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微量溶解氧是具有微處理器功能的智能化學在線測量儀表,可以廣泛應用于電力、冶金、建材、環保等工業流程中水質微量溶解氧的連續監測。本儀表是由溶解氧電極、測量池和轉換器組成。微量溶解氧的測量原理是:水樣通過 測量池, 由電極根據溶解氧含量轉換成電流信號送給轉換器, 由轉換器進行數據處理,顯示出溶解氧含量,并且輸出 4-20mA 隔離電流信號給微機。
微量溶解氧生產的在線電化學分析儀器之一 , 為高智能在線連續監測儀。可以配極譜式電極, 自動實現從 ppb 級到 ppm 級的寬范圍測量, 是檢測鍋爐給水、凝結水、環保污水等行業的液體中氧含量測量的儀器。以響應快、 穩定、 可靠、使用費用低等特點,適合火力發電廠大量使用。
微量溶解氧工作原理示意
在工作過程中,待測溶液中的氧分子可以穿過透氧膜, 在傳感器的金電極上進行還原反應。在電極兩端附加 o.68V的極化電壓,則由電極、電解液以及氧分子構成的回路上便有擴散電流產生。由于在一定溫度范圍內,該擴 散電流的強度與待測環境中的氧分子濃度呈比例關系。通 過一定的數學公式,將電流強度轉換為待測溶液中的溶解 氧含量。
溫度的變化容易影響電極上的輸出電流,在30℃附 近,溫度變化對溶解氧傳感器造成的偏差為3%左右n“。 溫度的變化嚴重影響透氧膜的透氧系數,從而導致擴散電流的不準確,影響傳感器的測量精度。溫度對于透氧膜的 影響可以用式(3)來估計。
為氧分壓為零時的電極響 應電流;戶。為被測介質中氧分壓;T為透氧膜工作溫度;a 和A為與電極材料和結構有關的2個常數殂“。電極的穩態響應電流與測量溫度呈正比例關系。但現 實恰恰與此相反,隨溫度升高,溶液中的溶解氧濃度會逐漸 下降。所以需要在微量溶解氧傳感器中設計1個溫度傳感 器,測量待測液體的溫度,再通過軟件的的方式進行溫度 補償。
使用材料
微量溶解氧的外殼使用聚四氟乙烯(PTFE)構成,因為擴 散電流十分微弱,所以要求外殼具有高絕緣性,同時為了方 便各種環境的檢測,也需要外殼具有相當的耐腐蝕性。選擇性透氧膜則選用厚度為25肚m的低密度聚乙烯。陰極 (工作電極)使用高純度金(99.9%)作為材料。貴金屬作為電極材料十分普遍,因為金的催化活性高并且不容易被氧化,不容易與電解液發生化學反應。陽極選擇高純度(99. 9%)銀作為材料。由于傳感器體積小,通常使用的鉑電阻 無法放入傳感器內。采用精度高、價格低的負溫度系數的 熱敏電阻作為溫度傳感器。電解液則由KCl與KOH按一 定比例配置而成。
傳感器結構與制作
微量溶解氧的外部結構設計為圓形,方便內部的銀電極盤繞。殼體內部為空心結構,其中有絕緣材料制作的傳感器中心棒,將銀電極盤繞在中心棒上。在中心棒的一端設置金電極。采用高絕緣性、高防水性的環氧樹脂 膠水將金電極與中心棒粘接。內置的負溫度系數的熱敏電 阻以焊接方式緊密連接在金電極上,導線經由中心棒中空 口引出。在工作階段,將電解液充滿傳感器內部腔體,為擴 散電流提供回路。傳感器設計為螺紋接口,可拆卸的設計可以方便清洗傳感器腔體內壁以及銀電極。在密封的時候需在螺紋接口處均勻涂抹密封膠并配以橡膠圈密封。有效的密封可以防止被測溶液混入電解液,影響測量精度。金電極制作為圓弧凸出狀以增加電極有效的工作面積。
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