• 代理公司: 重慶中之信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50213
• 代理人: 張景根

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及氣體分析領(lǐng)域，特別涉及氧氣體分析裝置。

背景技術(shù)

在氧氣分析裝置中，設(shè)置有用于感應(yīng)氧氣的電化學(xué)氧傳感器。電化學(xué)氧傳感器的工作原理是當(dāng)被測(cè)氣體氧分子通過(guò)透氣膜即可在傳感器內(nèi)發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，當(dāng)氧分子到達(dá)正極表面時(shí)，發(fā)生還原反應(yīng)，同時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程如下：

式1：陰極：O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-

式2：鉛陽(yáng)極：2Pb+4OH^-→2PbO+2H₂O+4e^-

式3：電池綜合反應(yīng)：O₂+2Pb→2PbO

式1和式2的反映發(fā)生生成電流，電流大小相應(yīng)地取決于氧氣反應(yīng)速度(法拉第定律)，可外接一只已知電阻來(lái)測(cè)量產(chǎn)生的電勢(shì)差，這樣就可以準(zhǔn)確測(cè)量出氧氣的濃度。電化學(xué)反應(yīng)中，鉛極參與到氧化反應(yīng)中，使得這些傳感器具有一定的使用期限，一旦所有可利用的鉛完全被氧化，傳感器將停止運(yùn)作。由于傳感器是基于化學(xué)反應(yīng)的原理，環(huán)境溫度對(duì)傳感器的工作有較大影響，溫度升高，化學(xué)反應(yīng)就變劇烈，傳感器信號(hào)輸出變大；溫度降低，化學(xué)反應(yīng)趨緩，傳感器信號(hào)輸出變小。同時(shí)，工作溫度對(duì)電化學(xué)氧傳感器的壽命有較大的影響。比如某型號(hào)電化學(xué)氧傳感器在參考條件下，工作溫度為20℃時(shí)，電化學(xué)氧傳感器的工作壽命預(yù)期為9.4萬(wàn)小時(shí)，而如果工作溫度為40℃時(shí)，電化學(xué)氧傳感器的工作壽命預(yù)期只有6萬(wàn)小時(shí)。為減小環(huán)境溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，采用較多的是溫度補(bǔ)償法和加熱恒溫控制法。當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時(shí)，溫度補(bǔ)償?shù)男Ч患选６訜岷銣乜刂品ㄐ枰獙⒑愣ǖ臏囟仍O(shè)置在環(huán)境溫度最高值以上才能恒定溫度，一般需要高于40℃。因此，使用加熱法在減少溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的同時(shí)，減少了電化學(xué)氧傳感器的工作壽命。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提出一種恒定低溫電化學(xué)氧氣分析儀，減少了溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響，同時(shí)延長(zhǎng)了電化學(xué)氧傳感器工作壽命。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：提供一種恒定低溫電化學(xué)氧氣分析儀，包括機(jī)箱及置于機(jī)箱內(nèi)的氧氣分析電路，機(jī)箱上開(kāi)設(shè)有氣體進(jìn)口和氣體出口，氧氣分析電路包括用于檢測(cè)氧氣的電化學(xué)氧傳感器、與電化學(xué)氧傳感器輸出端相連的放大器、與放大器相連輸出端的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端相連的微處理器、與微處理器輸出端相連的顯示器及與顯示器相連的鍵盤(pán)。在機(jī)箱內(nèi)還設(shè)置有溫度控制機(jī)構(gòu)，溫度控制機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于電化學(xué)氧傳感器旁的半導(dǎo)體制冷器及與半導(dǎo)體制冷器相連的溫度控制器，溫度控制器與微處理器連接。使用時(shí)，溫度控制器在微處理器控制下工作，半導(dǎo)體制冷器在溫度控制器的控制下對(duì)電化學(xué)氧傳感器所處環(huán)境進(jìn)行加熱或制冷工作，使得電化學(xué)氧傳感器所處環(huán)境的溫度在設(shè)定溫度(該設(shè)定溫度為20℃～25℃)工作，使電化學(xué)氧傳感器的工作溫度不但恒定，而且還處于一個(gè)較低溫度下。不但減小了分析儀所處環(huán)境溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，而且延長(zhǎng)了電化學(xué)氧傳感器的工作壽命。

進(jìn)一步的，所述溫度控制機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在電化學(xué)氧傳感器旁的溫度傳感器及與溫度傳感器相連的第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微處理器連接。通過(guò)設(shè)置溫度傳感器對(duì)電化學(xué)氧傳感器的工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，使半導(dǎo)體制冷器根據(jù)電化學(xué)氧傳感器的真實(shí)溫度工作，減小真實(shí)溫度與設(shè)定溫度之間的誤差，最終實(shí)現(xiàn)電化學(xué)氧傳感器的工作溫度為恒定溫度，進(jìn)一步減少了溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響，增加了電化學(xué)氧傳感器工作壽命的。

再進(jìn)一步的，所述電化學(xué)氧傳感器下方設(shè)置有鋁塊，機(jī)箱的底面設(shè)置有機(jī)箱底板，半導(dǎo)體制冷器設(shè)置于鋁塊與機(jī)箱底板之間，溫度傳感器設(shè)置在鋁塊上。在半導(dǎo)體制冷器與機(jī)箱底板之間設(shè)置鋁板，使得半導(dǎo)體制冷器向電化學(xué)氧傳感器傳遞溫度更加均勻，避免因半導(dǎo)體制冷器直接向電化學(xué)氧傳感器，而導(dǎo)致電化學(xué)氧傳感器所處環(huán)境溫度忽高忽低。

再進(jìn)一步的，所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有用于將鋁塊和電化學(xué)氧傳感器包裹的隔熱罩，在氣體進(jìn)口上設(shè)置有用于連通隔熱罩的第一氣路管，在氣體出口上設(shè)置有用于連通隔熱罩的第二氣路管。在鋁塊和電化學(xué)氧傳感器外設(shè)置隔熱罩，屏蔽電化學(xué)氧傳感器，使得電化學(xué)氧傳感器所處環(huán)境空間變小，使得半導(dǎo)體制冷器在對(duì)該環(huán)境空間進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)的效果更好，同時(shí)也降低了半導(dǎo)體制冷器的功耗，降低了使用成本。

進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體制冷器為帕爾貼元件。