專利名稱：微量氧分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及分析儀器儀表領域，尤其涉及一種微量氧分析儀。
背景技術：
氧分析儀是氣體領域必備的分析儀表，已經廣泛應用于化學工業、冶金工業、環境監測、醫療衛生、航空航天、電子工業等領域中。根據檢測范圍的不同，氧分析儀可分為百分含量氧分析儀和微量氧分析儀。其中百分含量氧分析儀按原理可分為電化學原理、氧化鋯原理和順磁式原理。微量氧分析儀按原理可分為電化學式原理和氧化鋯原理。目前，百分含量氧分析儀表多為便攜式儀表，具有體積小、操作簡便、價格低廉的優勢；微量氧分析儀以在線和研究儀表居多，其中的電化學原理微量氧分析儀具有響應快、準確度高的優點。其中，電化學原理是指:儀器的傳感器是一只由固體電解質和僅對氧敏感的Ag-Pb電極構成的堿性原電池，當樣氣中的氧分子通過滲透膜滲透進入原電池時，在電極上產生如下反應:銀(Ag)陰極上:02+2H20+4e — 40F鉛(Pb)陽極上:2Pb+2K0H+40r-4e — 2KHPb02因此，當樣氣中的氧分子通過滲透膜滲透進入原電池時，則在原電池的陰極和陽極產生了得失電子，若原電池的陰陽極形成閉合回路，則回路中有電流流過，其電流的大小隨氧濃度的大小而變化，因此只要測得原電池回路中的電流值，即可知樣氣中的氧濃度值。目前，基于電化學原理的微量氧分析儀一般由氣路組合、傳感器組合、信號處理電路以及顯示組件等組成。氣體由分析器的氣路入口 進入，然后進入傳感器組合中，在傳感器組合中，氧分子通過滲透膜滲透進入傳感器時，則在傳感器的陰極和陽極產生了得失電子，若傳感器的陰陽極形成閉合回路，則回路中有電流流過，其電流的大小隨氧濃度的大小而變化，因此只要通過信號處理電路測得回路中傳感器的電流值，即可知氣體的氧濃度值。目前，微量氧分析儀在氣路上一般采用不銹鋼管連接，在接口連接處采用O型密封圈密封方式，實用新型人在工作過程中，經過認真的分析發現，O型密封圈對環境氧的滲入效應沒有很好的抑制作用，且對微量氧也會產生一定的解析吸附效應，從而最終影響微量氧分析儀的對氧氣濃度的檢測精度。
實用新型內容有鑒于此，本實用新型提供的微量氧分析儀。通過改進氣路組合內部各部件之間、以及氣路組合與傳感器組合之間的密封結構，提高了微量氧分析儀對氧氣濃度的檢測精度。本實用新型提供的微量氧分析儀，包括:傳感器組合和氣路組合，所述氣路組合內部各部件之間、以及所述氣路組合與所述傳感器組合之間均采用硬連接方式連通。進一步:所述氣路組合包括:進氣管、出氣管、氣體入口接頭和氣體出口接頭，所述傳感器組合包括:傳感器氣體入口接頭和傳感器氣體出口接頭；所述進氣管的兩端分別通過金屬卡套與所述氣體入口接頭和傳感器氣體入口接頭連通，所述出氣管的兩端分別通過金屬卡套與所述氣體出口接頭和傳感器氣體出口接頭連通。進一步:所述傳感器組合還包括:傳感器本體和傳感器，所述傳感器氣體入口接頭和傳感器氣體出口接頭固定在所述傳感器本體的外壁上，所述傳感器本體內部具有一與所述傳感器的大小一致的置物空間，所述傳感器安裝在所述置物空間內。進一步:所述傳感器本體包括:傳感器池、傳感器蓋和密封圈，所述傳感器池內部具有第一腔體和第二腔體，所述第二腔體位于所述第一腔體內，且所述第二腔體的內壁形成所述置物空間，當所述傳感器蓋蓋在所述傳感器池上時，所述傳感器蓋將所述第二腔體封閉，且所述傳感器蓋與所述第一腔體的底面通過密封圈密封。