一種氧濃度監測控制裝置的製作方法

2023-07-11 17:57:26 1

專利名稱：一種氧濃度監測控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氧濃度監測控制裝置，尤其涉及一種自動監測和調節封閉空間內氧氣濃度的氧濃度監測控制裝置。
背景技術：
現有的氧濃度監測控制裝置結構設計不合理，存在一定的缺陷，無法實現實時自動監測和調節封閉空間內氧氣濃度的功能。另有一些氧濃度監測控制裝置使用傳統的氧傳感器，易受一氧化碳，二氧化碳和 氮氧化物的影響，且不適用於放射性測試的應用；使用傳統電解質的氧傳感器，溶解氧化鉛的容量有限，容易發生氧化鉛飽和的情況，過量的氧化鉛沉澱在鉛正極上容易導致電池失效，使產品的使用壽命降低；此外，現有的氧濃度監測控制裝置不具有溫度補償電路，適用的溫度環境受限，且具有信號輸出不穩定、具有腐蝕性等缺陷。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，提供一種氧濃度監測控制裝置，能夠實時自動監測和調節封閉空間內的氧氣濃度，使封閉空間的氧氣達到理想狀態；
本發明所要解決的另一技術問題在於，提供一種弱酸電解質氧傳感器，具有更大的容量來溶解氧化鉛，可以進一步提升產品的使用壽命；弱酸電解質氧傳感器具有穩定的信號輸出、安全無腐蝕，應用廣泛。為解決上述技術問題，本發明公開了一種氧濃度監測控制裝置，用以自動監測和調節封閉空間內的氧氣濃度，包括氧氣檢測與信號處理電路、開關量輸出電路以及警報電路，所述氧氣檢測與信號處理電路分別連接用於存儲基準氧氣濃度值信息的存儲器和用於放射性測試、氣體混合和環境空氣檢測的弱酸電解質氧傳感器；
氧濃度監測控制裝置處理還包括分別與所述氧氣檢測與信號處理電路、所述開關量輸出電路以及所述警報電路相連接的，用於根據所述弱酸電解質氧傳感器輸出的電流信號判斷所述電流信號是否超過了所述存儲器存儲的基準氧氣濃度值信息，並相應開啟與其相連接的所述開關量輸出電路和所述警報電路的控制器；
所述開關量輸出電路連接供氧設備或通風機，所述報警電路連接報警器.
優選的，所述弱酸電解質氧傳感器主要由鉛正極、金負極以及弱酸電解質組成，所述金負極上包覆無孔塑料橡膠膜。優選的，所述弱酸電解質氧傳感器上設置溫度補償電路，所述弱酸電解質氧傳感器的溫度補償範圍從5° C-400 C。優選的，氧氣透過所述無孔塑料橡膠膜作用在所述金電極上；
所述弱酸電解質氧傳感器輸出的電流信號與加載在其上的氧氣分壓呈線性比例關係。本發明實施例一種氧濃度監測控制裝置具有如下優點由於包括分別與控制器相連接的氧氣檢測與信號處理電路、開關量輸出電路以及警報電路，控制器可以根據弱酸電解質氧傳感器輸出的電流信號判斷電流信號是否超過了存儲器存儲的氧氣濃度值信息，並相應開啟與其相連接的開關量輸出電路和警報電路，該裝置能夠實時自動監測和調節封閉空間內的氧氣濃度，使封閉空間的氧氣達到理想狀態；同時，由於通過弱酸電解質氧傳感器進行感應，不受一氧化碳，二氧化碳和氮氧化物的影響；其有更大的容量來溶解氧化鉛，避免氧化鉛沉澱在鉛正極上導致電池 失效的情況，進一步提升產品的使用壽命；弱酸電解質氧傳感器具有穩定的信號輸出、安全無腐蝕，應用廣泛。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發明實施例所提供的氧濃度監測控制裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面參考附圖對本發明的優選實施例進行描述。參見圖1，本發明實施例所提供的氧濃度監測控制裝置，用以自動監測和調節封閉空間內的氧氣濃度，包括氧氣檢測與信號處理電路I、開關量輸出電路2以及警報電路3，所述氧氣檢測與信號處理電路I分別連接用於存儲基準氧氣濃度值信息的存儲器11和用於放射性測試、氣體混合和環境空氣檢測的弱酸電解質氧傳感器12 ；
