CN1170155C - 一种测量疏松固体介质中氧气含量的装置 - Google Patents
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Abstract
一种测量疏松固体介质中氧气含量的装置，其探杆为一中空的金属管，杆体上包覆一层有机高分子包膜材料-聚四氟乙烯。本测量装置具有抗腐蚀、抗老化、耐酸碱、经久耐用等特点，适用于堆肥堆体和土壤等疏松固体介质中氧气含量的准确测定和连续监测。测量时气路内径0.5～1.5mm，抽气量小，避免了抽气对堆体内气压、氧分压和气体组分的影响，可以维持堆体内的原始环境，保证测量精确；多次试验结果证明传感器测量结果精确，重复性好，平衡时间短；测量装置在空气中平衡时间为4秒钟，在堆体中平衡时间为1分钟。测量数据可直接读取，也可由计算机采集后对数据进行显示和处理。
Description
技术领域
本发明属于一种氧气测量装置，尤其涉及一种测量疏松固体介质中氧气含量的装置。
背景技术
堆肥堆体中的氧气是影响堆肥进程的关键因素，对堆肥过程中微生物的活动、温度控制、气体产生、堆肥速率和堆肥质量有重要的影响；土壤中氧气的含量关系到植物根系的生长发育、种子的萌发等，因而直接影响到植物的生长质量。因此测量这些疏松固体介质中的氧气含量有重要的现实意义。
目前氧气的测量多集中于气体和液体介质的测量，气体可以实现大气、汽车尾气、烟气和其他气体环境中氧气含量的测量；液体可以实现自然水体、污染水体、高温金属液体和其他液体环境中氧气含量的测量。疏松固体介质中氧气的传统测量方法是将气体收集带回实验室测量，这样改变了气体的气压，同时测量结果不准确，容易产生人为误差，不能客观地反映被测物的实际氧气含量和氧分压；另一类测量方法是间接方法，利用取回的固体样品(如堆肥或土壤)做呼吸率试验，以此来反映固体介质中的氧气含量状况。这种两种测量方法由于改变了原始的环境状况，均不能连续、准确、实时地反映原有介质中的氧气含量状况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量疏松固体介质中氧气含量的装置，该测量装置可以在线测量堆肥堆体和土壤等腐蚀环境和疏松固体介质中的氧气含量，并由终端设备显示读数。
本发明提供的一种测量疏松固体介质中氧气含量的装置，包括有一与显示终端相连的氧传感器和探杆，其中：
氧传感器螺合于一个三通接头，该三通接头设有两个进气入口和一个出气口，出气口可用手动、气囊或蠕动泵抽气，三个气口均具有各自控制该气口的阀门；
探杆为探杆体和探杆头两部分组成，探杆体为一中空的金属管，探杆头呈圆锥形状，为内外两层结构，并具有筛状小孔，探杆体和探杆头之间为螺合；探杆体内插设一气路管并且自探杆体下端伸出0.5-1.5cm长，该气路管与探杆体下端的内间隙处为密封。
探杆体的另一端T型地螺合一横柄，横柄上设置有待测气样管出口，该出口通过管路与三通接头的待测气样入口连接，将待测气体传输至氧传感器；
数据经变送器转换直接于液晶显示屏上读取或由计算机采集后进行显示和处理。直接于液晶显示屏上读取的数据为疏松固体介质中的氧气含量。
为防止探杆受酸或碱的锈蚀，其外部涂覆有机高分子材料层，内部刷有防锈漆，探杆上标有刻度，以方便地控制探头插入待测物质的深度。
探杆体内插设的气路管可用有机高分子材料或金属材料制作，所述有机高分子材料为聚四氟乙烯；所述金属材料为铜、铝或不锈钢。
本发明具有抗腐蚀、抗老化、耐酸碱、经久耐用等特点，适用于堆肥堆体和土壤等疏松固体介质中氧气含量的准确测定和连续监测。
附图说明
下面给出实施例并结合附图对本发明作详细描述，其中：
图1为本发明氧传感器的示意图；
图2为本发明氧传感器头的仰视图；
图3为本发明探杆的示意图；
图4为气路管伸出端的放大视图；
图5为本发明探杆头剖视图；
图6为本发明探杆的俯视图；
图7为本发明装置示意图。
具体实施方式
氧传感器1为一电化学传器，与一用聚四氟乙烯材料制作的三通接头2螺合，该三通接头2设有待测气样入口3、空气入口4和出气口5，本发明在使用时由出气口5进行抽气，抽气方式可用手动、气囊或蠕动泵抽气，三个气口上均设有各自控制该气口的阀门，分别为待测气样入口阀门6、空气入口阀门7和出气口阀门8，如图1和图2所示。
探杆9的构成请参看图3，从图3中可以看出，探杆9由探杆体10和探杆头11两部分组成，探杆体10为一中空的金属管，为防止探杆9受酸碱的锈蚀，其外部涂覆有机高分子材料保护层18，本实施例涂覆的保护层为聚四氟乙烯，并标有刻度19，以方便地控制探头插入待测物质的深度，内部刷有防锈漆。探杆体10内插设一气路管12，该气路管12可用聚四氟乙烯或金属材料制作，本实施例采用聚四氟乙烯材料制作，其内径为0.8～1.5mm，外径小于探杆体10的内径，以方便于探杆体10内插设，气路管12于探杆体10的下端伸出1.0cm长，伸出端13上设有网状气孔14，如图4所示，该网状气孔14可以使被测物体中的气体顺利进入气路管12，同时为保证气路管12中的待测气体不被干扰，该气路管12与探杆体10下端处的间隙处用密封胶20进行密封。