專利名稱：一種利用電化學(xué)傳感器測(cè)量氣體濃度的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量氣體中物質(zhì)濃度的方法及裝置。
背景技術(shù)：
用電化學(xué)氣體傳感器測(cè)量氣體濃度時(shí)，其信號(hào)S通常滿足如下測(cè)量方程
S = kC0 + k0(I)
其中，參數(shù)1 與k分別為一個(gè)傳感器的零點(diǎn)與靈敏度參數(shù)。
傳感器在使用過(guò)程中其響應(yīng)信號(hào)會(huì)受到包括氣流速率、壓力、溫度、濕度以及其它干擾氣體組分的影響，且傳感器靈敏度也會(huì)由于老化、失活、活化或中毒等影響而發(fā)生變化，因而傳感器的使用一般都要求在與使用條件接近的氣流速率、壓力、溫度、濕度以及氣體組分、條件下進(jìn)行利用至少兩個(gè)濃度已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，以確定方程(I)的適用性及兩個(gè)參數(shù)k與1 (標(biāo)定)，而且標(biāo)定時(shí)間與測(cè)量時(shí)間盡可能接近以避免上述干擾。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中上述標(biāo)定過(guò)程還存在一系列的問(wèn)題，如低濃度、高揮發(fā)性、高反應(yīng)活性及高危險(xiǎn)性(有毒有害易燃易爆)等標(biāo)定樣品不易配制、儲(chǔ)存、攜帶或使用，存在技術(shù)及安全風(fēng)險(xiǎn)；標(biāo)定樣品及標(biāo)定條件通常很難模擬實(shí)際情況，存在可靠與有效性風(fēng)險(xiǎn)；即便標(biāo)定能夠模擬實(shí)際情況，但有些使用現(xiàn)場(chǎng)也難以進(jìn)行標(biāo)定操作；即便可以現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定操作，但許多用戶也通常忽略進(jìn)行標(biāo)定使用。例如，甲醛、苯等有機(jī)揮發(fā)物的標(biāo)定樣品就難以獲得或使用；即便在應(yīng)用最為廣泛的工業(yè)與環(huán)境安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其是煤礦及石油集輸?shù)葓?chǎng)地，也難以現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，而忽視或不當(dāng)標(biāo)定所導(dǎo)致的誤報(bào)或不報(bào)的安全事故則時(shí)常發(fā)生；尤其是民用領(lǐng)域，例如家庭個(gè)人用血糖檢測(cè)及室內(nèi)燃?xì)庑孤╊A(yù)警等，用戶很少進(jìn)行標(biāo)定，由此引起的問(wèn)題也常有報(bào)道。目前解決這一問(wèn)題的努力主要是提供安全、方便與可靠的自動(dòng)標(biāo)定儀。例如，Honeywell最近幾年公開了多項(xiàng)傳感器標(biāo)定與自標(biāo)定方法的專利(US7975525B2，US7661290B2, US2006/0266097A1, US2005/0262924A1, US7401493B2, US7581425B2,US7655186B2, US7071386B2, US6918281, US2006/0042351A1), Drager 最近也公開了幾項(xiàng)傳感器標(biāo)定專利(US7704356B2，US7645362B2),這些專利的一個(gè)共同點(diǎn)就是它們都需要標(biāo)準(zhǔn)氣體，只是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)氣體的方法各有不同。有沒(méi)有不需要標(biāo)準(zhǔn)氣體的標(biāo)定方法呢？