氧濃度監測控制裝置處理還包括分別與所述氧氣檢測與信號處理電路I、所述開關量輸出電路2以及所述警報電路3相連接的，用於根據所述弱酸電解質氧傳感器12輸出的電流信號判斷所述電流信號是否超過了所述存儲器12存儲的氧氣濃度值信息，並相應開啟與其相連接的所述開關量輸出電路2和所述警報電路3的控制器4 ；
所述開關量輸出電路2連接供氧設備或通風機21，所述報警電路3連接報警器31.優選的，所述弱酸電解質氧傳感器12主要由鉛正極、金負極以及弱酸電解質組成，所述金負極上包覆無孔塑料橡膠膜。優選的，所述弱酸電解質氧傳感器12上設置溫度補償電路，所述弱酸電解質氧傳感器12的溫度補償範圍從5° C-400 C。優選的，氧氣透過所述無孔塑料橡膠膜作用在所述金電極上；
所述弱酸電解質氧傳感器12輸出的電流信號與加載在其上的氧氣分壓呈線性比例關係。以下具體說明本發明氧濃度監測控制裝置的結構及工作原理。氧氣檢測與信號處理電路I是受控制器4控制的用於反饋弱酸電解質氧傳感器12感應的氧氣分壓以及存儲器11存儲的基準氧氣濃度值信息的電路結構，其於控制器4電連接。實施時，弱酸電解質氧傳感器12感應的氧氣分壓和存儲器11存儲的基準氧氣濃度值信息通過該電路傳輸給控制器4，並接收控制器4發出的控制指令。存儲器11存儲的基準氧氣濃度值信息可以根據實際的應用環境進行設定，其可以是一個範圍也可以是一固定值，如其可以設備該封閉空間的基準氧氣濃度值在10%-15%之間。本實施例中，存儲器11存儲的基準氧氣濃度值信息是一固定值為19%具體實施時，控制器4可以根據弱酸電解質氧傳感器12輸出的電流信號判斷所述電流信號是否超過了存儲器11存儲的基準氧氣濃度值信息，並相應開啟與其相連接的開關量輸出電路2和所述警報電路3.以下舉例說明弱酸電解質氧傳感器12實時感應封閉空間，如室內的氧氣濃度(具體傳感結構及傳感方式後續詳細說明)並反饋給控制器4，控制器4實時讀取該反饋信號並將其與存儲器11存儲的基準氧氣濃度值進行比較，當由弱酸電解質氧傳感器12感應的室內氧氣濃度低於存儲器11存儲的基準氧氣濃度值時，也就是上述的19%時，控制器4控制啟動開關量輸出電路2和警報電路3.由於開關量輸出電路2連接供氧設備或通風機21，報警電路3連接報警器31，供氧設備或通風機21補充室內氧氣，直至控制器4判別室內氧氣達到基準的濃度值，判別過程與上述啟動開關量輸出電路2和警報電路3的過程相逆，開關量輸出電路2關閉供氧電源，報警電路3關閉報警器31.
優選的實施方式中，氧濃度監測控制裝置得工作電壓可以採用交流電壓110V-250V之間，其氧氣的監測範圍是0-100%，開關量輸出電路2輸出的功率是0. 5KW。以下舉例說明其安裝的過程首先，將氧濃度監測控制裝置通過連接線分別連接在交流電源和通風機21上，注意將氧濃度監測控制裝置上的弱酸電解質氧傳感器12與通風機21至少保持有2米的距離，不宜直接將弱酸電解質氧傳感器12對著通風機21的進出口。弱酸電解質氧傳感器12是應用於放射性測試，氣體混合和環境空氣檢測的器件，其具有穩定的信號輸出、安全無腐蝕以及輸出不受CO，C02, NOx等酸性氣體的影響等特性，因傳感器內部採用的是弱酸性電解質，弱酸電解質氧傳感器12在放射測試等一些應用中，提供比傳統氧氣傳感器更好的性能。且弱酸電解質氧傳感器12不受一氧化碳，二氧化碳和氮氧化物的影響，所以相對KOH等傳統類型的電解質產品，其在應用上有更強的技術優勢。弱酸電解質氧傳感器12的構造主要由鉛正極、金負極以及弱酸電解質組成，金負極上包覆無孔塑料橡膠膜，氧氣透過無孔塑料橡膠膜經過電化學反應作用在金電極上，弱酸電解質氧傳感器12輸出的電流信號與加載在其上的氧氣分壓呈線性比例關係。具體輸出的電流信號按以下化學關係式進行輸出
