[發明專利]氧化鋯測氧探頭回氧速率修正系統

有效

• 申請號: 202010956409.6
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112255294B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 郭聳;周筠;劉洪勝;王梓;李斌
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N27/409
• 分類號: G01N27/409;G01N27/416
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 趙毅

1.一種氧化鋯測氧探頭回氧速率修正系統，其特征在于，包括供氣系統（1）、氣路系統（2）、氣體流量控制系統（3）、混氣試驗裝置（4）、連接噴嘴與探頭的半密封不銹鋼罐體（5）、氧化鋯測氧探頭（6）、精密升降臺（7）、氧量分析儀（8）、掃氣系統（9）、數值模擬計算軟件；所述供氣系統（1）通過不銹鋼卡套二通分別將氧氣、氮氣與氣路系統（2）進行連接，所述氣體流量控制系統（3）與混氣試驗裝置（4）和氣路系統（2）相連，通過混氣試驗裝置（4）混合均勻的氣體經過連接噴嘴與探頭的半密封不銹鋼罐體（5）傳至氧化鋯測氧探頭（6），所述氧化鋯測氧探頭（6）利用精密升降臺（7）進行固定，所述氧量分析儀（8）產生標氣與氧化鋯測氧探頭相連，對氧化鋯測氧探頭（6）的檢測電信號進行分析，所述掃氣系統（9）在氧量分析儀（8）輸出數值降低并穩定后開始清掃，直至氧濃度數值恢復常壓中大氣氧濃度值停止工作，采集最低氧濃度與大氣氧濃度間的變化數據，所述數值模擬計算軟件，將所得到的數據進行最小二乘多項式擬合，計算擬合得到的極限回氧速率。

2.根據權利要求1所述的氧化鋯測氧探頭回氧速率修正系統，其特征在于，所述供氣系統（1）同時供給氮氣和氧氣通過氣路系統（2）通往氣體流量控制系統（3），按照電子皂膜流量計在不同孔徑噴嘴以及不同壓力下的流量校驗結果，利用數值模擬確定不同實驗比例氧濃度下的氮氧供氣流量比。

3.根據權利要求1或2所述的氧化鋯測氧探頭回氧速率修正系統，其特征在于，所述氣體流量控制系統（3）利用數顯壓力表、減壓閥以及限流噴嘴，通過控制氣體來流壓力實現對氣體流量的穩定控制。

4.根據權利要求1所述的氧化鋯測氧探頭回氧速率修正系統，其特征在于，所述混氣試驗裝置（4）利用CFD數值模擬，通過確定進出口壓力環境，調節邊界條件，計算噴嘴出口最佳距離，實現最佳混氣狀態。

5.根據權利要求1所述的氧化鋯測氧探頭回氧速率修正系統，其特征在于，所述不銹鋼半密封罐體（5）上方有螺紋通孔與混氣試驗裝置（4）相連、有不銹鋼卡套二通與掃氣系統（9）相連，下方邊緣處留有兩處通孔保證罐內泄壓條件。

6.根據權利要求1所述的氧化鋯測氧探頭回氧速率修正系統，其特征在于，所述氧化鋯測氧探頭（6）與氧量分析儀（8）氣管相連，氧化鋯測氧探頭（6）檢測的氣體與氧量分析儀（8）產生的標氣在氧化鋯高溫狀態下兩端形成電勢差，使氧量分析儀（8）處理信號并輸出氧濃度數據。

7.根據權利要求1所述的氧化鋯測氧探頭回氧速率修正系統，其特征在于，所述精密升降臺（7）可通過旋轉螺紋實現上下前后移動。

8.根據權利要求1所述的氧化鋯測氧探頭回氧速率修正系統，其特征在于，所述掃氣系統（9）與半密封不銹鋼罐體（5）氣管相連，掃氣風速為達10m/s，氣體性質為空氣，掃氣系統（9）在氧量分析儀（8）輸出數值降低至設定的氮氧比并穩定后再開始清掃，當氧濃度數值恢復常壓中大氣氧濃度值停止運行。

9.根據權利要求1所述的氧化鋯測氧探頭回氧速率修正系統，其特征在于，所述數值模擬計算軟件利用固體與氣體接觸的最小二乘規律，通過數值計算軟件進行多項式階數擬合，得到不同最低氧濃度下氧化鋯測氧探頭的儀器回氧曲線，實驗值與儀器極限回氧速率的差值即為氧濃度真值。

10.根據權利要求1或9所述的氧化鋯測氧探頭回氧速率修正系統，其特征在于，數值模擬計算軟件為matlab軟件。