[实用新型]电化学式氧气分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种环境污染监测设备，尤其是涉及一种采用电化学方法测氧的电化学式氧气分析仪。

背景技术

目前氧气浓度检测方法有顺磁式和氧化锆式：

一.顺磁式

包括热磁式、磁压力式、磁机械式等三种氧分析器，通常为在线检测仪表，用于连续自动分析气体中的氧含量。其工作原理均基于氧的顺磁性。并通过检测元件将热磁对流、压力差、密度梯度转化为电信号，从而实现被测气体中氧浓度的测量。缺点；对环境温度和供电电源有较高的要求，需要有参比气体且不能有液滴和灰尘之类的杂质，磁力式氧传感器价格也比较昂贵。

二.氧化锆式

氧化锆传感器在高温下，当两侧电极间的氧气含量不同时，两电极间产生电动势，构成氧浓差电池，两电极间反应如下：

阴极反应：O₂+4e→20^2-阳极反应：20^2-→O₂+4e

氧化锆氧分析器就是利用氧化锆传感器的这一特性，将被检测环境中的氧气转换成电信号然后通过电子部件处理，并以浓度值显示出来。缺点；对环境的要求比较高，需要700度的高温加热，需要实时的控制加热温度，高温使得氧传感器使用寿命较短且安装不便。

发明内容

针对以上提出的问题，本实用新型目的在于提供一种不受被测气体中还原性气体的影响，不需样气处理的快速、免维护的电化学式氧气分析仪。

本实用新型通过以下技术措施实现的，一种电化学式氧气分析仪，包括人机界面、电路主板、氧传感器室、密封在氧传感器室内的电化学氧传感器、样气入口、校检气入口、气体出口，样气入口管接有取样泵，取样泵的出口管接有过滤器，过滤器的出口管接有流量控制阀，过滤器的出口和流量控制阀的入口之间还与校检气入口管接，流量控制阀、气体出口分别管接在氧传感室的两端上；所述电路主板包括控制芯片、电连接在控制芯片上的贮存器、电连接在控制芯片上的A/D转换模块，电路主板分别与人机界面、流量控制阀和取样泵电连接，电路主板上的A/D转换模块通过放大补偿模块与电化学氧传感器电连接。

上述人机界面包括显示屏和按键；电化学氧传感器包括浸没在KOH的溶液中高活性的氧电极和铅电极，KOH溶液与外界有一层高分子薄膜隔开。

上述控制芯片优选嵌入式ATMEGA64L处理器。

为了能将检测信息上传给中心站，本实用新型的控制芯片电连接有RS232模块、RS485模块、ADSL宽带模块、GPRS模块中的任意一种或任意几种。

为了能同时检测其它设备的工作状态，本实用新型的控制芯片上还电连接有至少一路外部数字开关量信号接入口，该外部数字开关量信号接入口能将与其电连接的外围设备的开关状态传送给控制芯片。

为了能处理其它设备采集的信号，所述A/D转换模块与放大补偿模块之间还可电连接有一电流/电压转换模块，该电流/电压转换模块上至少电连接有一路采集接口，该采集接口能采集与其电连接的外围设备的电流或电压信号。

本实用新型的工作原理：电化学氧传感器一般由高活性的氧电极和铅电极构成，浸没在KOH的溶液中。在阴极氧被还原成氢氧根离子，而在阳极铅被氧化。

O₂+2H₂O+4e→40H^-        2Pb+40H^-→2Pb(OH)₂+4e

KOH溶液与外界有一层高分子薄膜隔开，样气不直接进入传感器，因而溶液与铅电极不需定期清洗或更换。样气中的氧分子通过高分子薄膜扩散到氧电极中进行电化学反应，电化学反应中产生的电流决定于扩散到氧电极的氧分子数，而氧的扩散速率又正比于样气中的氧含量，这样，该传感器输出信号大小只与样气中的氧含量相关，而与通过传感器的气体总量无关。通过外部电路的连接，反应中的电荷转移即电流的大小与参加反应的氧成正比例关系。

采用本实用新型进行测氧，可以不受被测气体中还原性气体的影响，免去了许多的样气处理系统。它比老式“金网-铅”原电池测氧更快速，不需要漫长的开机吹除过程，“金网-铅”原电池样气直接进入溶液中，导致仪器的维护量很大，而燃料电池法样气不直接进入溶液中，传感器可以非常稳定可靠的工作很长时间，可做到完全免维护。