CN104374879B - 一种氧传感器标定方法及在线标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种氧传感器标定方法，以密闭空间内氧含量的变化值为理论值，以与密闭空间相连的氧传感器的读数为测量值，将测量值与理论值对比从而完成氧传感器的标定。本发明还提供一种氧传感器在线标定装置。本发明提出一种新的标定方法，不需要将传感器移出，也不需要借助其他检定仪器和标气，仅以传感器自身读数即可进行标定，从而不受条件限制，减少仪器维护成本，并实现了随时随地都可以进行标定，简化条件，方便实施。

Description

一种氧传感器标定方法及在线标定装置

技术领域

本发明涉及氧分分析领域，尤其涉及一种氧传感器在线标定方法及标定装置。

背景技术

气体中氧含量检测用传感器广泛应用于锂电、核能、医学等行业，这些领域常常涉及到一些对氧气极其敏感的工艺步骤，需要在一个密闭空间中营造无氧环境或将氧气含量限定在一个较小的范围内，因此对氧气含量范围有很高要求，对氧传感器的精度也相应地提出了很高要求。

固定在仪器上的氧传感器常常需要标定，以确保其精确性，保证正常使用。但现在对氧传感器的标定，常常需要将传感器从仪器中取出再用标气来进行比对检测，然后再将氧传感仪安装回去，或者在标定时将氧传感器两头接上标气，这样不仅费时麻烦，而且有可能在拆卸和安装时影响传感器的精度，或者造成损坏。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种氧传感器标定方法及在线标定装置，实现氧传感器的在线标定，简单方便，快速便捷。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种氧传感器标定方法，以密闭空间内氧含量的变化值为理论值，以与密闭空间相连的氧传感器的读数为测量值，将测量值与理论值对比从而完成氧传感器的标定。

其中，将已知体积的参比样注入已知体积密闭空间中，密闭空间中的氧含量变化用公式计算得出，即是理论值；氧传感器上的读数为测量值；将理论值与测量值相比较，即可完成对氧传感器的标定。

其中，所述公式是ΔCt＝Cs×Vs/Vg；

ΔCt是氧气含量变化的理论值；

Cs是参比样中氧气含量；

Vs是注入的参比样量；

Vg是密闭空间的体积。

所述参比样是空气，或任何氧气含量已知的气体。

本发明还提供一种氧传感器在线标定装置，用于向密闭空间中单次或多次注入定量参比样，所述氧传感器在线标定装置设有进样口和出样口，所述出样口与所述密闭空间密封连接，所述氧传感器在线标定装置还包括：

参比样存储室，与所述进样口连接，用于提取及储存定量的参比样；

参比样转运装置，用于将所述参比样存储室中的定量参比样转运到所述密闭空间中。

本发明的一种实施方式是，所述参比样转运装置包括：

注样器活塞，包括活塞杆和设置于活塞杆上的两个活塞盘，所述两个活塞盘与参比样存储室内壁密封匹配，所述两个活塞盘及参比样存储室内壁组成定量参比样的提取和存储空间；

参比样转运室，一端开口作为出样口设置于密闭空间中，另一端与所述参比样存储室串联或一体成型，其内壁尺寸与所述两个活塞盘密封匹配，所述参比样转运室的长度大于或等于两个活塞盘之间的距离。

所述参比样存储室还连接有参比样进口阀门和参比样出口阀门。

也可视需要配置驱动装置，用于推动注样器活塞移动以转运所述存储空间中的参比样。

本发明的另一种实施方式是，所述参比样转运装置包括：注样器活塞，包括活塞杆和设置于活塞杆上的活塞盘，所述活塞盘与参比样存储室内壁密封匹配，所述活塞盘及参比样存储室内壁组成定量参比样的提取和存储空间；

所述参比样存储室的另一端与所述出样口连接，所述进样口和出样口均设置有单向阀门，当活塞盘位于参比样存储室底部或由出样口端向参比样存储室底部移动时，进样口单向阀门开启，同时出样口单向阀门关闭；当活塞盘由参比样存储室底部向出样口移动时，进样口单向阀门关闭，同时出样口单向阀门开启。