1987年和1989年City Tech和Drager在分別公開了不依靠標(biāo)定樣品進(jìn)行標(biāo)定的專利(US4829809，US4833909)，將一個(gè)電化學(xué)傳感器放在充滿樣品的密閉容器內(nèi)，讓被測(cè)物質(zhì)電解消耗殆盡后，按庫(kù)侖電解法確定氣體濃度，進(jìn)而對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定。Industrial Scientific 在 2000 年公開了一項(xiàng)專利(US6055840),描述了一種通過(guò)定量調(diào)整控制氣體擴(kuò)散通道阻力求解氣體濃度的方法，該方法需要知道待測(cè)氣體的擴(kuò)散系數(shù)及至少一個(gè)氣體擴(kuò)散通道的物理尺寸，因而實(shí)際應(yīng)用也不方便。然而，這些還屬于實(shí)驗(yàn)室研究或分析方法，難以實(shí)際應(yīng)用。目前，氣體傳感器的標(biāo)定還一直依賴于使用由標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量部門提供的標(biāo)準(zhǔn)濃度物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將揭示一種利用電化學(xué)傳感器搭建循環(huán)分析氣路直接測(cè)量氣體濃度的方法，并揭示在循環(huán)分析氣路中只進(jìn)行一次采樣就可現(xiàn)場(chǎng)獲取傳感器零點(diǎn)的方法和裝置。其方法可描述如下使被測(cè)樣品先后經(jīng)過(guò)電化學(xué)傳感器至少兩次，其中一次用于測(cè)定傳感器的零點(diǎn)，記錄每次測(cè)量的響應(yīng)電流值；通過(guò)電化學(xué)傳感器各次測(cè)量的電流值與樣品濃度間測(cè)量方程關(guān)系及由于電解導(dǎo)致其濃度變化與消耗電量間的質(zhì)量方程關(guān)系組成聯(lián)立組求解所測(cè)樣品濃度及傳感器標(biāo)定參數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明揭示了以下三種實(shí)現(xiàn)方式
實(shí)現(xiàn)上述測(cè)量方法的一種裝置由樣品室、小氣室、電化學(xué)傳感器、泵及閥門組成，所述樣品室，電化學(xué)傳感器，泵及閥門由管路連接成循環(huán)氣路，在循環(huán)氣路中，電化學(xué)傳感器與泵串聯(lián)，在泵與電化學(xué)傳感器的另一端通過(guò)閥門并聯(lián)一小氣室，其體積小于樣品室的1/10 ；·所述樣品室為細(xì)長(zhǎng)管路，體積大于循環(huán)氣路總體積的95%，分析時(shí)氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，用于儲(chǔ)存待分析流體樣品；所述電化學(xué)傳感器封閉于循環(huán)流路中，用于測(cè)量響應(yīng)信號(hào)及對(duì)待測(cè)電化學(xué)活性組分進(jìn)行電解；所述泵用于推動(dòng)流體在循環(huán)流路中循環(huán)流動(dòng)，可至少兩次通過(guò)傳感器。實(shí)現(xiàn)上述測(cè)量方法的另一種裝置由由樣品室、毛細(xì)管路、電化學(xué)傳感器、泵及閥門組成，所述樣品室，電化學(xué)傳感器，泵及閥門由管路連接成組成循環(huán)氣路；所述樣品室為細(xì)長(zhǎng)管路，分析時(shí)氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，體積大于循環(huán)氣路總體積的95%，用于儲(chǔ)存待分析流體樣品；所述電化學(xué)傳感器封閉于循環(huán)流路中，與傳感器連通的進(jìn)出氣口為毛細(xì)管，毛細(xì)管截面面積與長(zhǎng)度比小于傳感器電極表觀面積與氣室厚度比的5%，用于測(cè)量響應(yīng)信號(hào)及對(duì)待測(cè)電化學(xué)活性組分進(jìn)行電解；所述泵用于推動(dòng)流體在循環(huán)流路中循環(huán)流動(dòng)，可至少兩次通過(guò)傳感器。實(shí)現(xiàn)上述測(cè)量方法的另一種裝置由樣品室、過(guò)濾器、電化學(xué)傳感器、泵及閥門組成循環(huán)流路，所述樣品室，電化學(xué)傳感器，泵及閥門由管路連接成循環(huán)氣路由管路組成循環(huán)氣路，所述過(guò)濾器在傳感器進(jìn)氣口前通過(guò)閥門并聯(lián)與管路中并聯(lián)于管路中；所述樣品室為細(xì)長(zhǎng)管路，分析時(shí)氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，體積大于循環(huán)氣路總體積的95%，用于存待分析流體樣品；所述電化學(xué)傳感，器封閉于循環(huán)流路中，用于測(cè)量響應(yīng)信號(hào)及對(duì)待測(cè)電化學(xué)活性組分進(jìn)行電解；所述泵用于推動(dòng)流體在循環(huán)流路中循環(huán)流動(dòng)，可至少兩次通過(guò)傳感器。