專利名稱：測量濕度和氧的分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及煙氣排放領(lǐng)域，具體而言，涉及一種測量濕度和氧的分析儀。
背景技術(shù)：
隨著 CEMS (Continuous Emission Monitoring System，煙氣自動監(jiān)控系統(tǒng))項目 的增多，濕度測量的問題也越來越多(主要是探頭損壞和儀器測量不準(zhǔn)確)。由于濕度和氧 是CEMS中重要的濕基系數(shù)的計算因數(shù)，而現(xiàn)有的濕度儀已不能滿足市場需求，而且近年來 輕紡、醫(yī)院、木材干燥、食品加工及燃燒等行業(yè)對高溫下(100°C以上)濕度測量與控制方面 的需求也日益迫切?，F(xiàn)有技術(shù)中對排氣中水分含量的測量主要有冷凝法、干濕球法和重量法。對比三 種方法，都表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，計算比較煩瑣，而且不能同時在線測量氧濃度和濕度。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種測量濕度和氧的分析儀，用以現(xiàn)有技術(shù)中不能同時在線測量 氧濃度和濕度的問題。為達(dá)到上述目的，本實用新型提供了一種測量濕度和氧的分析儀，其包括第一采 樣探頭、第二采樣探頭、第一廣域比電流式傳感器、第二廣域比電流式傳感器和計算控制模 塊，其中第一采樣探頭與第一廣域比電流式傳感器相連接，第一廣域比電流式傳感器用于 對第一采樣探頭采集的煙氣進(jìn)行分析，得到第一電流信號；第二采樣探頭與第二廣域比電流式傳感器相連接，第二廣域比電流式傳感器用于 對第二采樣探頭采集的煙氣進(jìn)行分析，得到第二電流信號；計算控制模塊分別與第一廣域比電流式傳感器和第二廣域比電流式傳感器相連 接，用于對第一電流信號和第二電流信號進(jìn)行處理得到煙氣中的濕度和氧含量。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀還包括機(jī)箱，計算控制模塊設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，機(jī)箱為壁掛式密閉機(jī)箱。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，第一廣域比電流式傳感器和第二廣域比 電流式傳感器分別為博世氧傳感器。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，第一采樣探頭和第二采樣探頭分別采用 直插式、可反吹的結(jié)構(gòu)。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，第一采樣探頭和第二采樣探頭的內(nèi)部分 別設(shè)置有加熱棒和熱電阻。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，計算控制模塊包括電流-電壓轉(zhuǎn)換單 元、信號處理單元、AD轉(zhuǎn)換單元、中央處理單元和DA轉(zhuǎn)換單元，其中，電流-電壓轉(zhuǎn)換單元 與第一采樣探頭和第二采樣探頭相連接，用于將第一電流信號和第二電流信號分別轉(zhuǎn)換為 第一電壓信號和第二電壓信號；信號處理單元連接在電流-電壓轉(zhuǎn)換單元與AD轉(zhuǎn)換單元之間，用于將第一電壓信號和第二電壓信號進(jìn)行放大和濾波，并經(jīng)AD轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號；中央處理單元與AD轉(zhuǎn)換單元相連接，用于根據(jù)第一電壓信號對應(yīng)的數(shù)字信號計算得到 煙氣中的氧濃度，并根據(jù)第一電壓信號對應(yīng)的數(shù)字信號與第二電壓信號對應(yīng)的數(shù)字信號的 差值計算得到煙氣中的濕度，以及將氧濃度和濕度分別轉(zhuǎn)化為電流信號并輸出；DA轉(zhuǎn)換單 元連接在中央處理單元與第一采樣探頭和第二采樣探頭之間。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，計算控制模塊還包括液晶顯示器，與中 央處理單元相連接，用于顯示氧濃度和濕度；總線接口，用于將氧濃度和濕度輸出到通信設(shè) 備。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，計算控制模塊還包括輸入單元，與中央 處理單元相連接，用于接收用戶輸入。上述實施例通過兩個探頭采集煙氣，進(jìn)而利用廣域比電流式傳感器可以同時測氧 濃度和濕度的特性，計算得到煙氣中的氧濃度和濕度，克服了現(xiàn)有技術(shù)中不能同時在線測 量氧濃度和濕度的問題。