也可视需要配置驱动装置，用于推动注样器活塞移动以转运所述存储空间中的参比样。

本发明的另一种实施方式是，所述参比样储存室包括参比样定量器42、参比样入口45、前级三通阀门41、参比样出口46、后级三通阀门43；所述前级三通阀门出口与所述参比样定量器一端连通，所述参比样定量器的另一端与所述后级三通阀门进口连通，所述后级三通阀门的一个出口与密闭空间的入口阀门连通，所述后级三通阀门的另一个出口与参比样出口连通所述前级三通阀门的一个入口与参比样入口连通；

所述参比样转运装置包括惰性气体泵站441和惰性气体入口44，所述惰性气体入口与所述前级三通阀门的另一个入口连接；

所述密闭空间的入口设置有阀门48。

当氧传感器需要标定时，控制前级三通阀门41的参比样入口45打开，惰性气体入口44关闭，控制后级三通阀门43的参比样出口46打开，连通密闭空间的阀门48关闭，让参比样充满参比样定量器42；然后控制前级三通阀门41的参比样入口45关闭，惰性气体入口44打开，控制后级三通阀门43的参比样出口46关闭，连通密闭空间的阀门48打开，让参比样进入密闭空间1，完成一次进样；进样可以多次；参比样定量器42规格大小可以多种，多种规格可以同时使用满足不同进样精度需求。

本发明所述氧传感器在线标定装置安装在手套箱上，以测定手套箱箱体内的氧气含量。

本发明还提供了一种手套箱，所述手套箱安装有如前所述的氧传感器标定装置。

除氧气传感器的标定外，本发明还可用作其他气体的传感器在线标定，原理和装置都相同。

与现有技术相比，本发明取得了如下的有益效果：

1、本发明提出一种新的标定方法，不需要将传感器移出，也不需要借助其他检定仪器，仅以传感器自身读数即可进行标定，从而不受条件限制，减少仪器维护成本。

2、本发明很方便地实现了氧传感器的在线标定，不需要使用标定仪器。因为在固定位置中，空气中氧含量是固定的，因此在使用空气为标气的情况下，也不需要使用其他标气，从而实现了随时随地都可以进行标定，简化条件，方便实施。

附图说明

图1a是实施例1氧传感器在线标定装置关闭时的结构示意图，图1b是实施例1氧传感器在线标定装置开启时的结构示意；其中，1是密闭空间；21是参比样存储室；22是出样口；23是进样口；51是活塞杆；521和531是两个活塞盘；522和532是两个活塞盘上的密封圈；6是气缸。

图2a是实施例2关闭时的结构示意图，图2b是实施例2开启时的结构示意图；其中，1是待测的密闭空间，23是参比样存储室，52和53是两个活塞盘，71是参比样进口阀门，72是参比样出口阀门。

图3a是实施例3氧传感器在线标定装置关闭时的结构示意图，图3b是氧传感器在线标定装置开启时的结构示意图；其中，1是密闭空间；21是活塞盘；22是出样口单向阀门；23是参比样存储室；24是活塞杆；25是参比样进样口；26是进样口单向阀门。

图4是实施例4的结构示意图；其中，1是密闭空间；41是前级三通阀门；42是参比样定量器；43是后级三通阀门；44是惰性气体入口；45是参比样入口；46是参比样出口；47是后级三通阀门通向密闭空间阀门之间的出口；48是密闭空间入口阀门。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1，

下面举例说明以空气为标气时的一种氧传感器标定装置。所述氧传感器标定装置关闭时的结构示意图如图1a所示，包括参比样存储室21、出样口22、进样口23、活塞杆51、两个活塞盘521和531、两个活塞盘上的密封圈522和532、气缸6。其中，两个活塞盘521、531与参比样存储室21之间组成一定的体积空间；两个活塞盘装有密封圈522和532，起到密封作用，用于封存一定体积量的气体；气缸6控制活塞杆51在参比样存储室21内移动，实现开启和关闭。

