[实用新型]一种测量气体中物质浓度的装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量气体中物质浓度的装置。

背景技术

化学传感器测量物质浓度C₀的方法是基于响应信号S ₀的一个测量方程：

               S = f(C₀；k₀，k₁ … k_p-1 )                 (1)

其中，参数k_j取决于传感器结构性质、样品组成以及样品与环境的温度、压力、流动状态等。最常用的电化学、半导体及催化型传感器的电流信号S通常满足如下测量方程：

               S = kC₀ + k₀                                 （2）

其中，参数k₀与k分别为一个传感器的零点与灵敏度参数。

传感器在使用过程中其响应信号会受到包括气流速率、压力、温度、湿度以及其它气体组分的影响，且传感器灵敏度也会由于老化、失活、活化或中毒等影响而发生变化，因而传感器的使用一般都要求在与使用条件接近的气流速率、压力、温度、湿度以及气体组分、条件下进行标定，而且标定时间与测量时间尽可能接近以避免上述干扰。

通常标定的做法是利用至少两个浓度已知的标准样品确定方程（2）的适用性及两个参数k₀与k。

在实际应用过程中上述标定过程还存在一系列的问题，如：

1、低浓度、高挥发性、高反应活性及高危险性（有毒有害易燃易爆）等标定样品不易配制、储存、携带或使用，存在技术及安全风险；

2、标定样品及标定条件通常很难模拟实际情况，存在可靠与有效性风险；

3、即便标定能够模拟实际情况，但有些使用现场也难以进行标定操作；

4、即便可以现场标定操作，但许多用户也通常忽略进行标定使用。

例如，甲醛、苯等有机挥发物的标定样品就难以获得或使用。即便在应用最为广泛的工业与环境安全监测领域，尤其是煤矿及石油集输等场地，也难以现场标定，而忽视或不当标定所导致的误报或不报的安全事故则时常发生。尤其是民用领域，例如家庭个人用血糖检测及室内燃气泄漏预警等，用户很少进行标定，由此引起的问题也常有报道。

目前解决这一问题的努力主要是提供安全、方便与可靠的自动标定仪。例如，Honeywell最近几年公开了多项传感器标定与自标定方法的专利（US7975525B2，US7661290B2，US2006/0266097A1，US2005/0262924A1，US7401493B2，US7581425B2，US7655186B2，US7071386B2, US6918281， US2006/0042351A1），Drager 最近也公开了几项传感器标定专利（US7704356B2， US7645362B2）， 这些专利的一个共同点就是它们都需要标准气体，只是产生标准气体的方法各有不同。有没有不需要标准气体的标定方法呢？

1987年和1989年City Tech 和Drager在分别公开了不依靠标定样品进行标定的专利（US4829809，US4833909），将一个电化学传感器放在充满样品的密闭容器内，让被测物质电解消耗殆尽后，按库仑电解法确定气体浓度，进而对传感器进行标定。

Industrial Scientific在2000年公开了一项专利（US6055840），描述了一种通过定量调整控制气体扩散通道阻力求解气体浓度的方法, 该方法需要知道待测气体的扩散系数及至少一个气体扩散通道的物理尺寸, 因而实际应用也不方便。

然而，这些还属于实验室研究或分析方法，难以实际应用。目前，气体传感器的标定还一直依赖于使用由标准计量部门提供的标准浓度物质进行标定的方法。

发明内容

本实用新型针对目前技术的不足提出了一种测量气体中物质浓度的装置, 其结构及实施方式可表述如下: 

该装置由活塞样品室、三通阀、电化学传感器及缓冲室组成，所述活塞样品室、三通阀、电化学传感器及缓冲室通过管路依此串联连接，其中三通阀一通路接待分析样品；所述活塞样品室用于储存待分析气体及推动气体在管路及传感器中以恒定流速往复流动；所述电化学传感器用于测量响应信号及对待测电化学活性组分进行电解；所述缓冲室用于暂时储存气体。