進一步:所述傳感器組合還包括:熱敏電阻，所述傳感器蓋的內部具有一熱敏電阻安裝孔，所述熱敏電阻固定在所述熱敏電阻安裝孔內。進一步:還包括:信號處理電路，所述傳感器蓋上具有一信號導線連接孔，信號導線的輸入端與所述傳感器和熱敏電阻連接，輸出端穿過所述信號導線連接孔與所述信號處理電路連接。進一步:所述信號處理電路包括:順序連接的電流電壓轉換電路、運算放大電路、低通濾波電路、溫度補償電路、調零電路和量程調節電路。進一步:還包括:顯示組件，所述顯示組件連接至所述信號處理電路，用于接收所述信號處理電路輸至的氧氣濃度值信號，并顯示。本實用新型的有益效果:由于氣路 組合內部各部件之間、以及氣路組合與傳感器組合之間均采用硬連接方式連通，而硬連接方式相較于O型密封圈的密封方式，可以很好地抑制環境氧的滲入效應，也可以很好地降低氣路對微量氧的解析吸附效應，從而提高微量氧分析儀對氧氣濃度的檢測精度。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述:
圖1是本實用新型的微量氧分析儀的實施例的結構示意圖。圖2是本實用新型的氣路組合和傳感器組合的實施例的結構示意圖。圖3是本實用新型的傳感器組合的實施例的結構示意圖。
具體實施方式
請參考圖1，是本實用新型的微量氧分析儀的實施例的結構示意圖，該微量氧分析儀可以應用于化學工業、冶金工業、環境監測、醫療衛生、航空航天、電子工業等領域中，用于對氧氣濃度進行檢測。該微量氧分析儀包括:機箱主體101、氣路組合1、傳感器組合2、信號處理電路3和顯示組件4。氣路組合1、傳感器組合2、信號處理電路3和顯示組件4順序連接，且均通過螺接或卡接等方式固定在機箱主體內。當測量氧氣濃度時，將待測氣體通過氣路組合I進入傳感器組合2中，在傳感器組合2中，氧分子通過滲透膜滲透進入傳感器，傳感器的陰極和陽極產生得失電子，形成閉合回路，回路中有電流流過，其電流的大小隨氧濃度的大小而變化，通過信號處理電路3可以測得氣體中氧濃度值，并通過顯示組件4進行顯示。另外，經過傳感器組合2的氣體最終也通過氣路組合I中排出。在本實施例中，氣路組合I內部各部件之間、以及氣路組合I與傳感器組合2之間不再采用O型密封圈的方式密封，而是采用硬連接方式連通。采用硬連接方式密封的好處在于:可以很好地抑制環境氧的滲入效應，也可以很好地降低氣路對微量氧的解析吸附效應，從而提高微量氧分析儀對氧氣濃度的檢測精度。下面分別對微量氧分析儀中各部件進行說明。如圖2和3所示，氣路組合I包括:進氣管11、出氣管12、氣體入口接頭13和氣體出口接頭14，傳感器組合2包括:傳感器氣體入口接頭23和傳感器氣體出口接頭24。其中，氣體入口接頭13和氣體出口接頭14均固定在機箱主體的后面板5上，進氣管11的兩端分別通過金屬卡套15與氣體入口接頭13和傳感器氣體入口接頭23連通，出氣管12的兩端分別通過金屬卡套15與氣體出口接頭14和傳感器氣體出口接頭24連通。優選地，上述各部件均采用不銹鋼材質制造，通過金屬部件之間的相互擠壓實現接口處不發生氣體的滲漏。上述結構中，氣路組合I的結構簡單，整個氣路組合I的零部件都可以為不銹鋼金屬材質，密閉性好，可有效降低環境氧的滲入，減少氣路對微量氧的吸附效應。如圖3所示，傳感器組合2除了上述提及的傳感器氣體入口接頭23和傳感器氣體出口接頭24外,還包括:傳感器本體200和傳感器26。