将实施例1的氧传感器标定装置安装到手套箱上，然后对同样安装在手套箱上的氧传感器进行标定。

如图1a，气缸6没有通气时，处于关闭状态，参比样存储室21与空气相连通，与手套箱箱体内部隔绝；通气使气缸6开启，推动活塞杆51在参比样存储室21内向上移动至开启最大状态，如图1b，此时参比样存储室21与手套箱相连通，与空气相隔绝，这样一定量的空气，即氧气参比样就被从进样口经出样口引入到手套箱内，完成一次进样。可以反复进样，进样次数n。

手套箱体积Vg可经计算得到，参比样即空气中氧气含量Cs已知，参比样存储室21内部的体积空间Vs是个固定值，所以引入空气形成的氧气含量理论上升量ΔCt可以计算得出：

ΔCt＝Cs×Vs/Vg

ΔCt是氧气含量变化的理论值；

Cs是空气中氧气含量；

Vs是注入的空气量；

Vg是密闭空间的体积，此处是手套箱箱体内的体积。

同时记录手套箱上的氧传感器在引入空气前后的数据，计算氧传感器上读数的变化量ΔCo，然后比较理论上升量ΔCt与氧传感器上变化量ΔCo是否一致，如果两数据一致说明氧传感器是准确的，如果相差较大说明氧传感器出现问题。

为了提高标定的准确性，还可以注入不同体积空气进行多点标定，或者进行反复多次标定。

气缸是驱动活塞杆移动的装置，也可以采用其他方式进行驱动，如手动、电动。

密封圈也可采用其他方式代替。

实施例2

作为实施例1的另一种方式，所述氧传感器标定装置的参比样存储室还连接有参比样进口阀门71和参比样出口阀门72。

当氧传感器需要标定时，参比样进口阀门71打开，参比样出口阀门72关闭，让参比样充满参比样存储室；活塞杆51向上移动，将参比样推入密闭空间如手套箱箱体中；然后参比样进口阀门关闭，参比样出口阀门打开，完成一次进样；进样可以多次。

实施例3

一种氧传感器在线标定装置，包括参比样储存室和参比样转运装置，结构如图2a和图2b所示。图2a是装置关闭时的状态，图2b是装置开启时的状态。

注样器活塞，包括活塞杆24和设置于活塞杆上的活塞盘21，活塞盘21与参比样储存室23内壁密封匹配，活塞盘21及参比样储存室23内壁组成定量参比样的提取和存储空间；

参比样存储室23的另一端与出样口连接，进样口25和出样口均设置有单向阀门，进样口25一端连接参比样气体源，如标气，另一端连接单向阀门26；当活塞盘21位于参比样存储室底部或由出样口端向参比样存储室底部移动时，进样口单向阀门26开启，同时出样口单向阀门22关闭；当活塞盘21由参比样存储室底部向出样口移动时，进样口单向阀门26关闭，同时出样口单向阀门22开启，完成一次进样。

还可根据需要配置驱动装置，用于推动注样器活塞移动以转运参比样存储空间中的定量参比样。

同样的，密闭空间的体积Vg可经计算得到，参比样中氧气含量Cs已知，参比样存储室23内部的体积空间Vs是个固定值，所以引入参比样形成的氧气含量理论上升量ΔCt可以计算得出：

ΔCt＝Cs×Vs/Vg

ΔCt是氧气含量变化的理论值；

Cs是参比样中氧气含量；

Vs是注入的参比样量；

Vg是密闭空间的体积。

同时记录密闭空间上的氧传感器在引入参比样前后的数据，计算氧传感器上读数的变化量ΔCo，然后比较理论上升量ΔCt与氧传感器上变化量ΔCo是否一致，如果两数据一致说明氧传感器是准确的，如果相差较大说明氧传感器出现问题。

