[发明专利]基于集成气液流道模块的自动铜氨溶液测氧仪及测试方法

说明书

本发明提供一种基于集成气液流道模块的自动铜氨溶液测氧仪及测试方法，属于测氧仪技术领域。该测氧仪包括气体测控与气路集成模块、气体体积校准与测量模块、液体测控与液路集成模块和反应液补充模块。气体测控与气路集成模块安装在气体体积校准与测量模块上方，液体测控与液路集成模块安装在气体体积校准与测量模块下方，反应液补充模块安装在液体测控与液体集成模块下方。该铜氨溶液测氧仪通过测量集成模块中气压、液位压强以控制气路、液路通断，对称放置结构相同的量气管和平衡管。该铜氨溶液测氧仪能自动完成待测气体的取气、吸收和量气，消除量气管表面张力，避免漏气漏液现象，实现高精度氧气体积百分比浓度的测量。

技术领域

本发明涉及测氧仪技术领域，特别是指一种基于集成气液流道模块的自动铜氨溶液测氧仪及测试方法。

背景技术

铜氨溶液吸收法(以下简称铜氨法)是一种准确测量氧气体积百分比浓度的化学分析方法。GB 8982-1998《医用氧》、GB 8983-1998《航空呼吸用氧》和GB/T 3863-1995《工业用氧》中均规定，用深冷法制取的气态氧和液态氧，用于呼吸、医疗、航空飞行、气体火焰加工和其他工业需求时，必须采用铜氨法测定其氧含量。

铜氨法测氧装置由量气管、水准瓶、吸收管、液封瓶、三通活塞、连接管、毛细管和橡皮管组成。量气管与水准瓶下端通过橡皮管连通，取气时，降低水准瓶中液位高度使量气管中液面位于零刻度线，获得100mL待测气体，抬高水准瓶使待测气全部进入吸收瓶，振荡吸收瓶，3分钟后，通过抬高液封瓶使吸收瓶中反应剩余气体回流至量气管，再次调整水准瓶使其液面与量气管中液面相平，此时量气管中液位刻度显示体积为待测气中被吸收的氧气体积。该方法操作繁琐效率低、人眼读数误差大、密封不严易漏气、表面张力影响大，具体表现如下：

(1)操作繁琐

测量时，需要不断抬高和降低水准瓶进行取气和量气；待测气进入吸收瓶后，通过摇动吸收瓶使铜氨溶液与待测气充分接触进行反应；氧气吸收完毕后，又通过抬高液封瓶使未反应气体回流至量气管。上述操作均伴随不断地顺时针与逆时针转动三通阀，要求操作人员思路清晰，小心谨慎，稍有失误，整个测量过程即无效，甚至损坏毛细管、吸收瓶等玻璃配件。

(2)漏气漏液

测量装置各配件通过橡皮管连接，气体受到挤压时易经接口处外漏；摇动吸收瓶时，动作过大易拉扯橡皮管，使接口处松动，导致漏气漏液；抬高或降低水准瓶时，因集中注意力观察量气管内液体刻度而忽视水准瓶内液位高度，常出现喷溅现象；转动三通活塞时，顺逆方向错误容易将待测气重新引入量气管中，造成未吸收气体与待测气发生掺混，测试失败。

(3)人眼读数

取待测气与测量终了剩余气体时，需要将量气管内液面与水准瓶内液面调整至同一水平面，再读取量气管内的刻度，人眼对于两个液面水平的判断标准差别较大，产生主观随机误差。

(4)表面张力

液体具有表面张力，管径越小，表面张力越大。待测气中氧气含量越高，未吸收气体越少，氧气吸收完毕时，未吸收气体被压缩在管径较细的管段，当量气管内液面与水准瓶内液面相同时，因水准瓶与大气相通，此时未吸收气体受到大气压与铜氨溶液表面张力的合力作用，未吸收气压大于大气压强，换算为标准大气压后，这部分气体的体积大于刻度读出的剩余体积，换言之，实际吸收的氧气体积小于刻度表征的体积，因此，氧气体积百分比浓度实际值小于测量值，由此产生该种测量方法的系统误差。