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前 提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是根據(jù)本實用新型一個實施例的測量濕度和氧的分析儀示意圖；圖2是根據(jù)本實用新型一個實施例的采用機(jī)箱的測量濕度和氧的分析儀示意圖；圖3是根據(jù)本實用新型一個實施例的探頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中探頭沿A-A的右視圖；圖5是根據(jù)本實用新型一個實施例的測量濕度和氧的分析儀工作流程示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。廣域比電流式傳感器陰極一側(cè)所形成的極小孔洞對流入的氣體具有限制作用，在 干燥氣體中氧濃度一定時，傳感器的輸出電流值不隨外加電壓的增加而增加，而達(dá)到某一 恒定值，該恒定電流值稱為在該氧濃度下的第一界限電流值；如果將該傳感器置于含有水 蒸氣的環(huán)境中并逐步提高傳感器工作電壓，就能測量到顯著的第二界限電流值。第一界限 電流值(Ii)和第二界限電流值(1 分別與環(huán)境中的氧分壓和含有水蒸氣的氧分壓成比 例。由此可得出廣域比電流傳感器的感濕特性當(dāng)界限電流式濕度傳感器處于干燥 空氣中時，其界限電流值為一恒定值；當(dāng)環(huán)境氣氛中含有水蒸氣時，則會出現(xiàn)二段臺階，在 第一段，由于水蒸氣的存在，使環(huán)境氣氛中的氧分壓減少，因而第一界限電流值(Ii)出現(xiàn)下降，在第二段，由于氣氛中的水蒸氣被傳感器陰極吸附并發(fā)生電解反應(yīng)，產(chǎn)生了新的氧離 子，因此第二界限電流值增大。因此，通過檢測二段界限電流值的差值Δ I ( Δ I = 12 — II)， 便可很方便地檢測出環(huán)境氣氛中的水蒸氣分壓值。廣域比電流式傳感器是專門測氧的，其測量電流在低電壓(IV下)與氧含量有很 好的線性關(guān)系，所以將測氧和測濕度整合到一起是可行的。圖1是根據(jù)本實用新型一個實施例的測量濕度和氧的分析儀示意圖，其包括第 一采樣探頭10、第二采樣探頭20、第一廣域比電流式傳感器30、第二廣域比電流式傳感器 40和計算控制模塊50，其中第一采樣探頭10與第一廣域比電流式傳感器30相連接，第一廣域比電流式傳感 器30用于對第一采樣探頭10采集的煙氣進(jìn)行分析，得到第一電流信號；第二采樣探頭20與第二廣域比電流式傳感器40相連接，第二廣域比電流式傳感 器40用于對第二采樣探頭20采集的煙氣進(jìn)行分析，得到第二電流信號；計算控制模塊50分別與第一廣域比電流式傳感器30和第二廣域比電流式傳感器 40相連接，用于對第一電流信號和第二電流信號進(jìn)行處理得到煙氣中的濕度和氧含量。本實施例通過兩個探頭采集煙氣，進(jìn)而利用廣域比電流式傳感器可以同時測氧濃 度和濕度的特性，計算得到煙氣中的氧濃度和濕度，克服了現(xiàn)有技術(shù)中不能同時在線測量 氧濃度和濕度的問題。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀還包括機(jī)箱，計算控制模塊設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)。圖2是根據(jù)本實用新型一個實施例的采用機(jī)箱的測量濕度和氧的分析儀示意圖。 如圖2所示，機(jī)箱為壁掛式密閉機(jī)箱，以滿足室外使用要求。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，第一廣域比電流式傳感器和第二廣域比 電流式傳感器分別為博世氧傳感器。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，第一采樣探頭和第二采樣探頭分別采用 直插式、可反吹的結(jié)構(gòu)，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中探頭容易堵塞的問題，同時探頭易于更換，使 用方便，并降低了維護(hù)成本。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，第一采樣探頭和第二采樣探頭的內(nèi)部分 別設(shè)置有加熱棒和熱電阻，用以獲得高溫(100攝氏度以上)的標(biāo)準(zhǔn)水氣。圖3是根據(jù)本實用新型一個實施例的探頭結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該探頭包括 法蘭組件1、采樣組件2、過濾組件3、堵頭4、堵頭墊圈5、內(nèi)六角圓柱頭螺釘6、航空插座7、 十字槽小盤頭螺釘8、加熱棒、熱電阻、和探頭。圖4是圖3中探頭沿A-A的右視圖。