通过稀释方法测量高浓度CO的电化学传感器装置与流程

本发明涉及有毒有害气体监测领域，满足高浓度co在线监测需求。

背景技术：

在隧道掘进等有tnt炸药使用领域，需要对现场co浓度进行在线监测，传统的电化学传感器受限于量程，无法监测co体积分数大于10％的现场环境，而且电化学传感器一旦处于大于其量程的环境中，即便现场浓度再次降到其量程范围内，其数据也将不可信。

现有的高浓度有毒有害气体监测方法分为两类：一类是通过铺设取样管道对现场取样，然后通过气相色谱仪分析，这一类方法操作难度较大，使用仪器价格高昂，在多点测量中操作不便，且不能连续测量，在实验领域难于应用。另一类是使用红外气体分析传感器，这种传感器价格是电化学传感器的10倍左右，测点较多时，所需经费数额较大。本专利对高浓度co在线监测，弥补了上述系统的不足。

文献对比分析表明，与该发明相同结构的装置研究及生产厂家未见文献报道。

技术实现要素：

本发明在有效提高了电化学co传感器可测量浓度上限，可在线监测浓度高于10％的co气体，测量时长小于5分钟，小于通过取样后进行气相色谱分析所用时间

本发明为一种通过稀释方法测量高浓度co的电化学传感器装置，由第一电磁阀、换气腔室和co传感器、第二电磁阀、过滤器和气阻、第三电磁阀、压力传感器、第四电磁阀、干式真空泵配接组成。

功能实现方式如下：(1)通过干式真空泵抽空换气腔室内气体。(2)主管道和各腔室气压逐渐升高，根据上次监测浓度择机关闭电磁阀，测量本底压力p1和本底浓度c1。(3)吸入待测空气至压力平衡，测量混合压力p2和混合浓度c2。(4)根据p1、p2、c1、c2计算待测浓度cx。

该装置具有如下创新点：

(1)该装置通过稀释方式可在线监测浓度高于10％的co气体，而传统的电化学传感器只能在线监测小于10％的co气体；

(2)仪器体积较小，只有100mm×44mm×80mm，小于市售传感器尺寸，满足特殊部位的测量要求；

(3)测量时长小于5分钟，小于通过取样后进行气相色谱分析所用时间。

附图说明

图1为本发明结构连接图。

具体实施方式

本装置由第一电磁阀1、换气腔室和co传感器2、第二电磁阀3、过滤器4和气阻、第三电磁阀5、压力传感器6、第四电磁阀7、干式真空泵8配接组成。

该装置包括电化学传感器、干式真空泵、换气腔室、电磁阀、过滤器和气阻等部件，装置装配示意图如图1。

压力传感器分辨率好于1pa，推荐型号为bme280。

主管道内径大于4mm，并可挂接多个稀释单元。

气阻为可调针型阀，或用小径不锈钢管压扁制成。

按照图1装配并连接气路，首先开第二电磁阀和第四电磁阀，将主管道及各腔室抽真空，然后关闭第四电磁阀，打开第三电磁阀，主管道和各腔室气压逐渐升高。各节点根据上次监测浓度择机关闭第二电磁阀，测量本底压力p1和本底浓度c1，然后打开第一电磁阀，吸入待测空气至压力平衡，测量混合压力p2和混合浓度c2。关闭第二电磁阀的时机根据该点上次监测浓度确定，如果测点浓度较低，可在压力较低时关闭第二电磁阀，以便吸入更多待测气体；如果测点浓度很高，可选择更高压力时关闭第二电磁阀，以便减少测点空气吸入量。该装置可测量多个节点。

测量结束时，根据p1、p2、c1、c2按照公式(1)计算待测浓度cx。

式中，cx—待测的co浓度，ppm；

c1—本底浓度，ppm；

c2—混合后浓度，ppm；

p1—本底压力，kpa；

p2—本底压力，kpa。

本发明为一种通过稀释方法测量高浓度co的电化学传感器装置，该装置由电化学传感器、干式真空泵、换气腔室、电磁阀、过滤器和气阻等组成，通过干式真空泵抽空换气腔室内气体，先吸入新鲜空气，再吸入待检测的高浓度co气体，使混合浓度落在传感器可检测范围内。精确调整稀释比例，根据本底浓度和混合浓度即可计算出待测浓度。可用于隧道爆破或其他存在高浓度co场合的在线监测。

本发明主要技术参数或指标：可测量程：0ppm-10⁶ppm，测量时长：<5min，系统寿命为10年。

本发明创新点：通过稀释方法测量高浓度co的电化学传感器装置主要创新点有：(1)该装置通过稀释方式可在线监测浓度高于10⁵ppm的co气体，而传统的电化学传感器只能在线监测小于10⁵ppm的co气体；(2)仪器体积较小，只有100mm×44mm×80mm，远小于市售传感器尺寸，满足特殊部位的测量要求；(3)测量时长小于5分钟，远小于通过取样后进行气相色谱分析所用时间。

本发明将电化学co传感器置于主动换气腔室内，并加装高精度压力传感器；用本底空气稀释待测样品，使混合浓度落在电化学co传感器量程范围内；精确测量混合前后的压力和浓度，即可计算出待测浓度。本装置测量周期不超过5min，可测量co浓度范围为0-100％。

技术特征：

技术总结
本发明涉及有毒有害气体监测领域，为通过稀释方法测量高浓度CO的电化学传感器装置，由第一电磁阀、换气腔室和CO传感器、第二电磁阀、过滤器和气阻、第三电磁阀、压力传感器、第四电磁阀、干式真空泵配接组成。该装置具有如下创新点：（1）该装置通过稀释方式可在线监测浓度高于10%的CO气体，而传统的电化学传感器只能在线监测小于10%的CO气体；（2）仪器体积较小，只有100mm×44mm×80mm，小于市售传感器尺寸，满足特殊部位的测量要求；（3）测量时长小于5分钟，小于通过取样后进行气相色谱分析所用时间。

技术研发人员：不公告发明人
受保护的技术使用者：中国人民解放军63653部队
技术研发日：2017.12.31
技术公布日：2019.07.09