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原文传递液滴环境下氧浓度实时测量装置

专利名称：	液滴环境下氧浓度实时测量装置
摘要：	一种液滴环境下氧浓度实时测量装置，包括：测量管道以及设置于其进气口一侧内部的气液分离结构、依次设置于出气口一侧的压力传感器和内置热电阻的氧化锆氧浓度传感器、数字信号转换器、信号放大器和信号处理单元，其中：压力传感器、热电阻以及氧化锆氧浓度传感器分别连接至数字信号转换器以及信号放大器，信号处理单元根据模数转换和放大后的氧化锆氧浓度传感信号以及压力传感信号、温度传感信号计算出实时氧浓度。本发明利用压力信号和温度信号对变压环境下的氧浓度信号进行修正，可以对压力变化范围在0‑0.5MPa，氧气浓度在0‑21％范围内的气体氧浓度进行实时测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海交通大学
发明人：	佟立丽;高志超;曹学武
专利状态：	有效
申请日期：	2021-11-26T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-01T00:00:00+0800
申请号：	CN202111416407.9
公开号：	CN114113484A
代理机构：	上海交达专利事务所
代理人：	王毓理;王锡麟
分类号：	G01N33/00;G01K7/22;G;G01;G01N;G01K;G01N33;G01K7;G01N33/00;G01K7/22
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种液滴环境下氧浓度实时测量装置，其特征在于，包括：测量管道以及设置于其进气口一侧内部的气液分离结构、依次设置于出气口一侧的压力传感器和内置热电阻的氧化锆氧浓度传感器、数字信号转换器、信号放大器和信号处理单元，其中：压力传感器、热电阻以及氧化锆氧浓度传感器分别连接至数字信号转换器以及信号放大器，信号处理单元根据模数转换和放大后的氧化锆氧浓度传感信号以及压力传感信号、温度传感信号计算出实时氧浓度。 2.根据权利要求1所述的液滴环境下氧浓度实时测量装置，其特征是，所述的气液分离结构为以下任意一种形式： A、包括：位于中心的支撑柱、围绕支撑柱设置的呈翅片状的液滴导流片以及设置于导流片上的若干鞭毛，当含液滴的待测气体经进气口进入气液分离结构后，液滴流动过程中通过与鞭毛之间的惯性碰撞作用被滞留在被气液分离结构的鞭毛上，并被引流到液滴导流片上通过液滴导流片流出流场，从而起到去除待测气体中液滴的作用； B、包括：位于中心的支撑柱、位于支撑柱上的螺旋通孔以及固定在螺旋通孔上的针刺状结构，其中：支撑柱为不锈钢空心圆柱，圆柱上部密封且下部开口；不锈钢空心圆柱壁面设有螺旋状通孔，螺旋状通孔上固定有大量的针刺状结构，该针刺状结构为圆锥针。 3.根据权利要求2所述的液滴环境下氧浓度实时测量装置，其特征是，所述的支撑柱为实心圆柱结构，液滴导流片缠绕支撑柱的圈数为4-8圈。 4.根据权利要求2所述的液滴环境下氧浓度实时测量装置，其特征是，所述的鞭毛具体固定于液滴导流片上且鞭毛方向向上翘起且与液滴导流片的夹角为3-5°，将分离出来的液滴引导至液滴导流片上，并由重力作用流出测量管道。 5.根据权利要求1所述的液滴环境下氧浓度实时测量装置，其特征是，所述的氧化锆氧浓度传感器包括：氧化锆内管以及分别设置于其外部和内部的氧化锆加热器及氧化锆管内热电阻，其中：氧化锆内管内布置有参比气，氧化锆管内热电阻用于测量参比气温度。 6.根据权利要求1或5所述的液滴环境下氧浓度实时测量装置，其特征是，所述的氧化锆氧浓度传感器的氧化锆加热器外部设有用于收集从排气口滴入测量管道内的液滴的液滴遮挡片，收集后的液滴直接被加热成蒸汽，通过排气口随已测流体流出测量管道。 7.根据权利要求3所述的液滴环境下氧浓度实时测量装置，其特征是，所述的测量管道内位于气液分离结构后的内壁面设置有一圈挡水环。 8.根据权利要求1所述的液滴环境下氧浓度实时测量装置，其特征是，所述的信号处理单元包括单片机和供电电源，其中：单片机根据压力传感信号对氧浓度信号进行实时修正，修正后的氧浓度信号、压力信号和温度信号由信号存储显示器显示并存储。 9.根据权利要求1所述的液滴环境下氧浓度实时测量装置，其特征是，所述的实时修正，包括： 1)在氧化锆氧浓度传感器的已知体积为V的氧化锆管内通入氧浓度为x1质量为M的空气作为参比气； 2)利用压力传感器测量待测气体环境中的实时绝对压力P2，压力传感器产生的电压信号经数字信号转换器转换为数字信号，获得绝对压力P2； 3)利用氧化锆管内热电阻测到管内参比气温度，热电阻产生的电阻信号经数字信号转换器转换为数字信号，获得参比气温度T；根据理想气体方程，可以参比气的压力为： 4)待测气体的氧气浓度可由氧化锆氧浓度传感器测得，氧化锆氧浓度传感器产生的微量电压信号由信号放大器放大后传递给数字信号转换器转变为数字信号，获得未经修正的氧浓度； 5)利用以下公式对氧化锆氧浓度传感器所测的数字信号进行修正，修正后的实际氧浓度为：
所属类别：	发明专利