專利名稱：一種測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種氧氣測量裝置，尤其涉及一種測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置。
目前氧氣的測量多集中于氣體和液體介質(zhì)的測量，氣體可以實(shí)現(xiàn)大氣、汽車尾氣、煙氣和其他氣體環(huán)境中氧氣含量的測量；液體可以實(shí)現(xiàn)自然水體、污染水體、高溫金屬液體和其他液體環(huán)境中氧氣含量的測量。疏松固體介質(zhì)中氧氣的傳統(tǒng)測量方法是將氣體收集帶回實(shí)驗(yàn)室測量，這樣改變了氣體的氣壓，同時測量結(jié)果不準(zhǔn)確，容易產(chǎn)生人為誤差，不能客觀地反映被測物的實(shí)際氧氣含量和氧分壓；另一類測量方法是間接方法，利用取回的固體樣品(如堆肥或土壤)做呼吸率試驗(yàn)，以此來反映固體介質(zhì)中的氧氣含量狀況。這種兩種測量方法由于改變了原始的環(huán)境狀況，均不能連續(xù)、準(zhǔn)確、實(shí)時地反映原有介質(zhì)中的氧氣含量狀況。
本發(fā)明提供的一種測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置，包括有一與顯示終端相連的氧傳感器和探桿，其中氧傳感器螺合于一個三通接頭，該三通接頭設(shè)有兩個進(jìn)氣入口和一個出氣口，出氣口可用手動、氣囊或蠕動泵抽氣，三個氣口均具有各自控制該孔的閥門；探桿為探桿體和探桿頭兩部分組成，探桿體為一中空的金屬管，探桿頭呈圓錐形狀，為內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，并具有篩狀小孔，探桿體和探桿頭之間為螺合；探桿體內(nèi)插設(shè)一氣路管并且自探桿體下端伸出0.5-1.5cm長，該氣路管與探桿體下端的內(nèi)間隙處為密封。
桿體的另一端T型地螺合一橫柄，橫柄上設(shè)置有待測氣樣管出口，該出口通過管路與三通接頭的待測氣樣入口連接，將待測氣體傳輸至氧傳感器；數(shù)據(jù)經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換直接于液晶顯示屏上讀取或由計算機(jī)采集后進(jìn)行顯示和處理。
為防止探桿受酸或堿的銹蝕，其外部涂覆有機(jī)高分子材料層，內(nèi)部刷有防銹漆，探桿上標(biāo)有刻度，以方便地控制探頭插入待測物質(zhì)的深度。
探桿體內(nèi)插設(shè)的氣路管可用有機(jī)高分子材料或金屬材料制作。
本發(fā)明具有抗腐蝕、抗老化、耐酸堿、經(jīng)久耐用等特點(diǎn)，適用于堆肥堆體和土壤等疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的準(zhǔn)確測定和連續(xù)監(jiān)測。
氧傳感器1為一電化學(xué)傳器，與一用聚四氟乙烯材料制作的三通接頭2螺合，該三通接頭2設(shè)有待測氣樣入口3、空氣入口4和出氣口5，本發(fā)明在使用時由出氣口5進(jìn)行抽氣，抽氣方式可用手動、氣囊或蠕動泵抽氣，三個氣口上均設(shè)有各自控制該氣口的閥門，分別為待測氣樣入口閥門6、空氣入口閥門7和出氣口閥門8，如

圖1和圖2所示。
探桿9的構(gòu)成請參看圖3，從圖3中可以看出，探桿9由探桿體10和探桿頭11兩部分組成，探桿體10為一中空的金屬管，為防止探桿9受酸堿的銹蝕，其外部涂覆有機(jī)高分子材料保護(hù)層18，本實(shí)施例涂覆的保護(hù)層為聚四氟乙烯，并標(biāo)有刻度19，以方便地控制探頭插入待測物質(zhì)的深度，內(nèi)部刷有防銹漆。探桿體10內(nèi)插設(shè)一氣路管12，該氣路管12可用聚四氟乙烯或金屬材料制作，本實(shí)施例采用聚四氟乙烯材料制作，其內(nèi)徑為0.8～1.5mm，外徑小于探桿體10的內(nèi)徑，以方便于探桿體10內(nèi)插設(shè)，氣路管12于探桿體10的下端伸出1.0cm長，伸出端13上設(shè)有網(wǎng)狀氣孔14，如圖4所示，該網(wǎng)狀氣孔14可以使被測物體中的氣體順利進(jìn)入氣路管12，同時為保證氣路管12中的待測氣體不被干擾，該氣路管12與探桿體10下端處的間隙處用密封膠20進(jìn)行密封。