CN109307704A

CN109307704A - 手持式溶解氧分析仪及工作方法

Info

Publication number: CN109307704A
Application number: CN201811548597.8A
Authority: CN
Inventors: 赵文渊; 朱小花
Original assignee: Shanghai Yuyan Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Yuyan Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2019-02-05

Abstract

本发明公开了一种手持式溶解氧分析仪，包括主机、探头；所述主机和所述探头通过连接线连接；所述主机包括外壳，以及设置在所述外壳内的电子学***；所述探头还内置温度传感器；所述主机安装有压力传感器和湿度传感器；所述温度传感器内置于所述探头的内电极的玻璃管里；所述压力传感器和所述湿度传感器均位于所述外壳外侧壁的上端。手持式溶解氧分析仪，具有校准模式和测量模式。开机后以空气为标准样，自动校准，可省去复杂的校准动作，使用过程中也可进行手动校准。本发明的手持式溶解氧分析仪，灵敏度高，响应速度快，便携性好，开机自动校准，使用方便，可用于污水处理、环境监测、水产养殖等的溶解氧测量。

Description

手持式溶解氧分析仪及工作方法

技术领域

本发明涉及氧测量技术领域，具体涉及一种手持式溶解氧分析仪。

背景技术

溶解氧(单位mg/L)是指溶解于水中或液体中的氧。溶解氧的测量是发电、锅炉、食品饮料、污水处理、环境监测、水产养殖等部门不可缺少的监测项目。溶解氧测量仪是测量水中溶解氧的装置，常见的溶解氧测量仪基于电化学极谱法，其工作原理是氧透过隔膜被工作电极还原，产生与氧浓度成正比的扩散电流，通过测量此电流，得到水中溶解氧的浓度。

目前的溶解氧测量仪，测量前需要标定(满量程标定)。标定时，首先将空气通入温度恒定的蒸馏水并使其中的溶解氧浓度达到饱和，再静置一段时间使溶解氧达到稳定，然后测量仪器的量程误差，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，整个过程时间较长。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(至少半小时以上)，标定效率低。

现有的溶解氧分析仪使用时需要标定，耗时长，效率低，使用不便。

发明内容

本发明实际需要解决的技术问题是：针对现有技术中的不足，提供一款灵敏度高，响应速度快，便携性好，开机自动校准，使用方便的手持式溶解氧分析仪，用于污水处理、环境监测、水产养殖等的溶解氧测量。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

手持式溶解氧分析仪，包括主机、探头；所述主机和所述探头通过连接线连接；

所述主机包括外壳，以及设置在所述外壳内的电子学***；所述外壳设置为上大下小形状，便于手持；所述外壳外侧设有透明窗及防水薄膜开关；所述外壳的下端设有防水连接器，用连接线连接所述探头；所述防水薄膜开关，设有操作键；

所述探头由保护套、内电极、渗透膜、压膜环、电解液、探头外壳、防水电缆固定头、连接线等组成；所述内电极，包括由铂构成的阴极、银构成的阳极、绝缘体及玻璃管等部件；

所述电子学***包括第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、极化电路、A/D转换器、控制器、存储器、显示器，所述第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器均与所述A/D转换器连接，所述控制器与所述A/D转换器、存储器、显示器连接，所述控制器还与所述防水薄膜开关的操作键连接，对所述操作键的触发作出相应响应；

其中，所述探头还内置温度传感器；所述主机安装有压力传感器和湿度传感器；所述温度传感器内置于所述探头的内电极的玻璃管里；所述压力传感器和所述湿度传感器均位于所述外壳外侧壁的上端。

进一步的，所述第一放大器的信号输入端与所述探头的氧信号输出端连接，所述第二放大器的信号输入端与所述温度传感器的信号输出端连接，所述第三放大器的信号输入端与所述压力传感器的信号输出端连接，所述第四放大器的信号输入端与所述湿度传感器的信号输出端连接。所述极化电路与所述探头连接，提供0.68V极化电压。

手持式溶解氧分析仪的工作方法，包括如下步骤：

首先用手持式溶解氧分析仪，测量不同温度下的饱和溶解氧水，用探头输出的电流I_t除以各温度下水的饱和溶解氧的浓度C₀，计算出不同温度下探头的斜率A_t，取得探头斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，并将其存储于电子学***的存储器中，a值预设为1；

