[發明專利]基于銅氨法的高精度、自動化氧濃度檢測儀及方法

有效

• 申請號: 201710042869.6
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106645589B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 湯池;郭偉;丁攀;吳小明;閆一力;常鵬;雷濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第四軍醫大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張弘

本發明公開了一種基于銅氨法的高精度、自動化氧濃度檢測儀及方法，包括水準與補液瓶、反應瓶、量氣管、雙向泵、旋轉葉輪和單片機。步進電機控制升降臺的升降，測量光幕傳感器實時檢測水準與補液瓶液面同量氣管液面是否保持在同一高度，和步進電機協同工作實現雙液面的自動調平。雙向泵實現對氣液管路的自動化調節。旋轉葉輪采用渦輪驅動實現化學反應的自動化操作。單片機基于單片機控制技術實現測量系統的自動化控制。本發明作為一種高精度、自動化、便攜式的氧濃度檢測裝置，不僅提高了氧濃度檢測效率和環境適應性，減少測量過程中的人為誤差，而且進一步提高了銅氨法氧濃度檢測的精確度，具有重要的實際意義和應用價值。

【技術領域】

本發明涉及一種基于銅氨法的高精度、自動化氧濃度檢測儀及方法，屬于氣體濃度檢測技術領域。

【背景技術】

銅氨法是目前國際公認的氣體氧濃度測量金標準，現行相關國家標準中，均采用銅氨法對氣體中氧濃度進行標定。該方法采用純化學方法，測量結果與環境溫度、壓力無關，測量性能穩定可靠，適于高原低壓等特殊環境下的氧濃度檢測。然而，現有銅氨法測量裝置是全玻璃器皿，測量過程均為人工操作，程序繁瑣，主觀因素影響大，測量自動化程度低，便攜性差。針對大型制氧設備和特殊用途醫療設備原位、快速、精確的氧濃度測量的實際需求，特別是提升測量裝置在特殊環境下的適應性，需要在現有銅氨法測量原理的基礎上，進一步加強銅氨法氧濃度測量裝置的自動化、智能化和便攜性。

【發明內容】

本發明的目的是公開一種基于銅氨法的高精度、自動化氧濃度檢測裝置及方法，通過優化設計銅氨法測量裝置，并綜合采用電子技術、自動化控制技術、傳感器技術，提升銅氨法氧濃度測量裝置的測量精度、測量效率、便攜性和自動化程度。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種基于銅氨法的高精度、自動化氧濃度檢測儀，包括水準與補液瓶、量氣管、反應瓶和自動化控制系統；

所述的水準與補液瓶內部裝銅氨溶液，底部設置兩個接口，兩個接口上分別設置有第一閥門、第二閥門；第二閥門通過第一連接管連接反應瓶底部接口；第一閥門通過第二連接管連接三通活塞的B2端口，水準與補液瓶頂部設置第三連接管，第三連接管的一端伸入水準與補液瓶的液面以下，另一端連接三通活塞的B1端口，第三連接管上設置有雙向泵；三通活塞上端與量氣管連接，量氣管上端與四通活塞連接，四通活塞的A1、A2、A3端口上分別連接排氣管、第四連接管和測量管，第四連接管連接反應瓶頂部，反應瓶中裝有銅氨溶液和銅絲，反應瓶底部設置有旋轉葉輪；

所述的自動化控制系統包括控制器、升降裝置和液位采集裝置；所述的升降裝置驅動水準與補液瓶在豎直方向上運動，所述的液位采集裝置采集水準與補液瓶和量氣管內部液位高度，所述的控制器控制連接雙向泵、旋轉葉輪、液位采集裝置和升降裝置。

所述的升降裝置為步進電機，步進電機安裝在底座上，水準與補液瓶設置在第一工作臺上，步進電機驅動第一工作臺在豎直方向運動。

所述的液位采集裝置為測量光幕傳感器，第一測量光幕傳感器包括一組投光器和一組接收器，分別設置在量氣管兩側外壁上；第二測量光幕傳感器包括一組投光器和一組接收器，分別設置在水準與補液瓶兩側外壁上。測量光幕傳感器液面檢測精度不低于3mm。

所述的控制器為單片機，第一測量光幕傳感器、第二測量光幕傳感器的輸出信號經過外部信號調理電路后，輸入單片機；單片機配有鍵盤，鍵盤用于測量過程中控制信號的輸入和第二工作臺初始高度的輸入。

所述的量氣管由上端管、中部管和下端管組成，中部管的直徑大于上端管和下端管的直徑；上端管、中部管和下端管均設置有刻度。

所述的測量管的測量端水平放置，用于測量氧濃度高于99％的氣體，測量管的管徑為量氣管上端管徑的1/10～1/5。

所述的旋轉葉輪為渦輪結構。