用于測量溶解在液體中的氫氣濃度的氫傳感器元件以及使用氫傳感器元件測量測量氫氣 ...的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種用于測量溶解在液體中的氨氣濃度的氨傳感器裝置W及使用該 氨傳感器裝置測量溶解在液體中的氨氣濃度的方法。
【背景技術】
[0002] 存在通過測量溶解在液體中的氣體濃度來測量特性或特性變化的情形。例如，隨 著車輛的發(fā)動機油和在變壓器或各種機械設備中使用的油惡化，氨氣的濃度增大，并且因 此，當測量油中的氨氣濃度時，可W感測油是否惡化。實際上，已報道在變壓器的情況中，當 產(chǎn)生1000 ppm或更多的溶解氨氣時，存在爆炸的風險。
[0003] 為了測量溶解在液體中溶解的氨氣的濃度，可W使用包括光學法、粘性測量法和 電化學法、氣相色譜法、氣體分離法等方法，但是運些方法不是能夠實時測量待測量的液體 的狀態(tài)的方法，并且因此，當需要實時確定油是否當場惡化時，例如，運些方法不能是適用 于確定油是否惡化的應用的方法等。此外，在此方法中，測量設備和測量過程很復雜并且此 夕h存在許多問題，包括需要在長期測量時間中的方法并且需要高價設備等。
[0004] 因此，需要能夠通過簡單地實時測量液體W及油中溶解的氨氣的濃度來感測油是 否惡化的設備和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術問題
[0006] 本發(fā)明設法解決運個問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種氨傳感器裝置，該氨傳 感器裝置能夠在沒有高價復雜設備的情況下實時地簡單測量溶解在液體中的氨氣濃度。
[0007] 另外，本發(fā)明的另一個目的是提供一種氨傳感器裝置，該氨傳感器裝置防止氨傳 感器，特別是氨傳感器的感測電極由于暴露于液體中而劣化。
[000引此外，本發(fā)明的又另一個目的是提供一種氨傳感器裝置，該氨傳感器裝置能夠在 測量溶解的氨氣濃度時使測量精度受除氨氣之外的其他氣體的影響最小。
[0009]此外，本發(fā)明的再又另一個目的是提供一種氨傳感器裝置和用于測量氨氣濃度的 方法，該氨傳感器裝置能夠確保測量的精度和可再現(xiàn)性并且允許用戶甚至從遠距離知道測 量結果。
[0010]技術方案
[0011]為了實現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，用于測量溶解在液體中的氨氣濃度的氨 傳感器裝置包括:傳感器單元，其測量氨氣濃度；W及外殼，其連接至所述傳感器單元，并且 包括外殼本體，所述外殼本體具有形成在其至少一部分中的開口部分，所述外殼還包括禪 接至所述開口部分W便氣體地且液體地密封的氣體分離膜，其中，與所述液體和外部空氣 隔離的密封空間通過所述外殼本體和所述氣體分離膜形成在所述外殼中，并且所述氣體分 離膜使溶解在所述液體中的氨氣滲透到所述密封空間中。在運種情況下，所述氨傳感器裝 置可W進一步包括禪接至所述外殼的累送單元，所述外殼累送所述密封空間中的氧氣到外 側W去除所述氧氣。
[0012] 所述傳感器單元可W包括:氧離子導體和氨離子導體的異質組件;感測電極，其形 成在所述氨離子導體的表面上;參考電極，其形成在所述氧離子導體的表面上；W及電動勢 測量單元，其測量所述參考電極與所述感測電極之間的電動勢，并且所述感測電極暴露于 所述密封空間，所述參考電極與外部空氣連通，或者由固定所述參考電極側的氧氣分壓的 參考物覆蓋，并且隨著溶解的氨氣濃度發(fā)生變化，所述電動勢也發(fā)生變化?？商娲?，所述 傳感器單元可W包括:氨離子導體;感測電極和參考電極，該感測電極和參考電極形成在所 述氨離子導體的表面上，W及電動勢測量單元，其測量所述參考電極與所述感測電極之間 的電動勢，并且所述感測電極可W暴露于所述密封空間，參考電極可W由固定所述參考電 極側處的氨分壓的參考物覆蓋，并且隨著溶解的氨氣濃度發(fā)生變化，所述電動勢也可W發(fā) 生變化。