为了提高标定的准确性，还可以注入不同体积参比样品进行多点标定，或者进行反复多次标定。

实施例4

一种氧传感器在线标定装置，包括参比样存储室和参比样转运装置。

参比样存储室包括参比样定量器42、参比样入口45、前级三通阀门41、参比样出口46、后级三通阀门43，前级三通阀门出口与参比样定量器一端连通，参比样定量器的另一端与后级三通阀门进口连通，后级三通阀门的一个出口与密闭空间1的入口阀门连通，后级三通阀门的另一个出口与参比样出口46连通，前级三通阀门的一个入口与参比样入口45连通，前级三通阀门的另一个入口与惰性气体入口44连通；

参比样转运装置包括惰性气体泵站441和惰性气体入口44，惰性气体入口44与前级三通阀门的另一个入口连接；

密闭空间的入口设置有阀门48。

当氧传感器需要标定时，控制前级三通阀门41的参比样入口45打开，惰性气体入口44关闭，控制后级三通阀门43的参比样出口46打开，连通密闭空间的阀门48关闭，让参比样充满参比样定量器42；然后控制前级三通阀门41的参比样入口45关闭，惰性气体入口44打开，控制后级三通阀门43的参比样出口46关闭，连通密闭空间的阀门48打开，让参比样进入密闭空间1，完成一次进样；进样可以多次；参比样定量器42规格大小可以多种，多种规格可以同时使用满足不同进样精度需求。

同样的，密闭空间的体积Vg可经计算得到，参比氧气样即参比样中氧气含量Cs已知，参比样定量器42内部的体积空间Vs是个固定值，所以引入参比样形成的氧气含量理论上升量ΔCt可以计算得出：

ΔCt＝Cs×Vs/Vg

同时记录密闭空间上的氧传感器在引入参比样前后的数据，计算氧传感器上读数的变化量ΔCo，然后比较理论上升量ΔCt与氧传感器上变化量ΔCo是否一致，如果两数据一致说明氧传感器是准确的，如果相差较大说明氧传感器出现问题。

本发明提供了一种氧传感器标定装置，能够很方便地实现氧传感器的在线标定，不需要使用标定仪器。因为在固定位置中，空气中氧含量是固定的，因此在使用空气为标气的情况下，也不需要使用其他标气，从而实现了随时随地都可以进行标定，简化条件，方便实施。

本发明还可用作其他气体的传感器在线标定，原理和装置都相同。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种氧传感器标定方法，其特征在于，所述氧传感器标定方法是以密闭空间内氧含量的变化值为理论值，以与密闭空间相连的氧传感器的读数为测量值，将测量值与理论值对比从而完成氧传感器的标定；

即：将已知体积的参比样注入已知体积密闭空间中，密闭空间中的氧含量变化用公式计算得出，即是理论值；氧传感器上的读数为测量值；将理论值与测量值相比较，即可完成对氧传感器的标定；所述公式是ΔCt=Cs×Vs/Vg；

其中，ΔCt是氧气含量变化的理论值；

Cs是参比样中氧气含量；

Vs是注入的参比样量；

Vg是密闭空间的体积；所述参比样是空气，或其他任何氧气含量已知的气体。

2.一种氧传感器在线标定装置，用于向密闭空间中单次或多次注入定量参比样，所述氧传感器在线标定装置设有进样口和出样口，所述出样口与所述密闭空间密封连接，所述氧传感器在线标定装置还包括：

参比样存储室，与所述进样口连接，用于提取及储存定量的参比样；

参比样转运装置，用于将所述参比样存储室中的定量参比样转运到所述密闭空间中；

所述参比样存储室包括参比样定量器、参比样入口、前级三通阀门、参比样出口、后级三通阀门；所述前级三通阀门出口与所述参比样定量器一端连通，所述参比样定量器的另一端与所述后级三通阀门进口连通，所述后级三通阀的一个出口与密闭空间的入口阀门连通，所述后级三通阀门的另一个出口与参比样出口连通，所述前级三通阀门的一个入口与参比样入口连通；

所述参比样转运装置包括惰性气体泵站和惰性气体入口，所述惰性气体入口与所述前级三通阀门的另一个入口连接；

所述密闭空间的入口设置有阀门。