02 + 4H+ = 4e 2H20
2Pb 2Pb++ + 4e
02 + 4H+ + 2Pb 2H20 + 2Pb++
弱酸電解質氧傳感器12與傳統的電解質氧傳感器相比，雖然都會產生氧化鉛，但氧化鉛通常情況下會溶解於電解質，本發明優選實施方式所使用的弱酸電解質氧傳感器12相對傳統的電解質氧傳感器，如KOH電解質，有明顯的優勢主要體現在，弱酸電解質氧傳感器12更易使氧化鉛飽和，而傳統電解質傳感器易使氧化鉛沉澱在鉛正極上而導致電池失效。弱酸電解質氧傳感器12有更大的容量來溶解氧化鉛，進而進一步提升產品的使用壽命；同時，由於弱酸電解質氧傳感器12具有單獨的弱酸電解質，使其不易受二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等氣體的影響，也正由於此特性，使弱酸電解質氧傳感器12也適用在放射測試的環境中。弱酸電解質氧傳感器12上設置溫度補償電路，弱酸電解質氧傳感器12的溫度補償範圍從5° C-400 C，也就是說弱酸電解質氧傳感器12可以儲存在-15° C到50 ° C的溫度範圍中。
需要說明的是，弱酸電解質氧傳感器12對燃燒產生的常見的幾種氣體有著非常低的或者基本沒有的交叉幹擾，其在發生位移和運動時輸出信號仍非常穩定。雖然傳感器在化學原理上會受製冷劑和碳氫化合物等一部分氣體的輕微影響，但因本發明弱酸電解質氧傳感器12所使用的電解質為酸性，因此C02，N2, Ar, CH4等氣體對其沒有影響；CI2，CFC，s，S02, NH3, HCI, CO, H2S，NOx，H2等氣體對其有著非常小的影響。優選的實施方式中，弱酸電解質氧傳感器12用於測量0到100%的氧含量,其輸出的電流信號隨著氧氣分壓成線性變化，弱酸電解質氧傳感器12可以補償從5 ° to 40° C的溫度變化的影響。弱酸電解質氧傳感器12的滿量程(100%氧含量)精度為土 2%，在常溫常壓下，滿量程精度可達到土 1%或更高。關於弱酸電解質氧傳感器12的零點偏移參數如下，由於弱酸電解質氧傳感器12使用CPVC的塑料外殼,理論上來說,一些環境中的氧氣可以透過外殼到傳感器內部產生極小的基準電壓，但實際中，這個電壓產生後，將很快在周圍空氣的作用下達到平衡。基於這個原因，傳感器產生的基準電壓是非常穩定的，當氮含量為100%的氣流遇到弱酸電解質氧傳感器12時，基準電壓(也就是零點電壓)為500uV 或更小。在正常工作狀態下，弱酸電解質氧傳感器12在常溫常壓下工作8小時內滿量程漂移小於1%，但仍有其它因素可以決定氧傳感器的長期穩定性和漂移，這些因素會直接影響到產品的應用，例如工作溫度、採集壓力、電擊/振動以及化學品等。突然的溫度改變會導致信號漂移，但這個漂移是暫時的，因弱酸電解質氧傳感器12本身的殼體會與環境溫度一致，由於這個原因，當溫度變化量小於I ° C/小時，傳感器的信號將不會出現漂移。本發明的氧濃度監測控制裝置還包括狀態指示燈，其包括綠色狀態指示燈和紅色狀態指示燈。具體的，弱酸電解質氧傳感器12實時感應室內的氧氣濃度，並反饋給控制器4，控制器4實時讀取該反饋信號並將其與存儲器11存儲的基準氧氣濃度值進行比較，綠色指示燈閃亮表示室內環境中的氧氣濃度在正常的範圍內，即弱酸電解質氧傳感器12感應的室內氧氣濃度高於存儲器11存儲的基準氧氣濃度固定值19%，控制器4控制斷開開關量輸出電路2和警報電路3。當弱酸電解質氧傳感器12感應的室內氧氣濃度低於存儲器11存儲的基準氧氣濃度固定值19%時，紅色指示燈閃亮，表示室內環境中的氧氣濃度低於預設值，控制器4控制閉合開關量輸出電路2和警報電路3，啟動供氧設備或通風機21補充室內氧氣並通過報警器31進行報警，該過程直至弱酸電解質氧傳感器12感應的室內氧氣濃度高於存儲器11存儲的基準氧氣濃度固定值。