CN103616481A

CN103616481A - 溶解氧传感器的标定方法及装置

Info

Publication number: CN103616481A
Application number: CN201310637434.8A
Authority: CN
Inventors: 李学胜; 卢欣春; 王军涛; 刘冠军; 苑宝玉; 袁颖华; 魏韶辉; 赵舒迪; 罗勇钢
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Nanjing NARI Group Corp; State Grid Electric Power Research Institute
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Nari Technology Co Ltd; State Grid Electric Power Research Institute
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: CN103616481B

Abstract

本发明公开了一种溶解氧传感器的标定方法及装置，标定精度高，结构简单，操作方便，采用组合气体（N₂和O₂的混合气体）标定代替溶液标定，解决溶液中氧浓度不稳定对测量误差的影响，通过按设计配比配制的组合气体，获得精度较高的不同氧浓度，简化了溶液中不同氧浓度的配比过程，提高了氧浓度的精度，节省了标定时间，采用的组合气体是N₂和O₂的混合气，扩散到空气中不会造成大气的污染，同时，标定过程不需要任何化学试剂，避免了对人体的伤害和对被测液的二次污染，整套溶解氧传感器装置只需要一套密闭容器，和配制好的几种不同浓度的混合气体，使标准装置更简洁，操作更方便，具有良好的应用前景。

Description

溶解氧传感器的标定方法及装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种溶解氧传感器的标定方法及装置。

背景技术

传统的溶解氧传感器，一般使用两点标定，即零点标定和满量程标定，其标定液及标定方法分别为：将过量的Na₂SO₃溶于蒸馏水中，经过充分搅拌，使Na₂SO₃将溶液中的氧吸收殆尽，得到无氧水溶液，测定仪器的零点误差；在（25±0.5）℃时，将空气通入蒸馏水并使其中的溶解氧浓度达到饱和后，再静置一段时间使溶解氧达到稳定，然后测定仪器的量程误差，量程测量时需要对溶液进行不停的搅拌，防止与膜接触的瞬间将该部位溶液中的溶解氧消耗，影响测量误差，整个过程大概需要30分钟，时间较长，而且零点标定需要化学试剂Na₂SO₃，对眼睛、皮肤、粘膜有刺激作用，且标定产生废液，宜对环境造成污染，满量程标定时，为了达到氧饱和且浓度稳定，要通足够长时间的空气并需静置一定时间，故标定耗时长，标定效率低，最重要的是这种标定方法无法对测量仪器范围内的其他点进行精度验证；

另外，有些文献中报道过另一种试验方法，先分别制定饱和的N₂溶液和饱和O₂溶液，通过调节蠕动泵的流速，再将其按不同的比例混合，得到不同溶液中氧的浓度，从而达到对溶解氧传感器性能检定的目的，两种饱和的N₂溶液和饱和O₂溶液的配置时间长、稳定性差，且受蠕动泵精度的影响，溶解氧浓度很难达到仪器精度要求。

而且，上述的两种标定方法结够复杂，操作繁琐，水溶液中氧浓度不宜达到稳定。

发明内容

本发明所解决的技术问题是克服现有技术的溶解氧传感器的标定方法，精度低，结够复杂，操作繁琐，水溶液中氧浓度不宜达到稳定。本发明的溶解氧传感器的标定方法及装置，标定精度高，结构简单，操作方便，标定过程不需要任何化学试剂，避免了对人体的伤害和对被测液的二次污染。整套装置只需要一套密闭容器，和配制好的几种不同浓度的混合气体，使标准装置更简洁，操作更方便。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种溶解氧传感器的标定方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），将溶解氧传感器的测量范围进行档位划分；

步骤（2），根据档位划分后的溶解氧传感器的测量范围，分别配比对应浓度的混合气体分装在各组合气体瓶中，所述混合气体为氮、氧组合气体；

步骤（3），在溶解氧传感器内集成温度传感器，测值进行温度补偿；

步骤（4），选择对应的组合气体瓶，对溶解氧传感器的对应档位进行标定；

步骤（5），更换不同配比浓度的混合气体对应的组合气体瓶，重复步骤（4）的标定，直到溶解氧传感器的测量范围内所有档位均标定完成。

前述的溶解氧传感器的标定方法，其特征在于：步骤（1）溶解氧传感器根据测量范围等比例划分6个档位。

前述的溶解氧传感器的标定方法，其特征在于：步骤（4）选择对应的组合气体瓶，对溶解氧传感器的对应档位进行标定的方法，包括以下步骤，

（1）开启组合气体瓶的减压阀，将组合气体瓶内的气体注入密封罐，并观察组合气体瓶的压力表，使气压维持在5~8个Mpa；

（2）溶解氧传感器、标准温度计分别把密封罐的实测数据传给上位机，上位机通过软件实时显示所接受的数据，供操作人员观察、记录；

（3）注入气体，直到密封罐内的气体浓度与组合气体瓶中气体浓度相同，且稳定后，操作人员记录溶解氧传感器的温度值、氧浓度值，记录标准温度计的温度值，记录组合气体瓶的氧气浓度值，将记录的数据录入标定的表格。

