CN206362737U - 一种便携式电化学法溶解氧测定仪检定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式电化学法溶解氧测定仪检定装置，包括气压传感器、输入设备、AB接口，溶解氧测定仪的覆膜电极通过A接口依次连接I/U转换器、电压放大器、信号采集器、检测器；微处理器连接气压传感器和检测器，微处理器根据气压传感器测得的大气压强值和检测器输入的电信号进行处理，控制器同时连接微处理器和恒流源；输入设备连接控制器，控制器连接并控制恒流源，恒流源通过B接口连接被测溶解氧测定仪的电计部分，本实用新型能够分开电计和电极分别进行检校，快捷、准确地对仪器进行检定，不需要在恒温的实验室条件下进行，便于携带，可以对仪器进行现场测定而不必将仪器拆卸下来运输到实验室送检而影响送检企业正常的生产。

Description

一种便携式电化学法溶解氧测定仪检定装置

技术领域

本实用新型属于仪器检定检验技术领域，尤其是涉及一种便携式电化学法溶解氧测定仪检定装置。

背景技术

溶解在水中的分子态氧称为溶解氧。天然水的溶解氧含量取决于水体与大气中氧的平衡。溶解氧的饱和含量和空气中氧的分压、大气压力、水温有密切关系。溶解氧测定仪用途广泛，目前其检定方法是电化学法饱和氧溶液法，即是通过具有选择性的透氧膜使水中的溶解氧在电极上直接产生与氧浓度成正比的电信号(电流或者电位)再将这一电信号经放大，转换及温度补偿后输出到仪器读数中，这种方法采用由两个与支持电解质相接触的固体金属电极组成的氧敏感膜电极，以及一种氧分子可渗透通过的选择性薄膜将支持电解质与试液分开。电极反应为：阴极：O₂+2H₂O+4e→4OH^－阳极：Me→Me²⁺+2e，阴极与阳极之间的扩散电流和氧分子浓度相一致，电极直接与溶解氧测定仪相连，电极信号可通过溶解氧测定仪内部的计算机直接转换成以mg/L计的溶解氧浓度。该装置在使用前，需要对仪器整体状况进行检校，无法把仪器的电计模块性能和电极性能分开进行检校，这样导致的结果就是如果在检校过程中出现问题无法区分是电计还是电极的问题，不能对仪器性能进行全面考察。同时，必须在恒温恒湿的实验室条件下进行检定，要求严苛。而饱和水因为检定温度、水质的影响，变动大，检定不确定度非常大。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种便携式电化学法溶解氧测定仪检定装置。

本实用新型完整的技术方案包括：

一种便携式电化学法溶解氧测定仪检定装置，包括气压传感器、输入设备、A接口和B接口，其特征在于，溶解氧测定仪的覆膜电极通过转换接A接口，A接口依次连接I/U转换器、电压放大器、信号采集器、检测器；

微处理器连接气压传感器、检测器和控制器，根据气压传感器测得的大气压强值和检测器输入的电信号进行处理得到电极常数，并将该常数传送给控制器；

输入设备连接控制器，控制器连接并控制恒流源，恒流源连接B接口；B接口通过转换接口连接被测溶解氧测定仪的电计部分。

利用上述检定装置进行溶解氧测定仪检定的方法，包括如下步骤：

1)将溶解氧测定仪的覆膜电极通过转换接口与检定装置的A接口连接，被测溶解氧测定仪的电计部分通过转换接口与检定装置的B接口连接；

2)将电极极化后放于空气中，通过检定装置的I/U转换器、电压放大器以及信号采集器，将溶解氧测定仪的覆膜电极产生的微电流转换为电压信号；电压信号经电压放大器放大后，经信号采集器将该放大后的信号传输至检测器，检测器将传入的电压信号进行数字化处理并传入微处理器；

3)微处理器将检测器传入的电压值还原为电极上的微电流，同时由气压传感器传入的大气压力换算出氧分压即氧浓度(大气压强与氧分压关系见JJG291-2008附表)，根据微电流与氧分压的关系式计算出电极常数C值，并将C值保存，传送至控制器；所述关系式为：

上式中，I_d为电极电流[nA]，为饱和氧分压[bar]，C为与电极相关的常数；

4)从输入设备输入标准氧浓度数值，根据得到的电极常数C值经式(I)得到标准输出电流值，控制恒流源输出该标准输出电流值；

5)被测溶解氧测定仪的电计部分显示相应的测得氧浓度数值，将测得氧浓度数值与标准氧浓度数值相比较，按照检定规程的要求，从而测得被测溶解氧测定仪的准确度等级。

本实用新型相对于现有技术的优点在于：

本实用新型提供的检定装置和方法，根据仪器的原理模拟其检定过程，能够分开电计和电极分别进行检校，对电计和电极的计量性能够按照现行检定规程的要求分别进行考察，从而快捷、准确地对仪器进行检定，此外，由于检定装置输出的是稳定的电信号，不需要在恒温的条件下进行，便于携带，可以对仪器进行现场测定。