由於弱酸電解質氧傳感器12是消耗品，在初次使用每使用3-5個就需要進行標定，具體的，將氧濃度監測控制裝置放置在通風開闊的地方，按下相關的標定按鈕，上述紅色指示燈和綠色指示燈閃爍，鬆開相關的按鈕，氧濃度監測控制裝置將自動標定好弱酸電解質氧傳感器12。本發明的氧濃度監測控制裝置，由於包括分別與控制器相連接的氧氣檢測與信號處理電路、開關量輸出電路以及警報電路，控制器可以根據弱酸電解質氧傳感器輸出的電流信號判斷電流信號是否超過了存儲器存儲的氧氣濃度值信息，並相應開啟與其相連接的開關量輸出電路和警報電路，該裝置能夠實時自動監測和調節封閉空間內的氧氣濃度，使封閉空間的氧氣達到理想狀態；同時，由於通過弱酸電解質氧傳感器進行感應，不受一氧化碳，二氧化碳和氮氧化物的影響；其有更大的容量來溶解氧化鉛，避免氧化鉛沉澱在鉛正極上導致電池失效的情況，進一步提升產品的使用壽命；弱酸電解質氧傳感器具有穩定的信號輸出、安全無腐蝕，應用廣泛。以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利範 圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的範圍。
權利要求
1.一種氧濃度監測控制裝置，用以自動監測和調節封閉空間內的氧氣濃度，其特徵在於，包括氧氣檢測與信號處理電路(I)、開關量輸出電路(2)以及警報電路(3)，所述氧氣檢測與信號處理電路(I)分別連接用於存儲基準氧氣濃度值信息的存儲器(11)和用於放射性測試、氣體混合和環境空氣檢測的弱酸電解質氧傳感器(12)； 氧濃度監測控制裝置處理還包括分別與所述氧氣檢測與信號處理電路(I)、所述開關量輸出電路(2)以及所述警報電路(3)相連接的，用於根據所述弱酸電解質氧傳感器(12)輸出的電流信號判斷所述電流信號是否超過了所述存儲器(12)存儲的基準氧氣濃度值信息，並相應開啟與其相連接的所述開關量輸出電路(2)和所述警報電路(3)的控制器(4)； 所述開關量輸出電路(2 )連接供氧設備或通風機(21)，所述報警電路(3 )連接報警器(31)。
2.如權利要求I所述的氧濃度監測控制裝置，其特徵在於，所述弱酸電解質氧傳感器(12)主要由鉛正極、金負極以及弱酸電解質組成，所述金負極上包覆無孔塑料橡膠膜。
3.如權利要求I或2所述的氧濃度監測控制裝置，其特徵在於，所述弱酸電解質氧傳感器(12)上設置溫度補償電路，所述弱酸電解質氧傳感器(12)的溫度補償範圍從5。C-40。Co
4.如權利要求3所述的氧濃度監測控制裝置，其特徵在於，氧氣透過所述無孔塑料橡膠膜作用在所述金電極上； 所述弱酸電解質氧傳感器(12)輸出的電流信號與加載在其上的氧氣分壓呈線性比例關係。
全文摘要
本發明公開了一種氧濃度監測控制裝置，用以自動監測和調節封閉空間內的氧氣濃度，包括氧氣檢測與信號處理電路、開關量輸出電路以及警報電路，所述氧氣檢測與信號處理電路分別連接存儲器和弱酸電解質氧傳感器；還包括分別與所述氧氣檢測與信號處理電路、開關量輸出電路以及警報電路相連接的控制器；開關量輸出電路連接供氧設備或通風機，報警電路連接報警器。本發明的氧濃度監測控制裝置，能夠實時自動監測和調節封閉空間內的氧氣濃度，使封閉空間的氧氣達到理想狀態；其包括的弱酸電解質氧傳感器，具有更大的容量來溶解氧化鉛，可以進一步提升產品的使用壽命；弱酸電解質氧傳感器具有穩定的信號輸出、安全無腐蝕，應用廣泛。
文檔編號G01N27/403GK102636541SQ201210071989
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月19日 優先權日2012年3月19日
發明者吳小兵, 羅超 申請人:深圳天派門窗科技有限公司