基于溶解氧传感器的标定方法的装置，其特征在于：包括多组组合气体瓶，各组合气体瓶内装有不同配比的氮、氧组合气体，各组合气体瓶上安装有气压表和减压阀，减压阀的一端通过输气管与密封罐相连接，所述密封罐内安装有溶解氧传感器和标准温度计，所述溶解氧传感器和标准温度计分别通过数据传输线与上位机相连接。

前述的溶解氧传感器的标定装置，其特征在于：所述组合气体瓶的数量与溶解氧传感器的档位数量一致。

前述的溶解氧传感器的标定装置，其特征在于：所述密封罐上设有两个球阀，一个球阀通过输气管与减压阀相连接，另一个球阀用于排放混合气体。

前述的溶解氧传感器的标定装置，其特征在于：所述密封罐与数据传输线的连接处采用锥形圈密封。

前述的溶解氧传感器的标定装置，其特征在于：所述溶解氧传感器和标准温度计与密封罐的连接处采用橡胶垫密封。

本发明的有益效果是：本发明的溶解氧传感器的标定方法及装置，标定精度高，结构简单，操作方便，采用组合气体（N₂和O₂的混合气体）标定代替溶液标定，解决溶液中氧浓度不稳定对测量误差的影响，通过按设计配比配制的组合气体，获得精度较高的不同氧浓度，简化了溶液中不同氧浓度的配比过程，提高了氧浓度的精度，节省了标定时间，采用的组合气体是N₂和O₂的混合气，扩散到空气中不会造成大气的污染，同时，标定过程不需要任何化学试剂，避免了对人体的伤害和对被测液的二次污染，整套溶解氧传感器装置只需要一套密闭容器，和配制好的几种不同浓度的混合气体，使标准装置更简洁，操作更方便，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的溶解氧传感器的标定装置的结构图。

附图中的标记如下：

1：组合气体瓶；2：气压表；3：减压阀；4：数据传输线；5：上位机；6：输气管；7：密封罐；8：球阀。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明的溶解氧传感器的标定方法，标定精度高，结构简单，操作方便，采用组合气体（N₂和O₂的混合气体）标定代替溶液标定，可以解决溶液中氧浓度不稳定对测量误差的影响。通过采购按设计配比配制的组合气体，可以获得精度较高的不同氧浓度，简化了溶液中不同氧浓度的配比过程，提高了氧浓度的精度，节省了标定时间,采用的组合气体是N₂和O₂的混合气体，扩散到空气中不会造成大气的污染，同时，标定过程不需要任何化学试剂，避免了对人体的伤害和对被测液的二次污染，具体包括以下步骤，

步骤（1），将溶解氧传感器的测量范围进行档位划分，根据测量范围等比例划分6个档位；

步骤（3），在溶解氧传感器内集成温度传感器，测值进行温度补偿，温度补偿原理举例说明，

根据空气中氧浓度为20.9%，而不同温度下水中饱和氧浓度参照JJG291-2008附录C，可将配置组合气体的氧浓度转化为水中氧浓度，方法为，

首先，假设配置组合气体的浓度为10%；

在25℃，查JJG291-2008附录C可知水中饱和氧浓度为8.25mg/L，

氧含量为10%的组合气体的氧浓度，相当于25℃时，水中的氧浓度为，10%*8.25/20.9%=3.95mg/L；当温度不同时，查JJG291-2008附录C可知，水中饱和氧浓度就不同，同样为10%的组合气体的氧浓度，转化为水中氧浓度就不同；假设20℃时，查JJG291-2008附录C可知水中饱和氧浓度为9.08mg/L，而此时的氧含量为10%的组合气体的氧浓度，相当于20℃时，水中的氧浓度为：10%*9.08/20.9%=4.34mg/L；

即可建立组合气体中氧浓度与水中氧浓度之间的关系，提高标定精度高；

步骤（4），选择对应的组合气体瓶，对溶解氧传感器的对应档位进行标定，在温度补偿时，包括以下步骤，

（1）开启组合气体瓶的减压阀，将组合气体瓶内的气体注入密封罐，并观察组合气体瓶的压力表，使气压维持在5~8个Mpa，气压不宜过大或过小，过大的高压气体会使溶解氧传感器与密封罐产生碰撞，容易导致传感器损坏，并且高压气体与减压阀摩擦产生的噪声对操作人员也有一定伤害；过小的气压无法彻底将密封罐内残留气体排出，并且容易造成大气回流到密封罐内，影响标定精度；

（3）注入气体，直到密封罐内的气体浓度与组合气体瓶中气体浓度相同，且稳定后，此过程大概为密封罐注入混合气体30秒后，密封罐内的气体浓度与组合气体瓶中气体浓度基本相同，60秒后溶解氧传感器的测量值稳定，待测值稳定后，操作人员记录溶解氧传感器的温度值、氧浓度值，记录标准温度计的温度值，记录氧、氮组合气体瓶1的氧气浓度值，将记录的数据录入标定表格；