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，計算控制模塊包括電流-電壓轉(zhuǎn)換單 元、信號處理單元、AD轉(zhuǎn)換單元、中央處理單元和DA轉(zhuǎn)換單元，其中，電流-電壓轉(zhuǎn)換單元 與第一采樣探頭和第二采樣探頭相連接，用于將第一電流信號和第二電流信號分別轉(zhuǎn)換為 第一電壓信號和第二電壓信號；信號處理單元連接在電流-電壓轉(zhuǎn)換單元與AD轉(zhuǎn)換單元之 間，用于將第一電壓信號和第二電壓信號進(jìn)行放大和濾波，并經(jīng)AD轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號；中央處理單元與AD轉(zhuǎn)換單元相連接，用于根據(jù)第一電壓信號對應(yīng)的數(shù)字信號計算得到 煙氣中的氧濃度，并根據(jù)第一電壓信號對應(yīng)的數(shù)字信號與第二電壓信號對應(yīng)的數(shù)字信號的 差值計算得到煙氣中的濕度，以及將氧濃度和濕度分別轉(zhuǎn)化為電流信號(如4-20mA)并輸出；DA轉(zhuǎn)換單元連接在中央處理單元與第一采樣探頭和第二采樣探頭之間。更換任意探頭濕度要重新校準(zhǔn)，如果更換氧探頭，測氧也需校準(zhǔn)。通過計算控制單 元進(jìn)行校準(zhǔn)，獲得和出廠時一致的濕度測量值和氧濃度測量值。在暫時無法得到高溫標(biāo)準(zhǔn)水氣情況下，可先通過濕度箱產(chǎn)生濕度，再由高溫濕度 計TPI597對其準(zhǔn)確測量，得到準(zhǔn)確的量程氣(80°C、85% )，濕度分壓40. 3kPa，用高純氮?dú)?作為零點(diǎn)氣。進(jìn)行零點(diǎn)、量程校準(zhǔn)后可依此方法驗證線性點(diǎn)。更換探頭以后可由空氣中的濕度作為某一線性點(diǎn)和零點(diǎn)進(jìn)行兩點(diǎn)校準(zhǔn)，得到與出 廠時一致的濕度測量值。其理論依據(jù)是由于探頭測量的從零點(diǎn)(OkPa)到終點(diǎn)(40.3kPa) 采樣信號和濕度呈理想線性關(guān)系，(0-40. 3) Ua對應(yīng)的4-20mA也和濕度呈線性關(guān)系，而更 換探頭以后斜線只會發(fā)生偏移和斜率改變。所以如果能準(zhǔn)確得到中間任何一點(diǎn)的濕度分壓 值，就可以通過調(diào)節(jié)截距和斜率來達(dá)到更換探頭前后兩條斜線的重合，即而恢復(fù)出廠測量 值。測氧探頭更換后校準(zhǔn)方法與濕度的校準(zhǔn)方法一樣。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，計算控制模塊還包括液晶顯示器，與中 央處理單元相連接，用于顯示氧濃度和濕度；總線接口，用于將氧濃度和濕度輸出到通信設(shè) 備。較佳的，上述測量濕度和氧的分析儀中，計算控制模塊還包括輸入單元(如輸入 按鈕)，與中央處理單元相連接，用于接收用戶輸入。圖5是根據(jù)本實用新型一個實施例的測量濕度和氧的分析儀工作流程示意圖。上述實施例中測氧和濕度的分析儀的技術(shù)指標(biāo)如下濕度(0 40) Kpa ； 線性誤差士 2 % FS ；零點(diǎn)漂移士2%FS. 7d ；量程漂移士2% FS. 7d ；重復(fù)性2%FS;氧(025)% ；線性誤差士 1 % FS ；零點(diǎn)漂移士2%FS. 7d ；量程漂移士2% FS. 7d ；重復(fù)性2%FS;供電(220±10%)AVC 50/60Hz ；功率:50ff ；響應(yīng)時間< 20s傳感器工作溫度(0 700) V ；主機(jī)工作環(huán)境(-20 50) 0C ；使用壽命≥1400d。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或 流程并不一定是實施本實用新型所必須的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分 布于實施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上 述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個子模塊。上述本實用新型實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序 在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括R0M、RAM、磁碟或者 光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。 