在一種實施方式中，傳感器本體包括:傳感器池21和傳感器蓋22。其中，傳感器氣體入口接頭22和傳感器氣體出口接頭24可以是固定在傳感器本體(例如:傳感器池21)的外壁上。在傳感器本體內部具有一與傳感器26的大小一致的置物空間，傳感器26安裝在該置物空間內。需要說明的是，該置物空間為一封閉空間，置物空間與傳感器26的大小一致是指當傳感器安裝到該置物空間內，該置物空間幾乎沒有空余空間，如此設置的原因在于:現有的微量氧分析儀由于結構復雜，一般空間死體積較大，空間死體積是指:分析儀器氣路中，未被固定相(固定物質)占據的空間，也就是不被固定相滯留的組分 ，從進樣到出現最大峰值所需的流動相體積。而空間死體積越大將導致下氧速度慢、測量時數據波動大等問題，下氧速度是指:由于環境中氧氣的濃度較大，在儀器投入使用前，儀器中氧的濃度往往接近環境中氧氣濃度，為了實現微量氧的測量，通常通入氮氣將氧氣排出到儀器外，直到儀器中氧含量低于0.5PPM，再投入使用，這個排氧過程所需的時間長短即為下氧速度。采用上述的傳感器組合2結構，可以減少空間死體積，避免氧殘留在傳感器組合中，有效地解決下氧速度慢、測量時數據波動大等問題。進一步，傳感器池21內部具有一第一腔體29和一第二腔體201，第二腔體201位于第一腔體29內，且第二腔體201的內壁形成上述的置物空間。當傳感器蓋22蓋在傳感器池21上時，傳感器蓋22將第二腔體201封閉，形成密閉結構。另外，傳感器蓋22與第一腔體29的底面通過密封圈25 (例如:0型密封圈)密封。如圖3所示，傳感器蓋22除了具有與傳感器池21配合的結構處，在其內部還具有一熱敏電阻安裝孔28，用于安裝熱敏電阻，熱敏電阻的作用是感知傳感器組合2的溫度變化情況。在傳感器蓋22上還具有一信號導線連接孔27，用于連接傳感器組合2和信號處理電路3的信號導線的輸入端連接至熱敏電阻和傳感器26，輸出端穿過信號導線連接孔27連接至信號處理電路，用于將熱敏電阻感知的傳感器組合2的溫度變化信號和傳感器26的傳感器信號輸至信號處理電路3。上述中，由于傳感器本體可以由傳感器池21和傳感器蓋22形成，且傳感器池21和傳感器蓋22通過密封圈25密封，使得傳感器本體具有拆裝靈活，傳感器26更換方便等優點，為傳感器組合的維護工作帶來了方便，并且上述結構簡單，在設計中嚴格遵循最小空間死體積的設計原則，因此可以大程度地降低空間死體積，提高下氧速度。信號處理電路包括:順序連接的電流電壓轉換電路、運算放大電路、低通濾波電路、溫度補償電路、調零電路和量程調節電路。其中，電流電壓轉換電路將傳感器輸出的電流信號轉換成電壓信號，運算放大電路將電壓信號放大后再通過低通濾波電路將可能出現的干擾信號消除，溫度補償電路對信號進行補償，降低溫度對檢測信號的影響，調零電路有效解決電路輸入為零時輸出不為零的問題，量程調節電路可有效穩定量程切換時信號的輸出范圍。通過在信號處理電路中增加溫度補償電路的原因在于:現有中，為了消除周圍環境溫度對電化學式微量氧分析儀的傳感器信號輸出的影響，以往的分析儀采用恒溫控制的方法讓傳感器組合恒定在一個溫度下，此溫度一般要求高于環境溫度，通常選擇在50-60°C之間，雖然傳感器控制在50-60°C之間時，傳感器能夠正常工作，但是由于傳感器長期工作在高溫狀態下，因此傳感器的使用壽命大大降低。而本實施例通過在信號處理中采用溫度補償電路來減少環境溫度對微量氧分析儀中傳感器的影響，這樣既保證了儀器的檢測精度不受溫度的影響，同時也延長了傳感器的使用壽命。