附图说明

图1为本实用新型公开的检定装置结构示意图。

图中1为溶解氧测定仪，2为检定装置，3为覆膜电极，4为电计部分，5为I/U转换器，6为电压放大器、7为信号采集器、8为检测器，9为气压表，10为微处理器，11为输入设备，12为控制器，13为恒流源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种便携式电化学法溶解氧测定仪检定装置，包括溶解氧测定仪1，检定装置2，覆膜电极3，电计部分4，I/U转换器5，电压放大器6、信号采集器7、检测器8，气压表9，微处理器10，输入设备11，控制器12，恒流源13。

溶解氧测定仪的覆膜电极通过转换接A接口，将电极极化后放于空气中，A接口依次连接I/U转换器、电压放大器、信号采集器和检测器；I/U转换器用于将电极反应产生的微弱电流信号转换为电压信号；电压放大器能将转化后的电压微信号经过层层放大，使其强度到达能够检测的程度；信号采集器用来将放大的信号传输至检测器；检测器将传入的电压信号进行数字化处理并传入微处理器；

在进行数据处理时，由于涉及到电流-电压-放大-电流的过程，为了降低误差，提高精度，采用如下方式进行处理：首先采集10组电压值，记为V₁至V₁₀，随后取得上述电压值的均方根平均值V₀，随后通过公式得到最终的电压值V，微处理器连接气压传感器、检测器和控制器，将检测器传入的最终电压值还原为电极上的微电流。气压传感器(气压表)用于检测试验条件下的大气压强，由气压传感器传入的大气压力换算出氧分压即氧浓度(大气压强与氧分压关系见JJG291-2008附表)。

根据微电流与氧分压的如下关系式：

式中，I为电极电流[nA]，P为饱和氧分压[bar]，C为与电极相关的常数

其中

上式中n为电子迁移的数量(n＝4)，F为法拉第常数(F＝96.485C/mol)，A为阴极表面积大小[cm²]，D为氧分子在膜上的扩散系数[cm²/s]，S为膜的氧溶解度[mol/(cm³*bar)]，d为膜厚度[cm]。

根据上述公式计算出电极常数C值，并将C值保存，传送至控制器；输入设备连接控制器，控制器连接并控制恒流源，从输入设备输入标准氧浓度数值，根据得到的电极常数C值经式(I)得到标准输出电流值，控制恒流源输出该标准输出电流值；被测溶解氧测定仪的电计部分显示相应的测得氧浓度数值，将测得氧浓度数值与标准氧浓度数值相比较，按照检定规程的要求，从而测得被测溶解氧测定仪的准确度等级。

实施例1

下面通过具体的实施例1对本实用新型进行进一步说明。

将溶解氧测定仪的覆膜电极极化后放于20℃的空气中，此时大气压强为101325Pa，氧分压为21278Pa，该氧分压下饱和氧水溶液的浓度为9.08mg/L，通过电流电压转换、放大、采集、检测、模数转换等信号处理，并经过上述数据处理后得到输出电流766nA，故参数C值为3600nA/bar。在输入设备中输入10℃饱和氧水溶液的标准值11.26mg/L，此时，控制器根据前部保存的C值，调整恒流源电流，使其输出电流为950nA，此时被测仪器显示氧浓度值应该为11.26mg/L，如果此时显示值为11.25mg/L，则测量误差为-0.01mg/L。在输入设备中输入30℃饱和氧水溶液的标准值7.56mg/L，此时，控制器根据前部保存的C值，调整恒流源电流，使其输出电流为638nA，此时被测仪器显示氧浓度值应该为7.56mg/L，如果此时显示值为7.54mg/L，则测量误差为-0.02mg/L。

这样，由输入的氧分压的标准数值与被测溶解氧测定仪输出氧分压值相比较，按照检定规程的要求，从而测得被测溶解氧测定仪的准确度等级。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.一种便携式电化学法溶解氧测定仪检定装置，其特征在于，所述的装置包括气压传感器、输入设备、A接口和B接口，溶解氧测定仪的覆膜电极通过转换接A接口，A接口依次连接I/U转换器、电压放大器、信号采集器、检测器；

微处理器连接气压传感器、检测器和控制器，根据气压传感器测得的大气压强值和检测器输入的电信号进行处理得到电极常数，并将该常数传送给控制器；

输入设备连接控制器，控制器连接并控制恒流源，恒流源连接B接口；B接口通过转换接口连接被测溶解氧测定仪的电计部分。