[0013] 所述氣體分離膜可W是金屬膜，并且所述金屬膜可W包括鈕(Pd)并且具有100皿 或更小的厚度。
[0014] 另外，根據(jù)本發(fā)明的一方面的氨傳感器裝置可W進一步包括固定帽，所述固定帽 用于使所述氣體分離膜禪接至所述外殼，并且所述外殼中的密封空間可W由填充材料填 充。
[0015] 此外，根據(jù)本發(fā)明的氨傳感器裝置可W包括用于將傳感器單元加熱至感測溫度的 加熱器。
[0016] 用于將密封空間中的氧氣累送到外側的累送單元可W包括:氧離子導體;加熱器 基板，所述加熱器基板通過間隔件與所述氧離子導體間隔開預定間距，所述間隔的間距被 設置成與外部空氣連通，第一累送電極，該第一累送電極形成在所述氧離子導體的密封空 間側處的一個表面上，第二累送電極，該第二累送電極形成在氧離子導體的外部空氣側處 的一個表面上，W及累送電源，該累送電源在所述第一累送電極與所述第二累送電極之間 施加電壓或電流，并且所述累送電源可W在所述第一累送電極與所述第二累送電極之間施 加電壓或電流，W將所述密封空間側處的氧氣累送到外部空氣側。
[0017] 所述累送單元可W與所述傳感器單元一體地形成，并且在運種情況下，所述傳感 器單元可W包括:氧離子導體;加熱器基板，所述加熱器基板通過間隔件與所述氧離子導體 間隔開預定間距，所述間隔的間距被設置成與外部空氣連通，氨離子導體附接至暴露于所 述密封空間側處的所述氧離子導體的至少一部分;感測電極，該感測電極形成在所述氨離 子導體的暴露于密封空間的表面上;參考電極，該參考電極形成在外部空氣側處的所述氧 離子導體的表面上；電動勢測量單元，該電動勢測量單元測量所述參考電極與所述感測電 極之間的電動勢;第一累送電極，所述第一累送電極形成在所述氧離子導體的所述密封空 間側的未附接至所述氨離子導體的表面上;第二累送電極，該第二累送電極形成在所述外 部空氣側處的氧離子導體的表面上，W及累送電源，該累送電源在所述第一累送電極與所 述第二累送電極之間施加所述電壓，并且隨著溶解的氨氣濃度發(fā)生變化，所述電動勢也發(fā) 生變化，并且電壓或電流可W通過累送電源施加在所述第一累送電極與所述第二累送電極 之間，W將所述密封空間側處的氧氣累送到外部空氣側，并且在本文中，所述參考電極和所 述第二累送電極可W是一個電極。
[0018] 同時，根據(jù)本發(fā)明的氨傳感器裝置可W是禪接至容納所述液體的容器的開口部分 的氨傳感器裝置，W測量溶解在所述容器容納的液體中的氨氣的濃度，并且在運種情況下， 所述氣體分離膜通過所述開口部分與所述容器內(nèi)側連通，W使溶解在所述液體中的氨氣滲 透到所述密封空間中。在運種情況下，在密封構件插在所述氣體分離膜與所述開口部分之 間W及所述外殼本體與所述氣體分離膜之間的同時，所述氨傳感器可W禪接至所述開口部 分，并且所述氨傳感器裝置可W進一步包括:至少一個溫度傳感器，用于測量所述傳感器單 元的溫度；W及液體流入傳感器，用于感測所述液體是否流入。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于測量溶解在容器容納的液體中的氨氣濃度的溶 解氨測量裝置包括:氨傳感器裝置，該氨傳感器裝置禪接至設置在所述容器一側處的開口 部分，其中，所述氨傳感器裝置包括測量氨氣濃度的傳感器單元;和連接至所述傳感器單元 的外殼，所述外殼包括外殼本體，所述外殼本體具有形成在其至少一部分中的開口部分，所 述外殼還包括禪接至所述開口部分W便氣體地且液體地密封的氣體分離膜，W具有使所述 液體與其中的外部空氣隔離的密封空間，并且所述氣體分離膜通過所述開口部分與所述容 器內(nèi)側連通，W使溶解在所述液體中的氨氣滲透到所述密封空間中。所述氨傳感器裝置可 W禪接至開口部分，W被附接/拆卸。
