[发明专利]一种密闭空间氧气浓度自动保持控制装置

权利要求书

1.一种密闭空间氧气浓度自动保持控制装置，其特征在于，包括：气泡传感器、气泡检测器、电解制氧器；

其中，所述电解制氧器，用于通过电解制氧方式产生氧气，并将产生的氧气输送到气泡传感器；

所述气泡传感器，用于感应电解制氧设备中所产生氧气的气泡直径，并将气泡信号传输给气泡检测器，所述气泡信号包括气泡直径和数量；

所述气泡检测器，用于采集气泡传感器传输的气泡信号，并进行分析、处理，按照预设算法计算出固定周期内产生氧气气泡的累计体积及制氧量，并结合密闭空间的体积计算出相应的氧气浓度，将计算得到的氧气浓度与预设氧气浓度范围进行比较，产生控制信号以控制电解制氧器的制氧工作状态。

2.根据权利要求1所述的密闭空间氧气浓度自动保持控制装置，其特征在于，所述气泡检测器，包括：气泡信号处理单元、氧气浓度监测单元和电解制氧使能控制单元；

其中，所述气泡信号处理单元，用于根据气泡传感器传输的气泡信号，经信号调理进行模数转换，缓存一个分析周期的气泡数字信号并进行数据运算，解算出氧气气泡的累计体积及制氧量；

所述氧气浓度监单元，用于根据解算出的制氧量及氧气消耗量，估算当前密闭空间的氧气浓度，并将计算出的氧气浓度作为观测量与预设氧气浓度范围进行比较，将比较差值作为电解制氧使能控制单元的输入；

所述电解制氧使能控制单元，用于根据比较差值产生开关量控制信号，以控制电解制氧器的制氧工作状态为开启或关闭。

3.根据权利要求2所述的密闭空间氧气浓度自动保持控制装置，其特征在于，所述气泡信号处理单元解算出的一个分析周期内产生的氧气气泡的累计体积为v_气泡，及制氧量为z＝ρv_气泡，其中，ρ表示常温常压条件下的氧气密度；

所述电解制氧器在一个分析周期内产生的氧气气泡的累计体积v_气泡为柱状气体体积v1、不规则气泡体积v2和单气泡体积v3之和，即：

v_气泡＝v1+v2+v3。

4.根据权利要求3所述的密闭空间氧气浓度自动保持控制装置，其特征在于，

当采集的气泡信号幅值大于或等于全气状态的门限阈值T1时，产生的氧气起泡为柱状气体，所述气泡信号处理单元通过统计所述分析周期内采集信号幅值大于或等于T1的氧气起泡个数n，得到柱状气体体积为：

v1＝V_lg*n*π*r*r/f，其中，V_lg为气体流速，r为气体传输管道的半径，f为模数转换的采样频率，π为常数。

5.根据权利要求3所述的密闭空间氧气浓度自动保持控制装置，其特征在于，

当采集的气泡信号幅值小于T1且大于或等于单气泡对应的脉冲信号峰值门限阈值T2时，产生的氧气起泡为不规则气泡，将不规则气泡近似为以气体传输管道内径为直径的球状气泡，检测近似球状气泡的脉冲峰值，当其中一个时刻采集的气泡信号峰值A[t]大于前一个时刻及后一个时刻采集的起泡信号峰值时，气泡数量的计数值p加一，统计所述分析周期内不规则气泡的数量p，得到不规则气泡体积为：

v2＝4*π*r³*p/3。

6.根据权利要求3所述的密闭空间氧气浓度自动保持控制装置，其特征在于，

当采集的气泡信号幅值小于T2且大于或等于全水状态的门限阈值T3时，产生的氧气起泡为单个小气泡，检测单个小气泡的脉冲峰值，当其中一个时刻采集的气泡信号峰值A[t]大于前一个时刻及后一个时刻采集的气泡信号峰值时，记录所述时刻脉冲信号的峰值，通过对单气泡体积和单气泡脉冲信号峰值的多项式拟合公式，得到所述时刻的单气泡体积v3’；将所述分析周期内的单气泡体积v3’的累加和记为v3。