所述手持式溶解氧分析仪具有校准模式和测量模式，两种模式的工作过程如下：

所述手持式溶解氧分析仪置于空气中开机自检后，运行校准模式，执行以下动作：

1)温度传感器、压力传感器、湿度传感器分别测量当前温度t、压力P、湿度H；探头测量当前电流I_t；

2)根据温度t，得到当前温度t下水的饱和水蒸汽压力P_w和标准大气压P₀下水的饱和溶解氧浓度C₀；由公式C_P＝C₀*(P-H*P_w)/(P₀-P_w)计算出压力为P，温度为t，湿度为H时空气等效的溶解氧浓度C_P；用探头输出的电流I_t除以C_P，计算出当前温度下校准时探头的斜率A_t’；由温度t，根据存储在电子学***的存储器中探头斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，计算出温度t时探头的斜率A_t，计算A_t’/A_t；

3)令a＝A_t’/A_t，得到新的探头斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，并将其存储在电子学***的存储器中；

开机后校准模式执行完毕，手持式溶解氧分析仪自动进入测量模式，执行以下动作：

I)温度传感器测量当前温度t；探头测量当前电流I_t；

II)根据电子学***的存储器中存储的探头斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，计算当前温度t下探头的斜率A_t。

III)用探头当前电流I_t除以当前温度t下探头的斜率A_t，即可得到当前样品的溶解氧浓度C_t，并将C_t和温度t的值显示在显示器上；

Ⅳ)重复步骤I)、II)、III)的动作，直至接收到操作键的命令，进入校准模式或其他模式；

若处于测量模式中的手持式溶解氧分析仪接收到操作键进行校准的命令，则再次进入校准模式。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、仪器内置温度传感器、压力传感器、湿度传感器，以空气为标准样，开机自动校准，可省去复杂的校准动作，方便用户使用。

2、使用过程中也可进行手动校准。

3、仪器灵敏度高，响应速度快，便携性好，使用方便。

附图说明

图1为本发明所述的手持式溶解氧分析仪的结构示意图；

图2为本发明所述的电子学***的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明的手持式溶解氧分析仪，包括主机10、探头20；所述主机10和所述探头20通过连接线连接；

所述主机10包括外壳11，以及设置在所述外壳内的电子学***12；所述外壳设置为上大下小形状，便于手持；所述外壳11外侧设有透明窗110及防水薄膜开关111；所述外壳11的下端设有防水连接器112，用连接线连接所述探头20；所述防水薄膜开关111，设有操作键113；

所述探头20由保护套21、内电极22、渗透膜23、压膜环24、电解液25、探头外壳26、防水电缆固定头27、连接线28等组成。所述内电极22，包括由铂构成的阴极221、银构成的阳极222、绝缘体223及玻璃管224等部件；

如图2所示，所述电子学***12包括第一放大器121、第二放大器122、第三放大器123、第四放大器124、极化电路125、A/D转换器126、控制器127、存储器128、显示器129，所述第一放大器121、第二放大器122、第三放大器123、第四放大器124均与所述A/D转换器126连接，所述控制器127与所述A/D转换器126、存储器128、显示器129连接，所述控制器127还与所述防水薄膜开关111的操作键113连接，对所述操作键113的触发作出相应响应；

其中，所述探头20还内置温度传感器29；所述主机10安装有压力传感器13和湿度传感器14；所述温度传感器29内置于所述探头20的内电极22的玻璃管224里；所述压力传感器13和湿度传感器14均位于所述外壳11外侧壁的上端。

进一步的，所述第一放大器121的信号输入端与所述探头20的氧信号输出端连接，所述第二放大器122的信号输入端与所述温度传感器29的信号输出端连接，所述第三放大器123的信号输入端与所述压力传感器13的信号输出端连接，所述第四放大器124的信号输入端与所述湿度传感器14的信号输出端连接。所述极化电路125与所述探头20连接，提供0.68V极化电压。

手持式溶解氧分析仪的工作方法，包括如下步骤：

首先用手持式溶解氧分析仪，测量不同温度下的饱和溶解氧水，用此探头20输出的电流I_t除以各温度下水的饱和溶解氧的浓度C₀，计算出不同温度下探头20的斜率A_t，取得探头斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，并将其存储于电子学***12的存储器128中，a值预设为1；