實(shí)現(xiàn)上述測(cè)量方法的另一種裝置由第一、第二樣品室、電化學(xué)傳感器、泵及閥門組成，所述第一樣品室，電化學(xué)傳感器，泵及閥門由管路組成第一循環(huán)氣路；所述第二樣品室，過(guò)濾器，泵及閥門由管路組成第二循環(huán)氣路，兩循環(huán)氣路并聯(lián)；所述樣品室為細(xì)長(zhǎng)管路，體積大于循環(huán)氣路總體積的95%，分析時(shí)氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，用于儲(chǔ)存待分析流體樣品；所述電化學(xué)傳感器封閉于循環(huán)流路中，用于測(cè)量響應(yīng)信號(hào)及對(duì)待測(cè)電化學(xué)活性組分進(jìn)行電解；所述泵用于推動(dòng)流體在循環(huán)流路中循環(huán)流動(dòng)，可至少兩次通過(guò)傳感器。該方法是一種絕對(duì)濃度測(cè)量方法，克服了溫度、濕度、壓力及部分干擾氣體對(duì)測(cè)量的影響，無(wú)需對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，可大大提高了測(cè)量的穩(wěn)定性與可靠性。通過(guò)上述裝置實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)對(duì)傳感器零點(diǎn)的直接測(cè)量，因而無(wú)需在測(cè)量前用零點(diǎn)氣對(duì)傳感器進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，簡(jiǎn)化測(cè)量步驟、降低了數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性，減少一級(jí)誤差傳遞，從而進(jìn)一步提高了測(cè)量結(jié)果的可靠性與重現(xiàn)性。


圖I是本發(fā)明的氣路設(shè)計(jì)不意圖之一；
圖2是本發(fā)明的氣路設(shè)計(jì)示意圖之二；
圖3是本發(fā)明的氣路設(shè)計(jì)示意圖之三；
圖4是本發(fā)明的氣路設(shè)計(jì)示意圖之四；
具體實(shí)施例方式 應(yīng)用實(shí)施例一
現(xiàn)結(jié)合圖I說(shuō)明本發(fā)明用于氣體檢測(cè)時(shí)的具體實(shí)施方法與裝置由樣品室，電化學(xué)傳感器，泵及閥門組成，所述樣品室7，電化學(xué)傳感器6，泵5及閥門1、2、3、4由管路連接成封閉循環(huán)流路；優(yōu)選的方案是所述管路選擇毛細(xì)管，毛細(xì)管內(nèi)體積小于循環(huán)流路總體積的5%，最好小于1% ;所述樣品室結(jié)構(gòu)能保證循環(huán)分析時(shí)，氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，其優(yōu)選結(jié)構(gòu)為細(xì)長(zhǎng)管路，總體積大于循環(huán)流路總體積的95%，最好大于99%;所述電化學(xué)傳感器封閉在循環(huán)流路中，用于測(cè)量響應(yīng)信號(hào)及對(duì)待測(cè)電化學(xué)活性組分進(jìn)行電解，所述泵驅(qū)動(dòng)氣體在循環(huán)氣路中循環(huán)流動(dòng)，循環(huán)氣體流速可通過(guò)氣室體積及循環(huán)周期獲得；在電化學(xué)傳感器
5、泵6及閥門3、4旁并聯(lián)的一小氣室8用于傳感器零點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的，其體積最好小于樣品室7的1/10。實(shí)際測(cè)量過(guò)程按下述三步進(jìn)行
