[发明专利]基于铜氨法的高精度、自动化氧浓度检测仪及方法

说明书

本发明公开了一种基于铜氨法的高精度、自动化氧浓度检测仪及方法，包括水准与补液瓶、反应瓶、量气管、双向泵、旋转叶轮和单片机。步进电机控制升降台的升降，测量光幕传感器实时检测水准与补液瓶液面同量气管液面是否保持在同一高度，和步进电机协同工作实现双液面的自动调平。双向泵实现对气液管路的自动化调节。旋转叶轮采用涡轮驱动实现化学反应的自动化操作。单片机基于单片机控制技术实现测量系统的自动化控制。本发明作为一种高精度、自动化、便携式的氧浓度检测装置，不仅提高了氧浓度检测效率和环境适应性，减少测量过程中的人为误差，而且进一步提高了铜氨法氧浓度检测的精确度，具有重要的实际意义和应用价值。

【技术领域】

本发明涉及一种基于铜氨法的高精度、自动化氧浓度检测仪及方法，属于气体浓度检测技术领域。

【背景技术】

铜氨法是目前国际公认的气体氧浓度测量金标准，现行相关国家标准中，均采用铜氨法对气体中氧浓度进行标定。该方法采用纯化学方法，测量结果与环境温度、压力无关，测量性能稳定可靠，适于高原低压等特殊环境下的氧浓度检测。然而，现有铜氨法测量装置是全玻璃器皿，测量过程均为人工操作，程序繁琐，主观因素影响大，测量自动化程度低，便携性差。针对大型制氧设备和特殊用途医疗设备原位、快速、精确的氧浓度测量的实际需求，特别是提升测量装置在特殊环境下的适应性，需要在现有铜氨法测量原理的基础上，进一步加强铜氨法氧浓度测量装置的自动化、智能化和便携性。

【发明内容】

本发明的目的是公开一种基于铜氨法的高精度、自动化氧浓度检测装置及方法，通过优化设计铜氨法测量装置，并综合采用电子技术、自动化控制技术、传感器技术，提升铜氨法氧浓度测量装置的测量精度、测量效率、便携性和自动化程度。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于铜氨法的高精度、自动化氧浓度检测仪，包括水准与补液瓶、量气管、反应瓶和自动化控制系统；

所述的水准与补液瓶内部装铜氨溶液，底部设置两个接口，两个接口上分别设置有第一阀门、第二阀门；第二阀门通过第一连接管连接反应瓶底部接口；第一阀门通过第二连接管连接三通活塞的B2端口，水准与补液瓶顶部设置第三连接管，第三连接管的一端伸入水准与补液瓶的液面以下，另一端连接三通活塞的B1端口，第三连接管上设置有双向泵；三通活塞上端与量气管连接，量气管上端与四通活塞连接，四通活塞的A1、A2、A3端口上分别连接排气管、第四连接管和测量管，第四连接管连接反应瓶顶部，反应瓶中装有铜氨溶液和铜丝，反应瓶底部设置有旋转叶轮；

所述的自动化控制系统包括控制器、升降装置和液位采集装置；所述的升降装置驱动水准与补液瓶在竖直方向上运动，所述的液位采集装置采集水准与补液瓶和量气管内部液位高度，所述的控制器控制连接双向泵、旋转叶轮、液位采集装置和升降装置。

所述的升降装置为步进电机，步进电机安装在底座上，水准与补液瓶设置在第一工作台上，步进电机驱动第一工作台在竖直方向运动。

所述的液位采集装置为测量光幕传感器，第一测量光幕传感器包括一组投光器和一组接收器，分别设置在量气管两侧外壁上；第二测量光幕传感器包括一组投光器和一组接收器，分别设置在水准与补液瓶两侧外壁上。测量光幕传感器液面检测精度不低于3mm。

所述的控制器为单片机，第一测量光幕传感器、第二测量光幕传感器的输出信号经过外部信号调理电路后，输入单片机；单片机配有键盘，键盘用于测量过程中控制信号的输入和第二工作台初始高度的输入。

所述的量气管由上端管、中部管和下端管组成，中部管的直径大于上端管和下端管的直径；上端管、中部管和下端管均设置有刻度。

所述的测量管的测量端水平放置，用于测量氧浓度高于99％的气体，测量管的管径为量气管上端管径的1/10～1/5。

所述的旋转叶轮为涡轮结构。