1)温度传感器29、压力传感器13、湿度传感器14分别测量当前温度t、压力P、湿度H；探头20测量当前电流I_t；

2)根据温度t，得到当前温度t下水的饱和水蒸汽压力P_w和标准大气压P₀下水的饱和溶解氧浓度C₀；由公式C_P＝C₀*(P-H*P_w)/(P₀-P_w)计算出压力为P，温度为t，湿度为H时空气等效的溶解氧浓度C_P；用探头20输出的电流I_t除以C_P，计算出当前温度下校准时探头20的斜率A_t’；由温度t，根据存储在电子学***12的存储器128中探头20的斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，计算出温度t时探头20的斜率A_t，计算A_t’/A_t；

3)令a＝A_t’/A_t，得到新的探头20的斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，并将其存储在电子学***12的存储器128中；

I)温度传感器29测量当前温度t；探头20测量当前电流I_t；

II)根据电子学***12的存储器128中存储的探头20的斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，计算当前温度t下探头20的斜率A_t；

III)用探头20当前电流I_t除以当前温度t下探头20的斜率A_t，即可得到当前样品的溶解氧浓度C_t，并将C_t和温度t的值显示在显示器129上；

Ⅳ)重复步骤I)、II)、III)的动作，直至接收到操作键113的命令，进入校准模式或其他模式；

若处于测量模式中的手持式溶解氧分析仪接收到操作键113进行校准的命令，则再次进入校准模式。

按照上述设计方案形成相应的手持式溶解氧分析仪，仪器内置温度传感器、压力传感器、湿度传感器，以空气为标准样，开机自动校准，可省去复杂的校准动作，方便用户使用，使用过程中也可进行手动校准。仪器灵敏度高，响应速度快，便携性好，使用方便，可用于污水处理、环境监测、水产养殖等的溶解氧测量。

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.手持式溶解氧分析仪，包括主机、探头；所述主机和所述探头通过连接线连接；所述主机包括外壳，以及设置在所述外壳内的电子学***；所述外壳设置为上大下小形状，便于手持；所述外壳外侧设有透明窗及防水薄膜开关；所述外壳的下端设有防水连接器，用连接线连接所述探头；所述防水薄膜开关，设有操作键；

其特征在于：所述探头还内置温度传感器；所述主机安装有压力传感器和湿度传感器；所述温度传感器内置于所述探头的内电极的玻璃管里；所述压力传感器和所述湿度传感器均位于所述外壳外侧壁的上端。

2.如权利要求1所述的手持式溶解氧分析仪，其特征在于：所述第一放大器的信号输入端与所述探头的氧信号输出端连接，所述第二放大器的信号输入端与所述温度传感器的信号输出端连接，所述第三放大器的信号输入端与所述压力传感器的信号输出端连接，所述第四放大器的信号输入端与所述湿度传感器的信号输出端连接；所述极化电路与所述探头连接，提供0.68V极化电压。

3.如权利要求1所述的手持式溶解氧分析仪的工作方法，其特征在于：

首先用所述手持式溶解氧分析仪，测量不同温度下的饱和溶解氧水，用探头输出的电流I_t除以各温度下水的饱和溶解氧的浓度C₀，计算出不同温度下探头的斜率A_t，取得探头斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，并将其存储于所述电子学***的存储器中，a值预设为1；

1)所述温度传感器、所述压力传感器、所述湿度传感器分别测量当前温度t、压力P、湿度H；所述探头测量当前电流I_t；

2)根据温度t，得到当前温度t下水的饱和水蒸汽压力P_w和标准大气压P₀下水的饱和溶解氧浓度C₀；由公式C_P＝C₀*(P-H*P_w)/(P₀-P_w)计算出压力为P，温度为t，湿度为H时空气等效的溶解氧浓度C_P；用探头输出的电流I_t除以C_P，计算出当前温度下校准时探头的斜率A_t’；由温度t，根据存储在所述电子学***的存储器中探头斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，计算出温度t时探头的斜率A_t，计算A_t’/A_t；

3)令a＝A_t’/A_t，得到新的探头斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，并将其存储在所述电子学***的存储器中；

I)所述温度传感器测量当前温度t；所述探头测量当前电流I_t；

II)根据电子学***的存储器中存储的探头斜率A_t与温度的对应关系A_t＝a*f(t)，计算当前温度t下探头的斜率A_t；

III)用探头当前电流I_t除以当前温度t下探头的斜率A_t，即可得到当前样品的溶解氧浓度C_t，并将C_t和温度t的值显示在所述显示器上；

Ⅳ)重复步骤I)、II)、III)的动作，直至接收到所述操作键的命令，进入校准模式或其他模式；

若处于测量模式中的手持式溶解氧分析仪接收到所述操作键进行校准的命令，则再次进入校准模式。