[0020] 另外，所述溶解氨測量裝置可W進一步包括電性連接至所述傳感器單元W控制所 述傳感器單元的操作的控制裝置，并且可W進一步包括用于測量所述傳感器單元的溫度的 溫度傳感器或用于感測所述液體是否流入的液體流入傳感器，其中，所述控制裝置可W接 收來自所述溫度傳感器的溫度感測結果。此外，開/關閥可W安裝在所述開口部分中，并且 所述控制裝置可W配置為控制所述開/關閥的操作。
[0021] 所述控制裝置可W包括:測量單元，該測量單元接收來自所述傳感器單元的測量 結果;控制單元，該控制單元控制所述氨傳感器裝置的操作；顯示單元，該顯示單元顯示所 述溶解的氨氣的測量濃度；W及傳輸單元，該傳輸單元通過有線或無線方法傳輸所述溶解 的氨氣的濃度的測量結果。在本文中，所述氨傳感器裝置可W進一步包括累送單元，所述累 送單元將所述密封空間中的氧氣累送到外側，W去除所述氧氣，并且所述累送單元可W被 配置成包括氧離子導體、形成在所述密封空氣側處的所述氧離子導體的一個表面上的第一 累送電極W及形成在所述外部空氣側處的所述氧離子導體的一個表面上的第二累送電極， 并且所述控制單元可W被配置成控制所述累送單元的操作。
[0022] 另外，所述累送單元可W測量所述第一累送電極與所述第二累送電極之間的電動 勢，W甚至執(zhí)行氧傳感器功能W測量所述密封空間中的氧氣分壓，并且所述控制單元可W 被配置成從執(zhí)行所述氧傳感器功能的所述累送單元接收所述密封空間中的氧氣分壓的測 量結果，然后基于所述結果控制所述累送單元的累送操作。
[0023] -種用于通過使用根據(jù)本發(fā)明的另一方面的溶解氨測量裝置測量溶解在液體中 的氨氣濃度的方法包括:通過使用溫度傳感器測量所述傳感器單元的溫度;基于溫度測量 的結果控制所述傳感器單元的溫度W變成所述測量溫度；W及通過使用所述傳感器單元測 量所述密封空間中的氨氣分壓并且通過使用測量的結果計算溶解的氨氣的濃度。在運種情 況下，所述氨傳感器裝置可W進一步包括累送單元，所述累送單元將所述密封空間中的氧 氣累送到外側，W去除所述氧氣，所述累送單元可W被配置成包括氧離子導體、形成在所述 氧離子導體的所述密封空間側處的一個表面上的第一累送電極W及形成在所述氧離子導 體的外表面上的第二累送電極，所述累送單元可W測量所述第一累送電極與所述第二累送 電極之間的電動勢，W甚至執(zhí)行氧傳感器功能，W測量所述密封空間中的氧氣分壓，并且執(zhí) 行所述氧傳感器功能的所述累送單元可W測量所述密封空間中的氧氣分壓W確定測量的 氧氣分壓是否等于或高于參考值，當測量的氧氣分壓等于或高于所述參考值時，控制所述 累送單元的累送操作W便將所述密封空間中的氧氣排出到外側，并且當測量的氧氣分壓等 于或低于所述參考值時，測量所述氨氣分壓。
[0024] 另外，所述方法可W進一步包括通過有線或無線方法傳輸所述溶解的氨氣的測量 濃度和計算濃度，所述氨傳感器裝置可W進一步包括用于感測液體是否流入的液體流入傳 感器，并且所述方法可W進一步包括當通過接收來自所述液體流入傳感器的感測結果確定 液體流入時，通知液體流入。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的又另一方面，一種用于測量溶解在液體中的氨氣濃度的氨傳感器裝 置包括:具有圓筒形形狀的外殼，其中至少一部分區(qū)域是開放的并且氣體分離膜禪接至開 放的局部區(qū)域，所述氣體分離膜不能滲透所述液體，但是能夠滲透氨氣；W及傳感器單元， 該傳感器單元包括至少第一電極和第二電極，其中所述傳感器單元禪接至所述外殼，W使 得所述第一電極插入到所述外殼中W測量通過所述氣體分離膜進入所述外殼中與所述第 一電極接觸的氨氣的濃度。
[0026]