CN111999367A - 气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法 - Google Patents

气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，属于气体检测仪寿命测算技术领域，利用气体检测仪对现场环境中的气体进行检测，而其中气体检测仪上的电化学传感器在现场与被检测气体反应检测出的浓度大小和时间长短的累加统计，电化学传感器内部的电解物质与被检测气体之间发生化学反应产生电流输出至变送器。本发明中，通过利用质量浓度表示法和提及浓度表示法，即检测出一定质量的被检测物质，必然消耗掉传感器内一定质量的电解物质，因此只要统计出传感器在现场累计检测出多少质量被检测物质就可以计算出传感器大致消耗了多少电解物质，还剩余多少电解物质以及相应的剩余寿命还有多少。

Description

气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法
技术领域
本发明属于气体检测仪寿命测算技术领域，尤其涉及气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法。
背景技术
气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具，其中包括:便携式气体检测仪、手持式气体检测仪、固定式气体检测仪、在线式气体检测仪等。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类，气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。
现有气体检测仪在实际应用中寿命会逐渐缩短，为了让气体检测仪能够在长时间使用的过程中不会因为寿命耗尽而停止工作，避免对工作造成影响的情况，本方案提出了气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决气体检测仪能够在长时间使用的过程中不会因为寿命耗尽而停止工作，避免对工作造成影响的情况的问题，而提出的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，包括以下步骤：
S1、利用气体检测仪对现场环境中的气体进行检测，而其中气体检测仪上的电化学传感器在现场与被检测气体反应检测出的浓度大小和时间长短的累加统计；
S2、电化学传感器内部的电解物质与被检测气体之间发生化学反应产生电流输出至变送器，并计算出传感器中电解物质的剩余量并反应出来；
S3、变送器基于接收电流的强弱形成电流信号，从而确定电流信号数值相对应的气体浓度值。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述气体检测仪对环境大气中污染物浓度的表示方法有两种，分别为质量浓度表示法和提及浓度表示法。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述质量浓度表示法：每立方米空气中所含污染物的质量数，即mg/m3，体积浓度表示法：一百万体积的空气中所含污染物的体积数，即ppm。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述M是指气态物质的分子量，如SO2分子量64、NO2分子量46、CO分子量28等。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述各种类型气体检测仪电化学传感器中相应的电解物质与被检测污染物质均存在着不同而稳定的反应关系，如1:1或1:2、1:0.15、1：n不等。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述变送器结构中，其主要元器件是分别集中在二块线路板上。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述电化学传感器工作寿命的长短主要取决于传感器内部电解物质在现场与被检测电化学气体发生反应的累计时间长短和被检测气体浓度的大小。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述电化学传感器中的电解物质的质量，在每种类型规格的传感器生产过程中都是作为生产工艺确定的，是作为一个已知量而存在的。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述电化学传感器的寿命与其内部的电解物质的消耗量有关，而该消耗量又与传感器在相处所暴露的气体浓度有关，这其间存在着相对稳定的数量关系。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述变送器将从电化学，传感器输出的电流根据校准进行检测及放大，使其成为工业仪表可识别的电流信号输出，所述电流信号的大小，除了气体检测仪传输给外界的PLC或控制主机的反映气体浓度的电流信号外，在气体检测仪上将该部分电流信号以气体浓度的方式显示。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中，通过利用质量浓度表示法和提及浓度表示法，并根据公式：