探杆头11呈一圆锥形状，具有筛状小孔15，为内外两层结构，其探杆头内层22的外径小于外层探杆头11，当外层探杆头11与杆体10螺合时，内层22恰好被夹紧于外层探杆头11与杆体10之间的内部空间。这种两层结构可以防止探杆头11堵塞和便于清理，探杆头11与探杆体10螺合后，将气路管12的伸出端13与被测物体隔离开，可防止被测物体堵塞气路管12伸出端13上的网状气孔14，也可保护伸出端13不会因意外碰撞而遭到损坏，为加强探杆头11的牢固程度，本发明于探杆头11与探杆头内层22之间设置一个加固杆23，具体结构请参看图5。杆体9的另一端T型地螺合一横柄16，横柄16上设置有待测气样管出口17，如图6所示，该出口17通过聚四氟乙烯管26与三通接头2的待测气样入口3连接，将待测气体传输至氧传感器1，数据经变送器27转换直接于液晶显示屏24上读取或由计算机25等终端设施采集后进行显示和处理，图7为本发明装置的连接示意图。
本发明的实际使用方法如下，抽气方式以蠕动泵抽气为例，由于蠕动泵以及该泵与传感器的连接、传感器与变送器的连接均为已知技术，本发明对此不作详细描述：
将装置放置标准空气中，探杆9上的待测气样管出口17与三通接头2上的待测气样入口3用聚四氟乙烯管连接，蠕动泵入气端与三通接头2上的出气口5相连，打开空气入口阀门7，关闭待测气样入口阀门6，启动蠕动泵抽气，10秒之后从终端设施读取数值，此值为空气中氧气标准浓度；将探杆头11插入堆体，由探杆9上的刻度19显示插入的深度，打开待测气样入口阀门6，关闭空气入口阀门7，每隔30秒读数一次，即为堆体中氧气浓度值。
手动抽气方式如下：
将装置放置标准空气中，探杆9上的待测气样管出口17与三通接头2上的待测气样入口3用聚四氟乙烯管连接，打开空气入口阀门7，关闭待测气样入口阀门6，用20ml的注射器插入出气口5中，缓慢抽出约15ml气体，10秒之后从变送器读取数值，此值为空气中氧气标准浓度，关上出气口阀门8，拔下注射器，清空注射器内气体。将探杆头11插入堆体，由探杆9上的刻度19显示插入的深度，打开待测气样入口阀门6，关闭空气阀门7，打开出气口阀门8，重复前述抽气步骤一次，不读取数据。再重复前述抽气步骤一次，60秒之后从终端设施读取数据，此为堆体内待测气样的氧气浓度。
气囊抽气方式：
(1)将装置放置标准空气中，把空气入口阀门7打开，待测气样入口阀门6关闭，然后抽气，抽气方式见后述步骤(2)、(3)；10秒之后从终端设施读取数值。此值为空气中氧气标准浓度。
(2)将探头出气口5与气囊端口相连，用手挤捏气囊另一端口，同时挤捏囊体，将空气排空。
(3)挤捏气囊端口10A，空气进入囊体。
(4)将探杆头11插入堆体，由探杆9上的刻度19显示插入的深度，打开待测气样入口阀门6，关闭空气入口阀门7。
(5)重复步骤(2)、(3)一次，不读取数据。
(6)重复步骤(2)、(3)一次，60秒后从终端设施读取数据，此为堆体内待测气样的氧气浓度。
Claims (9)
1、一种测量疏松固体介质中氧气含量的装置，包括有一与显示终端相连的氧传感器和探杆，其特征在于：
氧传感器螺合于一个三通接头，该三通接头设有两个进气入口和一个出气口，出气口可用手动、气囊或蠕动泵抽气，三个气口均具有各自控制该气口的阀门；
探杆为探杆体和探杆头两部分组成：
探杆体为一中空的金属管，探杆头呈圆锥形状，为内外两层结构，具有筛状小孔，探杆体和探杆头之间为螺合；
探杆体内插设一气路管并且自探杆体下端伸出0.5-1.5cm长，该气路管与探杆体下端的间隙处呈密封；
探杆体的另一端T型地螺合一横柄，横柄上设置有待测气样管出口，该出口通过管路与三通接头的待测气样入口连接，将待测气体传输至氧传感器；
数据经变送器转换直接于液晶显示屏上读取或由计算机采集后进行显示和处理。
2、根据权利要求1所述的测量疏松固体介质中氧气含量的装置，其特征在于，所述探杆外部涂覆有机高分子材料层，内部刷有防锈漆。
3、根据权利要求2所述的测量疏松固体介质中氧气含量的装置，其特征在于，所述探杆外部涂覆的有机高分子材料为聚四氟乙烯。
4、根据权利要求1所述的测量疏松固体介质中氧气含量的装置，其特征在于，所述探杆的杆体上标有显示探头插入待测物质深度的刻度。
5、根据权利要求1所述的测量疏松固体介质中氧气含量的装置，其特征在于，所述探杆体内插设的气路管可用有机高分子材料或金属材料制作。
6、根据权利要求5所述的测量疏松固体介质中氧气含量的装置，其特征在于，所述有机高分子材料为聚四氟乙烯。
7、根据权利要求5所述的测量疏松固体介质中氧气含量的装置，其特征在于，所述金属材料为铜、铝或不锈钢。
8、根据权利要求1所述的测量疏松固体介质中氧气含量的装置，其特征在于，所述探杆头两层之间有一加固杆。
9、根据权利要求1所述的测量疏松固体介质中氧气含量的装置，其特征在于，所述直接于液晶显示屏上读取的数据为疏松固体介质中的氧气含量。
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