具體實現時，傳感器組合工作在環境溫度下，由熱敏電阻將傳感器組合的溫度信號傳遞給信號處理電路，信號處理電路中的溫度補償電路根據來自熱敏電阻的溫度信號對傳感器信號進行補償。顯示組件包括:模數轉換電路、控制單元(如:CPU)、顯示屏和鍵盤。其中，模數轉換電路將信號處理電路輸出的模擬信號(如:氧氣濃度值信號)轉換成控制單元能夠處理的數字信號，控制單元將數字信號再進行分析處理后顯示在顯示屏上，鍵盤可對顯示參數進行設置。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權`利要求范圍當中。
權利要求1.一種微量氧分析儀，包括:傳感器組合和氣路組合，其特征在于:所述氣路組合內部各部件之間、以及所述氣路組合與所述傳感器組合之間均采用硬連接方式連通。
2.如權利要求1所述的微量氧分析儀，其特征在于:所述氣路組合包括:進氣管、出氣管、氣體入口接頭和氣體出口接頭，所述傳感器組合包括:傳感器氣體入口接頭和傳感器氣體出口接頭；所述進氣管的兩端分別通過金屬卡套與所述氣體入口接頭和傳感器氣體入口接頭連通，所述出氣管的兩端分別通過金屬卡套與所述氣體出口接頭和傳感器氣體出口接頭連通。
3.如權利要求2所述的微量氧分析儀，其特征在于:所述傳感器組合還包括:傳感器本體和傳感器，所述傳感器氣體入口接頭和傳感器氣體出口接頭固定在所述傳感器本體的外壁上，所述傳感器本體內部具有一與所述傳感器的大小一致的置物空間，所述傳感器安裝在所述置物空間內。
4.如權利要求3所述的微量氧分析儀，其特征在于:所述傳感器本體包括:傳感器池、傳感器蓋和密封圈，所述傳感器池內部具有第一腔體和第二腔體，所述第二腔體位于所述第一腔體內，且所述第二腔體的內壁形成所述置物空間，當所述傳感器蓋蓋在所述傳感器池上時，所述傳感器蓋將所述第二腔體封閉，且所述傳感器蓋與所述第一腔體的底面通過密封圈密封。
5.如權利要求4所述的微量氧分析儀，其特征在于:所述傳感器組合還包括:熱敏電阻，所述傳感器蓋的內部具有一熱敏電阻安裝孔，所述熱敏電阻固定在所述熱敏電阻安裝孔內。
6.如權利要求5所述的微量氧分析儀，其特征在于:還包括:信號處理電路，所述傳感器蓋上具有一信號導線連接孔，信號導線的輸入端與所述傳感器和熱敏電阻連接，輸出端穿過所述信號導線連接孔與所述信號處理電路連接。
7.如權利要求6所述的微量氧分析儀，其特征在于:所述信號處理電路包括:順序連接的電流電壓轉換電路、運算 放大電路、低通濾波電路、溫度補償電路、調零電路和量程調節電路。
8.如權利要求7所述的微量氧分析儀，其特征在于:還包括:顯示組件，所述顯示組件連接至所述信號處理電路，用于接收所述信號處理電路輸至的氧氣濃度值信號，并顯示。
專利摘要本實用新型實施例提供的微量氧分析儀，包括傳感器組合和氣路組合，所述氣路組合內部各部件之間、以及所述氣路組合與所述傳感器組合之間均采用硬連接方式連通。通過改進氣路組合內部各部件之間、以及氣路組合與傳感器組合之間的密封結構，提高了微量氧分析儀對氧氣濃度的檢測精度。
文檔編號G01N27/416GK203101322SQ20122054854
公開日2013年7月31日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者黃凱梁, 袁江, 朱仲文, 李曹東 申請人:重慶川儀分析儀器有限公司