(I)采樣切換閥門I、2，通過(guò)泵9將氣體經(jīng)由閥門I、樣品室7、閥門2、泵9抽入樣品室7。(2)循環(huán)測(cè)量通過(guò)閥門1、2、3、4切換，同時(shí)打開氣泵5讓樣品在循環(huán)泵的作用使氣體經(jīng)電化學(xué)傳感器5、泵6、閥門4、閥門2、樣品室7、閥門I、閥門2再回到電化學(xué)傳感器5循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)行二次循環(huán)分析測(cè)量，氣體經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)被電解，氣體每次循環(huán)經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)傳感器的響應(yīng)信號(hào)滿足的測(cè)量方程可表達(dá)為
i0= kC0 + k0(2)
I1= kC: + k0(3)
其中io、I1是二次測(cè)量傳感器的響應(yīng)電流，k為傳感器靈敏度，k0為傳感器底電流，C0,C1分別為樣品原始濃度及第2次測(cè)量時(shí)樣品濃度，其未知數(shù)有k、k0, C0, C1四個(gè)。根據(jù)法拉第定律，傳感器每次測(cè)量電解消耗樣品導(dǎo)致其濃度變化關(guān)系質(zhì)量方程可表達(dá)為
IiFV(C1-Ctl) = iQ*t(4)
其中n為反應(yīng)電子數(shù)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)、V為樣品室體積，t為循環(huán)周期。(3)零點(diǎn)測(cè)量當(dāng)完成兩次測(cè)量后，切換電磁閥3、4使氣流方向變?yōu)?、6、4、8、3、5，此時(shí)傳感器對(duì)小循環(huán)氣路內(nèi)的活性氣體組分氣體進(jìn)行耗盡式電解，足夠長(zhǎng)時(shí)間后傳感器的響應(yīng)信號(hào)將接近于其零點(diǎn)響應(yīng)信號(hào)Iv
這樣通過(guò)聯(lián)立方程(2)、(3)、(4)及直接測(cè)量的Ictl可求解樣品濃度Ctl及傳感器靈敏度k。由該實(shí)施例可見該方法可以用于直接確定被測(cè)物質(zhì)濃度，而無(wú)需在測(cè)量前對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定；并且傳感器的標(biāo)定參數(shù) (如靈敏度與底電流)也可通過(guò)該方法直接求解出來(lái)，由于是在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中計(jì)算傳感器標(biāo)定參數(shù)，因而該方法可以說(shuō)是一種自標(biāo)定方法；另夕卜，該方法使用的是傳感器兩次響應(yīng)信號(hào)的差值，可以扣除溫度、壓力、流量與干擾物質(zhì)對(duì)每次測(cè)量同等的貢獻(xiàn)，因此相比于傳統(tǒng)方法使用含有這些貢獻(xiàn)的信號(hào)測(cè)量，具有更高的靈敏度、選擇性與穩(wěn)定性。該方法的實(shí)現(xiàn)對(duì)氣路結(jié)構(gòu)、氣路阻力及傳感器靈敏度都有一定的要求，一般來(lái)說(shuō)大小循環(huán)氣路阻力要基本一致，這樣才能保證零點(diǎn)測(cè)量時(shí)的氣體流速與濃度測(cè)量的流速基本一致，另外傳感器的靈敏度的選擇需要滿足兩個(gè)條件一是靈敏度合適(不能太大或太小)，需要保證在大循環(huán)分析時(shí)氣體每次循環(huán)導(dǎo)致的濃度梯度變化能夠分辨且保證多次循環(huán)測(cè)試后濃度不會(huì)降得太低；二是保證一的前題下靈敏度足夠大，能在足夠短時(shí)間內(nèi)將小循環(huán)氣路的活性氣體耗盡。本實(shí)施例用了 4個(gè)閥門控制氣流方向與通斷，顯然閥門I、3可用一個(gè)二位三通閥替代，閥門2、4也可用一個(gè)兩位三通閥替代以減少氣路組件數(shù)。應(yīng)用實(shí)施例二
圖2是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法第二種氣路設(shè)計(jì)，由樣品室、毛細(xì)管路、電化學(xué)傳感器、泵及閥門組成，其特征在于所述樣品室17，電化學(xué)傳感器16，氣泵15及閥門11，12由管路連接成循環(huán)氣路；所述樣品室為細(xì)長(zhǎng)管路，分析時(shí)氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，體積大于循環(huán)氣路總體積的95%，用于儲(chǔ)存待分析流體樣品；所述電化學(xué)傳感器封閉于循環(huán)流路中，與傳感器連通的進(jìn)出氣口為毛細(xì)管，毛細(xì)管截面面積與長(zhǎng)度比小于傳感器電極表觀面積與氣室厚度比的5%，用于測(cè)量響應(yīng)信號(hào)及對(duì)待測(cè)電化學(xué)活性組分進(jìn)行電解；所述泵用于推動(dòng)流體在循環(huán)流路中循環(huán)流動(dòng)，可至少兩次通過(guò)傳感器。實(shí)際測(cè)量按下述步驟進(jìn)行
