[發明專利]基于集成氣液流道模塊的自動銅氨溶液測氧儀及測試方法

有效

• 申請號: 202210568965.5
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN115015476B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 張輝;晏娟婷;回朝妍;汪一帆;劉凱迪;劉倚宏
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;于春曉

本發明提供一種基于集成氣液流道模塊的自動銅氨溶液測氧儀及測試方法，屬于測氧儀技術領域。該測氧儀包括氣體測控與氣路集成模塊、氣體體積校準與測量模塊、液體測控與液路集成模塊和反應液補充模塊。氣體測控與氣路集成模塊安裝在氣體體積校準與測量模塊上方，液體測控與液路集成模塊安裝在氣體體積校準與測量模塊下方，反應液補充模塊安裝在液體測控與液體集成模塊下方。該銅氨溶液測氧儀通過測量集成模塊中氣壓、液位壓強以控制氣路、液路通斷，對稱放置結構相同的量氣管和平衡管。該銅氨溶液測氧儀能自動完成待測氣體的取氣、吸收和量氣，消除量氣管表面張力，避免漏氣漏液現象，實現高精度氧氣體積百分比濃度的測量。

技術領域

本發明涉及測氧儀技術領域，特別是指一種基于集成氣液流道模塊的自動銅氨溶液測氧儀及測試方法。

背景技術

銅氨溶液吸收法(以下簡稱銅氨法)是一種準確測量氧氣體積百分比濃度的化學分析方法。GB 8982-1998《醫用氧》、GB 8983-1998《航空呼吸用氧》和GB/T 3863-1995《工業用氧》中均規定，用深冷法制取的氣態氧和液態氧，用于呼吸、醫療、航空飛行、氣體火焰加工和其他工業需求時，必須采用銅氨法測定其氧含量。

銅氨法測氧裝置由量氣管、水準瓶、吸收管、液封瓶、三通活塞、連接管、毛細管和橡皮管組成。量氣管與水準瓶下端通過橡皮管連通，取氣時，降低水準瓶中液位高度使量氣管中液面位于零刻度線，獲得100mL待測氣體，抬高水準瓶使待測氣全部進入吸收瓶，振蕩吸收瓶，3分鐘后，通過抬高液封瓶使吸收瓶中反應剩余氣體回流至量氣管，再次調整水準瓶使其液面與量氣管中液面相平，此時量氣管中液位刻度顯示體積為待測氣中被吸收的氧氣體積。該方法操作繁瑣效率低、人眼讀數誤差大、密封不嚴易漏氣、表面張力影響大，具體表現如下：

(1)操作繁瑣

測量時，需要不斷抬高和降低水準瓶進行取氣和量氣；待測氣進入吸收瓶后，通過搖動吸收瓶使銅氨溶液與待測氣充分接觸進行反應；氧氣吸收完畢后，又通過抬高液封瓶使未反應氣體回流至量氣管。上述操作均伴隨不斷地順時針與逆時針轉動三通閥，要求操作人員思路清晰，小心謹慎，稍有失誤，整個測量過程即無效，甚至損壞毛細管、吸收瓶等玻璃配件。

(2)漏氣漏液

測量裝置各配件通過橡皮管連接，氣體受到擠壓時易經接口處外漏；搖動吸收瓶時，動作過大易拉扯橡皮管，使接口處松動，導致漏氣漏液；抬高或降低水準瓶時，因集中注意力觀察量氣管內液體刻度而忽視水準瓶內液位高度，常出現噴濺現象；轉動三通活塞時，順逆方向錯誤容易將待測氣重新引入量氣管中，造成未吸收氣體與待測氣發生摻混，測試失敗。

(3)人眼讀數

取待測氣與測量終了剩余氣體時，需要將量氣管內液面與水準瓶內液面調整至同一水平面，再讀取量氣管內的刻度，人眼對于兩個液面水平的判斷標準差別較大，產生主觀隨機誤差。

(4)表面張力

液體具有表面張力，管徑越小，表面張力越大。待測氣中氧氣含量越高，未吸收氣體越少，氧氣吸收完畢時，未吸收氣體被壓縮在管徑較細的管段，當量氣管內液面與水準瓶內液面相同時，因水準瓶與大氣相通，此時未吸收氣體受到大氣壓與銅氨溶液表面張力的合力作用，未吸收氣壓大于大氣壓強，換算為標準大氣壓后，這部分氣體的體積大于刻度讀出的剩余體積，換言之，實際吸收的氧氣體積小于刻度表征的體積，因此，氧氣體積百分比濃度實際值小于測量值，由此產生該種測量方法的系統誤差。