Figure BDA0002704236880000031
Figure BDA0002704236880000032
和
Figure BDA0002704236880000033
不论采用质量浓度或是体积浓度表示法，均可得出被检测污染物的每立平方米质量数，由于被检测物质是进入传感器中进行反应的，因此用上述每立方米被检测物质的质量数除以传感器中盛装电解液(电解物质)的容量体积，即可得出有多少被检测物质质量进入了传感器，而各种类型气体检测仪电化学传感器中相应的电解物质与被检测污染物质均存在着不同而稳定的反应关系，如1:1或1:2、1:0.15、1：n不等，即检测出一定质量的被检测物质，必然消耗掉传感器内一定质量的电解物质，因此只要统计出传感器在现场累计检测出多少质量被检测物质就可以计算出传感器大致消耗了多少电解物质，还剩余多少电解物质以及相应的剩余寿命还有多少。
附图说明
图1为本发明提出的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法的寿命对比图结构示意图；
图2为本发明提出的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法的中气体检测仪的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供技术方案：气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，包括以下步骤：
S1、利用气体检测仪对现场环境中的气体进行检测，而其中气体检测仪上的电化学传感器在现场与被检测气体反应检测出的浓度大小和时间长短的累加统计；
S2、电化学传感器内部的电解物质与被检测气体之间发生化学反应产生电流输出至变送器，并计算出传感器中电解物质的剩余量并反应出来；
S3、变送器基于接收电流的强弱形成电流信号，从而确定电流信号数值相对应的气体浓度值。
具体的，所述气体检测仪对环境大气中污染物浓度的表示方法有两种，分别为质量浓度表示法和提及浓度表示法。
具体的，所述质量浓度表示法：每立方米空气中所含污染物的质量数，即mg/m3，体积浓度表示法：一百万体积的空气中所含污染物的体积数，即ppm。
具体的，所述M是指气态物质的分子量，如SO2分子量64、NO2分子量46、CO分子量28等。
具体的，各种类型气体检测仪电化学传感器中相应的电解物质与被检测污染物质均存在着不同而稳定的反应关系，如1:1或1:2、1:0.15、1：n不等，由于被检测物质是进入传感器中进行反应的，因此用上述每立方米被检测物质的质量数除以传感器中盛装电解液(电解物质)的容量体积，即可得出有多少被检测物质质量进入了传感器，检测出一定质量的被检测物质，必然消耗掉传感器内一定质量的电解物质，因此只要统计出传感器在现场累计检测出多少质量被检测物质就可以计算出传感器大致消耗了多少电解物质，还剩余多少电解物质以及相应的剩余寿命还有多少。
具体的，所述变送器结构中，其主要元器件是分别集中在二块线路板上。
具体的，所述电化学传感器工作寿命的长短主要取决于传感器内部电解物质在现场与被检测电化学气体发生反应的累计时间长短和被检测气体浓度的大小，也就是说电化学传感器的寿命与所暴露的浓度有很大的关系，例如：某个氨气气体检测仪的传感器如果连续暴露于2ppm氨气之中，其传感器中的电解液一年后就消耗的不能再正常工作了，它的寿命也就是一年，或者成为2ppm年寿命。而如果暴露于4ppm的氨气之中，则只有六个月的寿命。(这样的氨气传感器就不适合应用于化肥厂，因为此时氨气的浓度平均都在20-30ppm左右)，因此，影响传感器寿命的主要因素还在于它所处于环境的恶劣程度，环境越恶劣寿命越短。而同一品种型号，同一生产批次的传感器由于可能安装在不同环境条件下，其所暴露的气体浓度会有很大的不同，其使用寿命也存在着相当大的差异，这就在实际运用中给使用单位带来相当大的不确定性，从而带来生产安全上的隐患。
具体的，所述电化学传感器中的电解物质的质量，在每种类型规格的传感器生产过程中都是作为生产工艺确定的，是作为一个已知量而存在的，气体检测仪本身就是检测现场气体浓度的设备，在具体时间段内的气体浓度值是确定的，累计气体浓度值也是可以得到的。
具体的，所述电化学传感器的寿命与其内部的电解物质的消耗量有关，而该消耗量又与传感器在相处所暴露的气体浓度有关，这其间存在着相对稳定的数量关系，气体检测仪本身就是检测现场气体浓度的设备，在具体时间段内的气体浓度值是确定的，累计气体浓度值也是可以得到的。