(I)采樣打開閥門11、12及開啟氣泵15、19使氣體經(jīng)過(guò)閥門11、樣品室17、閥門12、氣泵19收集到樣品室17中，另一路氣體經(jīng)閥門11、氣泵15、電化學(xué)傳感器16、閥門12、氣泵19流出。(2)零點(diǎn)測(cè)量關(guān)閉閥門11、12及關(guān)閉氣泵15、19，靜止氣體一段時(shí)間，此時(shí)傳感器不斷電解耗盡傳感器小氣室內(nèi)的活性氣體，當(dāng)時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，傳感器響應(yīng)電流為零點(diǎn)電流。(3)循環(huán)測(cè)量獲得零點(diǎn)電流響應(yīng)后，開啟氣泵15，使氣體在樣品室17、泵15、電化學(xué)傳感器16、樣品室17構(gòu)成的循環(huán)氣路中多次循環(huán)分析。該方法的實(shí)現(xiàn)對(duì)氣路結(jié)構(gòu)及傳感器靈敏度也有一定的要求所述傳感器空腔體積應(yīng)該足夠小，傳感器氣體電極與樣品接觸面積足夠大，與傳感器連通的進(jìn)出氣口為毛細(xì)管，毛細(xì)管截面面積與長(zhǎng)度比小于傳感器電極表觀面積與氣室厚度比的1%，這樣無(wú)強(qiáng)制對(duì)流時(shí)氣體擴(kuò)散過(guò)程可忽略，傳感器能在所需時(shí)間內(nèi)完成99%活性組分的電解。所述氣體傳感器的靈敏度應(yīng)該合適不能太大或太小，需要保證在循環(huán)分析時(shí)氣體每次循環(huán)導(dǎo)致的濃度梯度變化能夠分辨且保證多次循環(huán)測(cè)試后濃度不會(huì)降得太低。當(dāng)然與傳感器連通的進(jìn)出氣孔可以不用毛細(xì)管，而用電磁閥在零點(diǎn)測(cè)量時(shí)切斷傳感器與氣路的通路。應(yīng)用實(shí)施例三
圖3是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法第三種氣路設(shè)計(jì)，該裝置由樣品室、過(guò)濾器、電化學(xué)傳感器、泵及閥門組成循環(huán)流路，其特征在于所述樣品室27，電化學(xué)傳感器26，泵25及閥門21、22由管路連接成循環(huán)氣路，所述過(guò)濾器28在傳感器進(jìn)氣口前通過(guò)閥門23并聯(lián)與管路中；所述樣品室為細(xì)長(zhǎng)管路，分析時(shí)氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，體積大于循環(huán)氣路總體積的95%，用于存待分析流體樣品；所述電化學(xué)傳感器封閉于循環(huán)流路中；所述泵用于推動(dòng)流體在循環(huán)流路中循環(huán)流動(dòng)，可至少兩次通過(guò)傳感器。實(shí)際測(cè)量按下述步驟進(jìn)行
(1)采樣打開閥門21、22及開啟氣泵29、26使氣體經(jīng)過(guò)閥門21、樣品室27、閥門22、氣泵29收集到樣品室27中，另一路氣體經(jīng)閥門21、氣泵25、閥門23、電化學(xué)傳感器26、閥門22、氣泵29流出
(2)循環(huán)測(cè)量關(guān)閉21、22，開啟泵25，使氣體在樣品室27、氣泵25、閥門23、電化學(xué)傳感器26、樣品室27構(gòu)成的循環(huán)氣路中多次循環(huán)分析。(3)零點(diǎn)測(cè)量當(dāng)滿足足夠的測(cè)量次數(shù)之后，切換閥門23使氣體流動(dòng)路徑變?yōu)闃悠肥?7、氣泵25、閥門23、過(guò)濾器28、電化學(xué)傳感器26、樣品室27，氣體先經(jīng)過(guò)過(guò)濾器28后再流過(guò)傳感器，此時(shí)傳感器響應(yīng)的電流為過(guò)濾掉活性組分的零點(diǎn)電流。應(yīng)用實(shí)施例四
