一种低浓度过氧化氢检测仪校准装置及其校准方法与流程

本发明涉及仪校准装置及其校准方法领域，尤其涉及一种低浓度过氧化氢检测仪校准装置及其校准方法。

背景技术：

1、国内已具备高浓度气相过氧化氢检测仪校准能力，但校准浓度不适用于低浓度过氧化氢检测仪的校准。已有检测液体中较低过氧化氢浓度检测方法，但未涉及到低浓度过氧化氢气体如何发生，检测仪如何校准问题。现有经典过氧化氢含量的测量方法，对于气体过氧化氢进行采集形成待测溶液，再采用滴定法、分光光度法或者比色法进行含量测定。现有方法既未解决低浓度过氧化氢气体如何产生，也未涉及低浓度过氧化氢传感器如何校准，缺少低浓度过氧化氢检测仪校准装置和方法，包括低浓度过氧化氢气体发生和浓度值的溯源。

2、例如，一种在中国专利文献上公开的“一种过氧化氢浓度传感器校准装置”，其公告号cn212514482u，包括：测试腔，测试腔上设有毛细管；加热装置；待测过氧化氢浓度传感器，设于测试腔外部并与测试腔内部连通；气泡生成装置，设于测试腔内过氧化氢溶液液面下方；液体测温计；空气测温计；干燥压缩空气供气管；排气管。此装置在测试腔中加热一定浓度的过氧化氢溶液后再冷却使测试腔上方空间生成饱和的过氧化氢气体，在该恒定温度下，一定浓度的过氧化氢溶液与气体共存，其饱和过氧化氢气体浓度为一定值，此时内置于测试腔内的待校准的待测过氧化氢浓度传感器可设置为该定值，完成过氧化氢浓度传感器的校准。此方案采用压缩空气与过氧化氢气体混合可能会导致过氧化氢在混合过程中分解从而增加误差，因此存在一定缺陷。

技术实现思路

1、本发明主要解决现有技术中无法解决指定低浓度过氧化氢气体产生且未涉及低浓度过氧化氢传感器校准的问题；提供一种低浓度过氧化氢检测仪校准装置及其校准方法，通过周期性测量h2o2溶液的质量和时间间隔，通过精确计算h2o2气体扩散质量流量，实现h2o2气体浓度计算，对载气预加热模块和恒温箱模块进行统一的pid恒温控制开发，保证温度的一致性，从而实现产生制定低浓度的过氧化氢气体；此外通过设置内部温度压力检测装置减小装置误差，从而实现低浓度过氧化氢传感器的校准工作。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

3、本发明的低浓度过氧化氢检测仪校准装置包括气体扩散模块，气体扩散模块包括内部设有储液容器的恒温箱，所述储液容器上端设置变径扩散管；所述气体混合管包裹储液容器，气体混合管下端靠近储液容器底部环绕一周设置若干均匀通孔，通孔外部与气体均匀管相连通，载气经通孔均匀地进入气体混合管，与扩散气体混合后通过出气口传输至恒温箱外部连接的混匀器。基于扩散法，将过氧化氢溶液置于扩散管内，在恒定温度、载气流量、稀释流量条件下，发生特定浓度的标准过氧化氢气体。由于过氧化氢气体易分解，无法利用静态配气法配置特定浓度标准过氧化氢气体，通过扩散法动态连续产生过氧化氢气体，通过调节不同的稀释流量可实时产生所需浓度过氧化氢标准气体。

4、作为优选，所述的储液容器底部设有称重计时模块，所述储液容器内部设有密度计，用于测量储液容器内h2o2溶液密度；所述恒温箱内部设有温度计与压力计，用于测量扩散气体温度和压力。称重计时模块拟采用连续称重模式，称重频率尽可能接近气体扩散速率与称重精度的相对值，消除恒定质量损失速度的系统偏差。温度和流量控制需要稳定，避免出现短期波动，防止造成扩散管内压强的波动，造成气体扩散质量流量的波动，从而引入较大的不确定度。