如图1所示，基于溶解氧传感器的标定方法的装置，包括多组组合气体瓶1，各组合气体瓶1内装有不同配比的氮、氧组合气体，各组合气体瓶1上安装有气压表2和减压阀3，减压阀3的一端通过输气管6与密封罐7相连接，密封罐7内安装有溶解氧传感器和标准温度计，溶解氧传感器和标准温度计分别通过数据传输线4与上位机相连接。

所述组合气体瓶1的数量与溶解氧传感器的档位数量一致，为6个。

所述密封罐上1设有两个球阀8，一个球阀8通过输气管6与减压阀3相连接，另一个球阀8用于排放混合气体，球阀8方便混合气体的排放与密封；

所述密封罐7与数据传输线4的连接处采用锥形圈密封；所述溶解氧传感器和标准温度计与密封罐7的连接处采用橡胶垫密封，提高密封性，增加标定的精确性。

本发明的溶解氧传感器的标定装置的标定过程如下：

溶解氧传感器的测量范围分为6档(可根据不同要求进行档位划分)，不同配比浓度的混合气体分装在不同组合气体瓶1中，根据标定的测值不同更换不同浓度的组合气体瓶1，由于溶解氧受温度的影响较大，测值需进行温度补偿，因此溶解氧传感器内部集成了温度传感器，所以在标定时需要标准温度计进行比测，为提高标定精度，溶解氧传感器与标准温度计共同装入密封罐7中，为保证气密性，密封罐各个连接处均采用橡胶垫密封，溶解氧传感器与标准温度计分别通过数据传输线4与上位机5相连，数据传输线与密封罐连接处采用锥形圈密封，组合气体瓶1上装有气压表2与减压阀3，组合气体通过输气管道9进入密封罐7，密封罐7壳体上装有两个球阀8，以实现密封罐7与外界的气体进行交换；

标定时，根据不同氧浓度选定不同的组合气体瓶1，开启减压阀3，组合气体瓶1中的气体便通过输气管6注入密封罐7中(注:在注入气体的过程中要保证密封罐7的上、下两个球阀同时打开)，在注入过程中观察气压表2，使气压维持在5~8个Mpa，这里的气压不宜过大或过小，过大的高压气体会使溶解氧传感器与密封罐7产生碰撞，容易导致传感器损坏，并且高压气体与减压阀3摩擦产生的噪声对操作人员也有一定伤害；过小的气压无法彻底将密封罐内残留气体排出，并且容易造成大气回流到密封罐7内，影响标定精度。溶解氧传感器、标准温度计分别通过数据传输线4把实测数据传给上位机5，上位机5通过软件实时显示所传数据，供操作人员观察、记录；注入气体30秒后，密封罐7内的气体浓度与氧、氮组合气体瓶1中气体浓度基本相同；60秒后溶解氧传感器的测量值稳定。待测值稳定后，操作人员记录溶解氧传感器的温度值、氧浓度值，记录标准温度计的温度值，记录氧、氮组合气体瓶1的氧气浓度值。将记录的数据录入标定表格，关闭减压阀3，更换不同配比浓度的氧、氮组合气体瓶1，重复上述标定操作，直至溶解氧传感器的所有档位均标定完成。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.溶解氧传感器的标定方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），将溶解氧传感器的测量范围进行档位划分；

2.根据权利要求1所述的溶解氧传感器的标定方法，其特征在于：步骤（1）溶解氧传感器根据测量范围等比例划分6个档位。

3.根据权利要求1所述的溶解氧传感器的标定方法，其特征在于：步骤（4）选择对应的组合气体瓶，对溶解氧传感器的对应档位进行标定的方法，包括以下步骤，

4.基于溶解氧传感器的标定方法的装置，其特征在于：包括多组组合气体瓶，各组合气体瓶内装有不同配比的氮、氧组合气体，各组合气体瓶上安装有气压表和减压阀，减压阀的一端通过输气管与密封罐相连接，所述密封罐内安装有溶解氧传感器和标准温度计，所述溶解氧传感器和标准温度计分别通过数据传输线与上位机相连接。

5.根据权利要求4所述的溶解氧传感器的标定装置，其特征在于：所述组合气体瓶的数量与溶解氧传感器的档位数量一致。

6.根据权利要求4所述的溶解氧传感器的标定装置，其特征在于：所述密封罐上设有两个球阀，一个球阀通过输气管与减压阀相连接，另一个球阀用于排放混合气体。

7.根据权利要求4所述的溶解氧传感器的标定装置，其特征在于：所述密封罐与数据传输线的连接处采用锥形圈密封。

8.根据权利要求4所述的溶解氧传感器的标定装置，其特征在于：所述溶解氧传感器和标准温度计与密封罐的连接处采用橡胶垫密封。