圖4是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法第四種氣路設(shè)計(jì)由第一、第二樣品室、電化學(xué)傳感器、泵及閥門組成，所述第一樣品室7，電化學(xué)傳感器6，泵5及閥門1、2由管路組成第一循環(huán)氣路；所述第二樣品室71，過(guò)濾器61，泵51及閥門3、4由管路組成第二循環(huán)氣路，兩循環(huán)氣路并聯(lián)；所述樣品室為細(xì)長(zhǎng)管路，體積大于循環(huán)氣路總體積的95%，最好大于99%，分析時(shí)氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，用于儲(chǔ)存待分析流體樣品；所述電化學(xué)傳感器封閉于循環(huán)流路中，用于測(cè)量響應(yīng)信號(hào)及對(duì)待測(cè)電化學(xué)活性組分進(jìn)行電解；所述泵用于推動(dòng)流體在循環(huán)流路中循環(huán)流動(dòng)，可至少兩次通過(guò)傳感器，循環(huán)氣體流速可通過(guò)氣室體積及循環(huán)周期獲得。實(shí)際測(cè)量過(guò)程按下述三步進(jìn)行
(I)采樣切換閥門1、2、3、4，通過(guò)泵9分兩路將其他抽入第一樣品室7和第二樣品室71，一路經(jīng)由閥門I、第一樣品室7、閥門2、氣泵9入第一樣品室7，一路經(jīng)由閥門I、閥門3、第二樣品室71、閥門4、閥門2、泵9入第二樣品室71。(2)循環(huán)測(cè)量通過(guò)閥門1、2切換，同時(shí)打開氣泵5讓第一樣品室7中的氣體樣品在循環(huán)泵的作用下經(jīng)閥門I、氣泵5、電化學(xué)傳感器6、閥門2再回到第一樣品室7循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)行二次循環(huán)分析測(cè)量。(3)零點(diǎn)測(cè)量
分兩步進(jìn)行，首先在循環(huán)分析進(jìn)行的同時(shí)，通過(guò)閥門3、4切換，同時(shí)打開氣泵51讓第一樣品室71中的氣體在氣泵的作用經(jīng)閥門3、氣泵51、過(guò)濾器61、閥門4再回到第二樣品室71循環(huán)流動(dòng)，由于61為活性物質(zhì)過(guò)濾器，如活性炭或高錳酸鉀等，氣體流經(jīng)過(guò)濾器后，活性成分被吸附或反應(yīng)掉，這樣經(jīng)過(guò)一次循環(huán)后回到樣品室的氣體便是過(guò)濾活性成分后的零點(diǎn) 氣。當(dāng)完成兩次測(cè)量后，切換電磁閥門1、2、3、4，打開氣泵5，使氣流方向變?yōu)榈诙悠肥?1、閥門53、閥門61、氣泵45、電化學(xué)傳感器86、閥門23、閥門54，再回到第二樣品室 71循環(huán)流動(dòng)，此時(shí)在管路中流動(dòng)的氣體為零點(diǎn)氣，傳感器的響應(yīng)信號(hào)為零點(diǎn)響應(yīng)信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種利用電化學(xué)傳感器測(cè)量氣體濃度的方法，其特征在于使被測(cè)樣品先后經(jīng)過(guò)電化學(xué)傳感器至少兩次，其中一次用于測(cè)定傳感器的零點(diǎn)，記錄每次測(cè)量的響應(yīng)電流值；通過(guò)電化學(xué)傳感器各次測(cè)量的電流值與樣品濃度間測(cè)量方程關(guān)系及由于電解導(dǎo)致其濃度變化與消耗電量間的質(zhì)量方程關(guān)系組成聯(lián)立方程組求解所測(cè)樣品濃度及傳感器標(biāo)定參數(shù)。
2.一種利用電化學(xué)傳感器測(cè)量氣體濃度的裝置，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述方法，由樣品室、小氣室、電化學(xué)傳感器、泵及閥門組成，其特征在于所述樣品室，電化學(xué)傳感器，泵及閥門由管路連接成循環(huán)氣路，在循環(huán)氣路中，電化學(xué)傳感器與泵串聯(lián)，在泵與電化學(xué)傳感器的另一端通過(guò)閥門并聯(lián)一小氣室，其體積小于樣品室的1/10 ;所述樣品室為細(xì)長(zhǎng)管路，體積大于循環(huán)氣路總體積的95%，分析時(shí)氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，用于儲(chǔ)存待分析流體樣品；所述電化學(xué)傳感器封閉于循環(huán)流路中，用于測(cè)量響應(yīng)信號(hào)及對(duì)待測(cè)電化學(xué)活性組分進(jìn)行電解；所述泵用于推動(dòng)流體在循環(huán)流路中循環(huán)流動(dòng)，可至少兩次通過(guò)傳感器。