5、作为优选，所述的气体均匀管的进气口与恒温箱外部的第一流量控制器连接，接收载气并均匀输入至气体混合管，所述气体均匀管与进气口连通一端设有环形管，所述环形管上均匀分设若干进气孔，向气体均匀管内部均匀输送载气。载气流量、扩散管内温度和压力对标准气体浓度存在较大影响，使用高精度控制流量和箱内温度压力大小，保证气体扩散平衡条件恒定，流量的大小须确保蒸汽不处于饱和状态，环形管以及进气孔的设计能够防止在气体均匀管内形成对流。

6、作为优选，还包括载气发生装置，所述载气发生装置与减压阀连接，通过减压阀向预加热模块输送载气，加热后的恒温载气分别通过第一流量控制器和第二流量控制器向气体扩散模块和混匀器输送，混匀器将混合气体通过第一输出阀口向被校仪器输送，通过第二输出阀口经过第三流量控制器向化学滴定模块输送。结合化学滴定法与过氧化氢校准装置进行比对校准，不断优化和修正气体扩散校准装置质量浓度模型，保证校准装置各不确定度来源引入最小，实现校准装置更加准确和可靠。

7、本发明的一种低浓度过氧化氢检测仪校准装置校准方法包括：s1：将高纯氮气作为载气通过减压阀稳定后输入气体预加热模块，经第一流量控制器输入气体扩散模块，与气体扩散模块中的扩散气体混合后形成初步混合气体，并传输至混合器；s2：预加热模块输出的气体同时经第二流量控制器直接输入混合器，与初步混合气体混匀稀释，形成标准浓度混合气体。

8、作为优选，所述的气体预加热模块通过pid算法控制，使载气温度与气体扩散模块内部温度差范围在±0.15℃，s1中载气经第一流量控制器控制后带走气体扩散模块内部产生的扩散气体，形成设定浓度的初步混合气体。高纯氮气经减压阀减压稳定后，进入气体预加热模块，通过pid算法控制，使得气体温度与扩散装置内部温度一致，一路经第一流量控制器控制后进入气体扩散模块，作为载气实时带走扩散管内h2o2饱和蒸汽；另一路经第二流量控制器控制后直接进入混匀器，与扩散h2o2气体进行二次稀释混合并形成所需浓度的标准h2o2气体。第三调节流量控制器可为化学滴定法提供所需h2o2气体流量。

9、作为优选，所述的恒温箱内设置的温度计、压力计、密度计和称重计时模块用于实时测量气体扩散模块内部环境参数，所述称重计时模块采用周期称重模式，称重频率接近气体扩散速率和称重精度的相对值，基于气体扩散体积流量模型，实现h2o2气体浓度值反演，利用气体扩散体积流量模型，计算h2o2气体浓度值，得到的环境参数经模型计算出气体浓度理论值，结合化学滴定法对h2o2气体浓度量值溯源，并对气体扩散体积流量模型修正补偿，进而实现h2o2气体浓度的准确定值，从而保证h2o2气体浓度反演值的准确性。此外由于过氧化氢易分解，为了消除扩散装置材料的吸附和解吸附，选择硼硅酸盐玻璃、特氟龙或不锈钢等过氧化氢兼容性材料。对载气预加热模块和恒温箱模块进行统一的pid恒温控制开发，能够保证温度的一致性。

10、本发明的有益效果是：

11、1.本发明的一种低浓度过氧化氢检测仪校准装置及其校准方法通过设置称重计时模块并采取连续称重模式，使得称重频率尽可能接近气体扩散速率与称重精度的相对值，从而消除恒定质量损失速度的系统误差；

12、2.本发明的一种低浓度过氧化氢检测仪校准装置及其校准方法通过周期性测量过氧化氢溶液的质量和时间间隔，通过计算过氧化氢气体扩散质量流量实现对过氧化氢气体浓度的计算，同时配合调整载气浓度，从而获取特定浓度的低浓度过氧化氢混合气体。

13、3.本发明的一种低浓度过氧化氢检测仪校准装置及其校准方法通过设置各种检测模块和恒定pid控制流入载气和气体扩散模块内的温度差，从而稳定控制温度和气体流量，避免短期波动造成的误差。