[发明专利]一种通用氧气体分析仪及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体分析装置，特别是指一种氧气体分析仪。

背景技术

电化学式氧传感器的工作原理是当被测气体氧分子通过透气膜即可在传感器内发生氧化-还原反应，当氧分子到达正极表面时，发生还原反应，同时负极发生氧化反应，化学反应过程如下：

阴极：O2+2H2O+4e-→4OH-

阳极：2Pb+4OH-→2PbO+2H2O+4e-

电池综合反应：O2+2Pb→2PbO

阴极和阳极两个反应发生生成电流，电流大小相应地取决于氧气反应速度(法拉第定律)，可外接一只已知电阻来测量产生的电势差，这样就可以准确测量出氧气的浓度。电化学反应中，铅极参与到氧化反应中，使得这些电化学氧传感器具有一定的使用期限，一旦所有可利用的铅完全被氧化，电化学式氧传感器将停止运作。

微量氧气体分析仪采用微量的电化学式氧传感器，由于微量的电化学式氧传感器设计使用范围是微量或痕量氧气，因此化学反应速度快，在氧浓度很低时输出信号才具有较大的性噪比。但是也导致了微量的电化学式氧传感器在高浓度氧的环境中化学反应急剧加快，大大降低了电化学氧传感器的设计使用寿命，甚至导致电化学氧传感器直接失效。如常用微量氧气体分析仪的测量范围为0-10ppm氧气浓度，而空气中氧气浓度约为206000ppm左右，超出该分析仪的设计使用范围20600倍。如果空气进入微量的电化学式氧传感器就极易导致氧传感器直接失效。

传统的微量氧气体分析仪在制造商出厂后运输过程、用户储存、用户使用等过程中，由于间隔时间较长，空气中的高浓度氧气会扩散到传感器中，导致传感器可能长期处于高浓度氧的空气环境中。另外，在使用现场，测量气体中氧气的浓度未知，有可能氧气的浓度会较高，或者在使用现场由于工艺条件变化导致氧气浓度升高，也会导致微量氧传感器接触到高浓度的氧气，会大大减少微量电化学氧传感器的寿命，甚至可能导致微量氧传感器直接失效。

常量氧传感器可以测量较高浓度的氧气，在高浓度氧气环境下工作寿命较长。但是测量低浓度氧时，信号值非常小，灵敏度极低，不能用于测量0-10ppm浓度范围内的氧气测量。

中国专利公开了一种授权公开号为CN202614720U的双通道氧气分析仪，包括依次连接的氧气传感器、信号放大电路、数据采集电路及显示操作单元，还包括一组并列的氧气传感器和信号放大电路。该装置虽然实现了多点氧气测量的情况，可以一定程度上减少仪器使用成本，但是不能既可以用于高浓度氧气环境也可以用于低浓度氧气环境。

发明内容

本发明提出一种通用氧气体分析仪及其控制方法，既可以用于高浓度氧气环境，也可以用于低浓度氧气环境，同时延长了微量氧传感器的使用寿命。