3.一種利用電化學(xué)傳感器測(cè)量氣體濃度的裝置，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)力要求I所述方法，由樣品室、毛細(xì)管路、電化學(xué)傳感器、泵及閥門組成，其特征在于所述樣品室，電化學(xué)傳感器，泵及閥門由管路組成循環(huán)氣路；所述樣品室為細(xì)長(zhǎng)管路，分析時(shí)氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，體積大于循環(huán)氣路總體積的95%，用于儲(chǔ)存待分析流體樣品；所述電化學(xué)傳感器封閉于循環(huán)流路中，與傳感器連通的進(jìn)出氣口為毛細(xì)管，毛細(xì)管截面面積與長(zhǎng)度比小于傳感器電極表觀面積與氣室厚度比的5%，用于測(cè)量響應(yīng)信號(hào)及對(duì)待測(cè)電化學(xué)活性組分進(jìn)行電解；所述泵用于推動(dòng)流體在循環(huán)流路中循環(huán)流動(dòng)，可至少兩次通過(guò)傳感器。
4.一種利用電化學(xué)傳感器測(cè)量氣體和液體中物質(zhì)濃度的裝置，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)力要求I所述分析方法，該裝置由樣品室、過(guò)濾器、電化學(xué)傳感器、泵及閥門組成循環(huán)流路，其特征在于所述樣品室、電化學(xué)傳感器、，泵及閥門由管路連接成循環(huán)氣路，所述過(guò)濾器在傳感器進(jìn)氣口前通過(guò)閥門并聯(lián)于管路中；所述樣品室為細(xì)長(zhǎng)管路，分析時(shí)氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，體積大于循環(huán)氣路總體積的95%，用于存待分析流體樣品；所述電化學(xué)傳感，器封閉于循環(huán)流路中，用于測(cè)量響應(yīng)信號(hào)及對(duì)待測(cè)電化學(xué)活性組分進(jìn)行電解；所述泵用于推動(dòng)流體在循環(huán)流路中循環(huán)流動(dòng)，可至少兩次通過(guò)傳感器。
5.一種利用電化學(xué)傳感器測(cè)量氣體濃度的裝置，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)力要求I所述方法，由第一、第二樣品室、電化學(xué)傳感器、泵及閥門組成，其特征在于所述第一樣品室，電化學(xué)傳感器，泵及閥門由管路組成第一循環(huán)氣路；所述第二樣品室，過(guò)濾器，泵及閥門由管路組成第二循環(huán)氣路，兩循環(huán)氣路并聯(lián)；所述樣品室為細(xì)長(zhǎng)管路，體積大于循環(huán)氣路總體積的95%，分析時(shí)氣體在其中的流動(dòng)為活塞流，用于儲(chǔ)存待分析流體樣品；所述電化學(xué)傳感器封閉于循環(huán)流路中，用于測(cè)量響應(yīng)信號(hào)及對(duì)待測(cè)電化學(xué)活性組分進(jìn)行電解；所述泵用于推動(dòng)流體在循環(huán)流路中循環(huán)流動(dòng)，可至少兩次通過(guò)傳感器。
全文摘要
一種利用電化學(xué)傳感器測(cè)量氣體濃度的方法與裝置,使被測(cè)樣品先后經(jīng)過(guò)電化學(xué)傳感器至少兩次，其中一次用于測(cè)定傳感器的零點(diǎn)，記錄每次測(cè)量的響應(yīng)電流值；通過(guò)電化學(xué)傳感器各次測(cè)量的電流值與樣品濃度間測(cè)量方程關(guān)系及由于電解導(dǎo)致其濃度變化與消耗電量間的質(zhì)量方程關(guān)系組成聯(lián)立組求解所測(cè)樣品濃度及傳感器步標(biāo)定參數(shù)。
文檔編號(hào)G01N27/416GK102706948SQ20121020787
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者沈立軍, 謝雷, 韓杰, 韓益蘋 申請(qǐng)人:尚沃醫(yī)療電子無(wú)錫有限公司