[发明专利]用于溶解性气体传感器校准的高效水气混合装置及其方法

说明书

本发明公开了一种用于溶解性气体传感器校准的高效水气混合装置及其方法。本发明包括供气装置、混合器、储水器和控制盒，通过设置储水器，结合细喷淋头，可让全部水体都以水雾的形式与气体进行充分接触，可最大程度提升水气混合效率。另外，本发明的混合器可同时作为校准器使用，水气混合完成后直接进行校准试验。该装置在试验中全程无需开仓，通过控气三通阀、控水三通阀、控水阀等阀门切换即可实现放水、进水、鼓气、循环等全部操作，可最大限度减小外界环境的干扰，而且得益于高混合效率，本装置具有较大的水体容积，能够实现大型传感器校准或者多个小型传感器同时校准。

技术领域

本发明属于传感器校准领域，具体涉及一种用于溶解性气体传感器校准的高效水气混合装置及其方法。

背景技术

海水中溶解着多种气体，其中溶解氧、二氧化碳、甲烷等气体对于生态环境有着极为重要的影响，因此受到了广泛关注，快速准确测定水体中上述溶解性气体的含量具有重要意义。近年来随着科技进步，溶解氧传感器、二氧化碳传感器、甲烷传感器等原位传感器测定技术获得了快速发展。因其能够轻易获取大量原位数据，相关传感器已经在海洋水产、环境、科研等领域得到了广泛应用。然而，上述传感器在野外长期使用过程中由于受生物沾污以及自身元器件损耗等影响，不可避免地会发生数据漂移，因此需要定期进行传感器校准。

通过特定设备和方法，针对某一待校准参数(如溶解氧、二氧化碳、甲烷等)，能够快速更改并稳定维持水体测试环境中该参数的浓度，是开展高效率和高精度传感器校准工作的基础。要想改变水体中的某种溶解性气体浓度，通常可采用两种方法：(1)往水体中添加化学试剂进行反应，消耗或者生成该气体；(2)通入不同含量的混合气体改变水体中该气体的溶解量。采用添加化学试剂进行反应的方式，一方面难以精准控制反应后溶解性气体浓度值，另一方面所添加的化学试剂往往会对基准值测定造成干扰，因此并不适合用于传感器校准试验。往水体中通入气体的方式，不可避免需要经历水气混合平衡的过程，其速度直接决定了整个传感器校准试验的效率高低。

当前普遍采用的水气混合措施包括：(1)将气体鼓入水体，并使用沙嘴增加气泡；(2)在水体中放置微珠等材料增加水气接触面积；(3)采用喷淋头等方式，将水体喷洒在气体中。使用一种或者多种上述措施，虽然能够在一定程度上加快水气混合交换，但对于大体积水体来说，其效率仍然较为低下，无法满足传感器高效校准的要求。

因此，建立一种高效的水气平衡装置，有助于大幅加快水体中溶解性气体浓度的调节速度，将其用于溶解性气体传感器的校准工作，有望大幅提高传感器校准效率和校准精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有水气混合装置和措施效率低下的缺点，提供一种可用于溶解性气体传感器校准的高效水气混合装置。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种用于溶解性气体传感器校准的高效水气混合装置，其包括供气装置、混合器、储水器和控制盒；所述供气装置由供待校准气体装置、供氮装置组成，通过带有控气三通阀的管路向混合器内提供气体，所述控气三通阀为二进一出三通阀；所述混合器为一个用于放置传感器的密封容器，顶部开设通气阀、进水口、气体入口和气体出口，气体入口外部通过供气管路连接控气三通阀的出口，且供气管路末端出气口伸入混合器的液面以下；所述控制盒内放置一个控水三通阀、一个高压水泵和一个气泵，所述控水三通阀为二进一出三通阀；所述气体出口由带有气泵的出气管路连接至控气三通阀的第一进口；所述储水器放置于混合器下方，与混合器之间由一个控水阀连通；所述供待校准气体装置包括由待校准气体管路依次连接的储待校准气体设备和第一减压阀，所述供氮装置包括由氮气管路依次连接的储氮设备和第二减压阀；所述待校准气体管路和氮气管路末端汇合成供气管路后连接至控气三通阀的第二进口；所述控水三通阀的第一进口连接混合器取水口，第二进口连接储水器取水口，其出口通过带有高压水泵的水管通至混合器进水口，并连接一个用于对混合器进行喷淋的喷淋头。