最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制； 盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解: 其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同 替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型實施例技術(shù)方案 的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種測量濕度和氧的分析儀，其特征在于，包括第一采樣探頭、第二采樣探頭、第 一廣域比電流式傳感器、第二廣域比電流式傳感器和計算控制模塊，其中所述第一采樣探頭與所述第一廣域比電流式傳感器相連接，所述第一廣域比電流式傳 感器用于對所述第一采樣探頭采集的煙氣進(jìn)行分析，得到第一電流信號；所述第二采樣探頭與所述第二廣域比電流式傳感器相連接，所述第二廣域比電流式傳 感器用于對所述第二采樣探頭采集的煙氣進(jìn)行分析，得到第二電流信號；所述計算控制模塊分別與所述第一廣域比電流式傳感器和所述第二廣域比電流式傳 感器相連接，用于對所述第一電流信號和所述第二電流信號進(jìn)行處理得到所述煙氣中的濕 度和氧含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其特征在于，還包括 機(jī)箱，所述計算控制模塊設(shè)置在所述機(jī)箱內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其特征在于，所述機(jī)箱為壁掛式密閉機(jī)箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其特征在于，所述第一廣域比電流式傳感器和所述 第二廣域比電流式傳感器分別為博世氧傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其特征在于，所述第一采樣探頭和所述第二采樣探 頭分別采用直插式、可反吹的結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分析儀，其特征在于，所述第一采樣探頭和所述第二采樣探 頭的內(nèi)部分別設(shè)置有加熱棒和熱電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其特征在于，所述計算控制模塊包括電流-電壓轉(zhuǎn) 換單元、信號處理單元、AD轉(zhuǎn)換單元、中央處理單元和DA轉(zhuǎn)換單元，其中所述電流-電壓轉(zhuǎn)換單元與所述第一采樣探頭和所述第二采樣探頭相連接，用于將所 述第一電流信號和所述第二電流信號分別轉(zhuǎn)換為第一電壓信號和第二電壓信號；所述信號處理單元連接在所述電流-電壓轉(zhuǎn)換單元與所述AD轉(zhuǎn)換單元之間，用于將所 述第一電壓信號和所述第二電壓信號進(jìn)行放大和濾波，并經(jīng)所述AD轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號；所述中央處理單元與所述AD轉(zhuǎn)換單元相連接，用于根據(jù)所述第一電壓信號對應(yīng)的數(shù) 字信號計算得到煙氣中的氧濃度，并根據(jù)所述第一電壓信號對應(yīng)的數(shù)字信號與所述第二電 壓信號對應(yīng)的數(shù)字信號的差值計算得到煙氣中的濕度，以及將所述氧濃度和所述濕度分別 轉(zhuǎn)化為電流信號并輸出；所述DA轉(zhuǎn)換單元連接在所述中央處理單元與所述第一采樣探頭和所述第二采樣探頭 之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分析儀，其特征在于，所述計算控制模塊還包括 液晶顯示器，與所述中央處理單元相連接，用于顯示所述氧濃度和所述濕度； 總線接口，用于將所述氧濃度和所述濕度輸出到通信設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分析儀，其特征在于，所述計算控制模塊還包括 輸入單元，與所述中央處理單元相連接，用于接收用戶輸入。
專利摘要本實用新型公開了一種測量濕度和氧的分析儀，其包括第一采樣探頭、第二采樣探頭、第一廣域比電流式傳感器、第二廣域比電流式傳感器和計算控制模塊，其中，第一采樣探頭與第一廣域比電流式傳感器相連接，第一廣域比電流式傳感器用于對第一采樣探頭采集的煙氣進(jìn)行分析，得到第一電流信號；第二采樣探頭與第二廣域比電流式傳感器相連接，第二廣域比電流式傳感器用于對第二采樣探頭采集的煙氣進(jìn)行分析，得到第二電流信號；計算控制模塊分別與第一廣域比電流式傳感器和第二廣域比電流式傳感器相連接，用于對第一電流信號和第二電流信號進(jìn)行處理得到煙氣中的濕度和氧含量。
文檔編號G01N27/60GK201852816SQ20102059116
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者曹慧琴, 項恩巖 申請人:北京航天益來電子科技有限公司