[实用新型]一种利用电化学传感器测量气体浓度的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量气体中物质浓度的装置。 

背景技术

用电化学气体传感器测量气体浓度时，其信号S通常满足如下测量方程：

               S = kC₀ + k₀                         （1）

其中，参数k与k₀分别为一个传感器的零点与灵敏度参数。

传感器在使用过程中其响应信号会受到包括气流速率、压力、温度、湿度以及其它干扰气体组分的影响，且传感器灵敏度也会由于老化、失活、活化或中毒等影响而发生变化，因而传感器的使用一般都要求在与使用条件接近的气流速率、压力、温度、湿度以及气体组分、条件下进行利用至少两个浓度已知的标准样品对传感器进行标定，以确定方程（1）的适用性及两个参数k与k（标定），而且标定时间与测量时间尽可能接近以避免上述干扰。

在实际应用过程中上述标定过程还存在一系列的问题，如：低浓度、高挥发性、高反应活性及高危险性（有毒有害易燃易爆）等标定样品不易配制、储存、携带或使用，存在技术及安全风险；标定样品及标定条件通常很难模拟实际情况，存在可靠与有效性风险；即便标定能够模拟实际情况，但有些使用现场也难以进行标定操作；即便可以现场标定操作，但许多用户也通常忽略进行标定使用。

例如，甲醛、苯等有机挥发物的标定样品就难以获得或使用；即便在应用最为广泛的工业与环境安全监测领域，尤其是煤矿及石油集输等场地，也难以现场标定，而忽视或不当标定所导致的误报或不报的安全事故则时常发生；尤其是民用领域，例如家庭个人用血糖检测及室内燃气泄漏预警等，用户很少进行标定，由此引起的问题也常有报道。

目前解决这一问题的努力主要是提供安全、方便与可靠的自动标定仪。例如，Honeywell最近几年公开了多项传感器标定与自标定方法的专利（US7975525B2，US7661290B2，US2006/0266097A1，US2005/0262924A1，US7401493B2，US7581425B2，US7655186B2，US7071386B2, US6918281， US2006/0042351A1），Drager 最近也公开了几项传感器标定专利（US7704356B2， US7645362B2）， 这些专利的一个共同点就是它们都需要标准气体，只是产生标准气体的方法各有不同。有没有不需要标准气体的标定方法呢？

1987年和1989年City Tech 和Drager在分别公开了不依靠标定样品进行标定的专利（US4829809，US4833909），将一个电化学传感器放在充满样品的密闭容器内，让被测物质电解消耗殆尽后，按库仑电解法确定气体浓度，进而对传感器进行标定。

Industrial Scientific在2000年公开了一项专利（US6055840），描述了一种通过定量调整控制气体扩散通道阻力求解气体浓度的方法, 该方法需要知道待测气体的扩散系数及至少一个气体扩散通道的物理尺寸, 因而实际应用也不方便。

然而，这些还属于实验室研究或分析方法，难以实际应用。目前，气体传感器的标定还一直依赖于使用由标准计量部门提供的标准浓度物质进行标定的方法。

发明内容

本实用新型将揭示一种利用电化学传感器搭建循环分析气路直接测量气体浓度的装置。

该装置由样品室、小气室、电化学传感器、泵及阀门组成，其特征在于：所述样品室，电化学传感器，泵及阀门由管路连接成循环气路，在循环气路中，电化学传感器与泵串联，在泵与电化学传感器的另一端通过阀门并联一小气室，其体积小于样品室的1/10；所述样品室为细长管路，体积大于循环气路总体积的95%，分析时气体在其中的流动为活塞流，用于储存待分析流体样品；所述电化学传感器封闭于循环流路中，用于测量响应信号及对待测电化学活性组分进行电解；所述泵用于推动流体在循环流路中循环流动，可至少两次通过传感器。

该装置可现场测量传感器零点并计算气体浓度，克服了温度、湿度、压力及部分干扰气体对测量的影响，实现对气体浓度的直接测量而无需对传感器进行标定，大大提高了测量的稳定性与可靠性。

附图说明

图1是本发明的气路结构示意图；

具体实施方式：

应用实施例一