[实用新型]宽范围定量及报警两用便携式测氢仪无效

专利信息
申请号: 93200073.8 申请日: 1993-01-04
公开(公告)号: CN2145385Y 公开(公告)日: 1993-11-03
发明(设计)人: 杨海鹰;张金锐;陆婉珍 申请(专利权)人: 中国石油化工总公司石油化工科学研究院
主分类号: G01N30/00 分类号: G01N30/00
代理公司: 石油化工科学研究院专利事务所 代理人: 马文裕
地址: 100083*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 范围 定量 报警 两用 便携式 测氢仪
【说明书】:

本实用新型涉及一种宽范围定量测定及报警两用的便携式测氢仪,可用于多种环境下的常量(1~100%体积)的氢含量分析及痕量(50ppm~1%体积)的氢气报警。

氢气的定量分析在石油、化工等领域中是一项重要的监控数据。目前,商品化的测氢仪多为报警或低浓度半定量的,其测定原理是直接利用氢传感器感受环境中的氢并将其感受转化成电信号,再经过放大显示。这种测氢仪如市售的QMB-I型氢气检漏报警器,由于它所选择的探头性能限制,存在有以下的不足之处:

1、性能单一,如作为报警的设备只能用于报警及检漏而不能用作定量分析,而且当氢气浓度超过其感受的范围(如500~1000ppm)时,探头易于饱和。

2、除个别的氢气检漏仪外,大多数的氢气检测仪的选择性不好,对多数易燃、易爆的气体都有感应。

3、测定精密度差,多只具有半定量的功能而不能给出精确的定量结果。

本实用新型的目的就是要解决上述存在的问题,提出一种能够准确定量、宽范围测定、使用和携带方便、体积小巧、对氢气具有高选择性的定量及报警两用便携式氢含量测定仪。

本实用新型测氢仪的特征有二,一是具有一个毛细管分流指数稀释采样器,二是使用了具有高选择性的双膜复合氢敏器件作为检测的探头。

以下结合附图说明本实用新型测氢仪的结构及特性,图1是电路框图,图2是气路系统结构示意图,图3是双膜复合氢敏器件探头的工作特性曲线,图4是本实用新型测氢仪的工作特性曲线。

由图1的电路框图可以看出,本实用新型测氢仪的电路部分由稳压电源、吸气泵控制线路、氢敏器件探头、信号处理单元、信号显示单元几个部分组成。

由图2的气路系统结构示意图表明,本实用新型测氢仪的气路系统在结构上主要由两部分构成,即采样器主体块6及抽气泵5。采样器主体块6是一个有气体通路的金属块。气体通路又由分流采样池1、样品稀释池3和检测室4组成。分流采样池1和样品稀释池3在结构上并不连通,仅在接头处通过一根螺旋形毛细管柱2相连。在样品稀释池顶端有检测室4,内装有双膜复合氢敏器件探头12,其讯号及工作状态的控制由导线束13引至电路系统。

氢敏器件是由一种能耐高温、耐溶剂、对氢有高度选择性的芳杂环高分子有机化合物覆裹的Pd-MOSFET氢探头。此有机化合物的化学结构式为:

X1为-O-或-CH2

有关其性能可参见有关文献[卢凤才等,高分子学报(5),342(1987)]。Pd-MOSFET氢敏器件如已商品化的型号为MQ-51的氢敏器件(购自北京电子管二厂),有关其性能可以参见M.Armgarthet.al发表的文献[Appl.Phys.Lett,41(7),654(1982)]。而作为双膜复合氢敏器件的制备及性能,已在申请号为931000170.X的中国发明专利申请说明书中有详细叙述。

指数稀释采样器的工作原理是利用氢气与其他气体在扩散系数上的差异,使得被抽气泵5抽入稀释气流的氢气量随着样品气中的氢气浓度的增加呈指数关系递增,从而使探头在高氢含量的响应幅度增加,以提高此时的测定精度。

当进行氢含量的常量分析时,样品气由入口7进入分流采样池1以后,一部分样品按上述的指数规律被抽入毛细管2,然后进入样品稀释池3。在抽气泵5的抽吸作用下,由样品稀释池入口9抽入的大量空气与由毛细管2流出的含氢样品气在稀释池3内混和后,通过检测室4被检测,然后经过抽气泵5由出口10放空。样品气中氢含量的变化即可由安装在检测室4内的探头12检测出,并经信号变换处理后,以数字显示的形式给出结果。当用于检漏报警时,只要将入口9与要测定的环境气连通即可。进入采样池1的大部份样品气则从出口8放空。11是玻璃毛。毛细管2的管径及长度可以根据探头的响应特性曲线及抽气泵5的抽气量在内径0.1~0.5毫米及长度10~50厘米范围内变化。比较合适的技术条件是:泵抽气量200毫升/分,毛细管内径0.3毫米,长30厘米。

图3和图4的曲线反映了探头响应讯号随氢浓度变化的关系。其中图3横座标的氢浓度是稀释了K倍的氢百分浓度。该曲线是用一专门的自制评价设备测得的。实际上图3就是用作为报警时仪器的响应特性曲线。两者的差别显示了毛细管分流指数稀释采样器在常量氢气的定量分析中的优点,因而它弥补了氢探头在氢气浓度较大时,响应趋于饱和的不足之处。这使本实用新型测氢仪的测量范围及高含量氢气的定量分析精度都有极大程度的提高。因此,也保证了本实用新型测氢仪能用于1~100%(体积)氢气含量的测定。

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