探桿頭11呈一圓錐形狀，具有篩狀小孔15，為內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，其探桿頭內(nèi)層22的外徑小于外層桿體頭11，當(dāng)外層探桿頭11與桿體10螺合時，內(nèi)層22恰好被夾緊于外層探桿頭11與桿體10之間的內(nèi)部空間。這種兩層結(jié)構(gòu)可以防止探桿頭11堵塞和便于清理，探桿頭11與探桿體10螺合后，將氣路管12的伸出端13與被測物體隔離開，可防止被測物體堵塞氣路管12伸出端13上的網(wǎng)狀氣孔14，也可保護(hù)伸出端13不會因意外碰撞而遭到損壞，為加強(qiáng)探桿頭11的牢固程度，本發(fā)明于探桿頭11與探桿頭內(nèi)層22之間設(shè)置一個加固桿23，具體結(jié)構(gòu)請參看圖5。桿體9的另一端T型地螺合一橫柄16，橫柄16上設(shè)置有待測氣樣管出口17，如圖6所示，該出口17通過聚四氟乙烯管26與三通接頭2的待測氣樣入口3連接，將待測氣體傳輸至氧傳感器1，數(shù)據(jù)經(jīng)變送器23轉(zhuǎn)換直接于液晶顯示屏24上讀取或由計算機(jī)25等終端設(shè)施采集后進(jìn)行顯示和處理，圖7為本發(fā)明裝置的連接示意圖。
本發(fā)明的實(shí)際使用方法如下，抽氣方式以蠕動泵抽氣為例，由于蠕動泵以及該泵與傳感器的連接、傳感器與變送器的連接均為已知技術(shù)，本發(fā)明對此不作詳細(xì)描述將裝置放置標(biāo)準(zhǔn)空氣中，探桿9上的待測氣樣管出口17與三通接頭2上的待測氣樣入口3用聚四氟乙烯管連接，蠕動泵入氣端與三通接頭2上的出氣口5相連，打開空氣入口閥門7，關(guān)閉待測氣樣入口閥門6，啟動蠕動泵抽氣，10秒之后從終端設(shè)施讀取數(shù)值，此值為空氣中氧氣標(biāo)準(zhǔn)濃度；將探桿頭11插入堆體，由探桿9上的刻度19顯示插入的深度，打開待測氣樣入口閥門6，關(guān)閉空氣入口閥門7，每隔30秒讀數(shù)一次，即為堆體中氧氣濃度值。
手動抽氣方式如下將裝置放置標(biāo)準(zhǔn)空氣中，探桿9上的待測氣樣管出口17與三通接頭2上的待測氣樣入口3用聚四氟乙烯管連接，打開空氣入口閥門7，關(guān)閉待測氣樣入口閥門6，用20ml的注射器插入出氣口5中，緩慢抽出約15ml氣體，10秒之后從變送器讀取數(shù)值，此值為空氣中氧氣標(biāo)準(zhǔn)濃度，關(guān)上出氣口閥門8，拔下注射器，清空注射器內(nèi)氣體。將探桿頭11插入堆體，由探桿9上的刻度19顯示插入的深度，打開待測氣樣入口閥門6，關(guān)閉空氣閥門7，打開出氣口閥門8，重復(fù)前述抽氣步驟一次，不讀取數(shù)據(jù)。再重復(fù)前述抽氣步驟一次，60秒之后從終端設(shè)施讀取數(shù)據(jù)，此為堆體內(nèi)待測氣樣的氧氣濃度。
氣囊抽氣方式(1)將裝置放置標(biāo)準(zhǔn)空氣中，把空氣入口閥門7打開，待測氣樣入口閥門6關(guān)閉，然后抽氣，抽氣方式見后述步驟(2)、(3)；10秒之后從終端設(shè)施讀取數(shù)值。此值為空氣中氧氣標(biāo)準(zhǔn)濃度。
(2)將探頭出氣口5與氣囊端口相連，用手?jǐn)D捏氣囊另一端口，同時擠捏囊體，將空氣排空。
(3)擠捏氣囊端口10A，空氣進(jìn)入囊體。
(4)將探桿頭11插入堆體，由探桿9上的刻度19顯示插入的深度，打開待測氣樣入口閥門6，關(guān)閉空氣入口閥門7。
(5)重復(fù)步驟(2)、(3)一次，不讀取數(shù)據(jù)。
(6)重復(fù)步驟(2)、(3)一次，60秒后從終端設(shè)施讀取數(shù)據(jù)，此為堆體內(nèi)待測氣樣的氧氣濃度。
權(quán)利要求