具体的，所述变送器将从电化学，传感器输出的电流根据校准进行检测及放大，使其成为工业仪表可识别的电流信号输出，所述电流信号的大小，除了气体检测仪传输给外界的PLC或控制主机的反映气体浓度的电流信号外，在气体检测仪上将该部分电流信号以气体浓度的方式显示。
工作原理：气体检测仪变送器结构中，其主要元器件是分别集中在二块线路板上，而为了在气体检测仪中加入本发明中测算传感器剩余使用寿命的功能，可以在变送器中另外增加一块线路板，其上面主要安装用于收集传感器反应到的污染物累计浓度或质量数值，可人工设置的传感器电解物质原始数量数值，可人工设置的污染物与电解物质反应时对电解物质的消耗参数，通过上述数据计算传感器的剩余使用寿命或是传感器中电解物质的剩余量等相关功能的元器件和计算系统相关软件，或是直接设计添加进原先的二块线路板上，而得出剩余寿命数值可以在变送器的显示板上通过类似于电池剩余电量图框的形式表现出来，需要指出的是，由于传感器使用环境情况千差万别，还涉及到不同地区时间段的温度及湿度其对传感器的寿命也存在影响，同时相同厂家相同规格型号但不同生产批次的传感器，其质量水平也有可能参差不齐。因此必须作到可以将现场实际使用者的实际使用经验可以随时应用到该发明的方法和装置中去，上述计算所有的参数数据必须是可以人为设置或修改的，并且预留出除了电解物质消耗以外，其他加该使用位置长期的湿度、温度或基地因素对传感器寿命影响的计算公式的空间，从而使最终得出的结果无限更近于传感器寿命的实际。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用气体检测仪对现场环境中的气体进行检测，而其中气体检测仪上的电化学传感器在现场与被检测气体反应检测出的浓度大小和时间长短的累加统计；
S2、电化学传感器内部的电解物质与被检测气体之间发生化学反应产生电流输出至变送器，并计算出传感器中电解物质的剩余量并反应出来；
S3、变送器基于接收电流的强弱形成电流信号，从而确定电流信号数值相对应的气体浓度值。
2.根据权利要求1所述的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，其特征在于，所述气体检测仪对环境大气中污染物浓度的表示方法有两种，分别为质量浓度表示法和提及浓度表示法。
3.根据权利要求2所述的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，其特征在于，所述质量浓度表示法：每立方米空气中所含污染物的质量数，即mg/m3，体积浓度表示法：一百万体积的空气中所含污染物的体积数，即ppm。
4.根据权利要求3所述的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，其特征在于，所述M是指气态物质的分子量，如SO2分子量64、NO2分子量46、CO分子量28等。
5.根据权利要求1所述的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，其特征在于，各种类型气体检测仪电化学传感器中相应的电解物质与被检测污染物质均存在着不同而稳定的反应关系，如1:1或1:2、1:0.15、1：n不等。
6.根据权利要求1所述的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，其特征在于，所述变送器结构中，其主要元器件是分别集中在二块线路板上。
7.根据权利要求1所述的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，其特征在于，所述电化学传感器工作寿命的长短主要取决于传感器内部电解物质在现场与被检测电化学气体发生反应的累计时间长短和被检测气体浓度的大小。
8.根据权利要求7所述的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，其特征在于，所述电化学传感器中的电解物质的质量，在每种类型规格的传感器生产过程中都是作为生产工艺确定的，是作为一个已知量而存在的。
9.根据权利要求7所述的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，其特征在于，所述电化学传感器的寿命与其内部的电解物质的消耗量有关，而该消耗量又与传感器在相处所暴露的气体浓度有关，这其间存在着相对稳定的数量关系。
10.根据权利要求1所述的气体检测仪电化学传感器剩余使用寿命的测算方法，其特征在于，所述变送器将从电化学，传感器输出的电流根据校准进行检测及放大，使其成为工业仪表可识别的电流信号输出，所述电流信号的大小，除了气体检测仪传输给外界的PLC或控制主机的反映气体浓度的电流信号外，在气体检测仪上将该部分电流信号以气体浓度的方式显示。
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