1.一種測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置，主要由氧傳感器和探桿組成，其特征在于氧傳感器螺合于一個三通接頭，該三通接頭設(shè)有兩個進(jìn)氣入口和一個出氣口，出氣口可用手動、氣囊或蠕動泵抽氣，三個氣口均具有各自控制該孔的閥門；探桿為探桿體和探桿頭兩部分組成探桿體為一中空的金屬管，探桿頭呈圓錐形狀，為內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，具有篩狀小孔，探桿體和探桿頭之間為螺合；探桿體內(nèi)插設(shè)一氣路管并且自探桿體下端伸出0.5-1.5cm長，該氣路管與探桿體下端的間隙處呈密封；桿體的另一端T型地螺合一橫柄，橫柄上設(shè)置有待測氣樣管出口，該出口通過管路與三通接頭的待測氣樣入口連接，將待測氣體傳輸至氧傳感器；數(shù)據(jù)經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換直接于液晶顯示屏上讀取或由計算機(jī)采集后進(jìn)行顯示和處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置，其特征在于，所述探桿外部涂覆有機(jī)高分子材料層，內(nèi)部刷有防銹漆。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置，其特征在于，所述探桿外部涂覆的有機(jī)高分子材料為聚四氟乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置，其特征在于，所述探桿的桿體上標(biāo)有顯示探頭插入待測物質(zhì)深度的刻度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置，其特征在于，所述探桿體內(nèi)插設(shè)的氣路管可用有機(jī)高分子材料或金屬材料制作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置，其特征在于，所述有機(jī)高分子材料為聚四氟乙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置，其特征在于，所述金屬材料為銅、鋁或不銹鋼。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置，其特征在于，所述探桿頭兩層之間有一加固桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置，其特征在于，所述直接于液晶顯示屏上讀取的數(shù)據(jù)為疏松介質(zhì)的氧氣含量。
全文摘要
一種測量疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的裝置，其探桿為一中空的金屬管，桿體上包覆一層有機(jī)高分子包膜材料——聚四氟乙烯。本測量裝置具有抗腐蝕、抗老化、耐酸堿、經(jīng)久耐用等特點(diǎn)，適用于堆肥堆體和土壤等疏松固體介質(zhì)中氧氣含量的準(zhǔn)確測定和連續(xù)監(jiān)測。測量時氣路內(nèi)徑0.5～1.5mm，抽氣量小，避免了抽氣對堆體內(nèi)氣壓、氧分壓和氣體組分的影響，可以維持堆體內(nèi)的原始環(huán)境，保證測量精確；多次試驗(yàn)結(jié)果證明傳感器測量結(jié)果精確，重復(fù)性好，平衡時間短；測量裝置在空氣中平衡時間為4秒鐘，在堆體中平衡時間為1分鐘。測量數(shù)據(jù)可直接讀取，也可由計算機(jī)采集后對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和處理。
文檔編號G01N35/00GK1403803SQ01142018
公開日2003年3月19日 申請日期2001年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月6日
發(fā)明者陳同斌, 鄭玉琪 申請人:中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所