微量溶解氧生產(chǎn)的在線(xiàn)電化學(xué)分析儀器之一 , 為高智能在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)儀?？梢耘錁O譜式電極, 自動(dòng)實(shí)現(xiàn)從 ppb 級(jí)到 ppm 級(jí)的寬范圍測(cè)量, 是檢測(cè)鍋爐給水、凝結(jié)水、環(huán)保污水等行業(yè)的液體中氧含量測(cè)量的儀器。以響應(yīng)快、 穩(wěn)定、 可靠、使用費(fèi)用低等特點(diǎn),適合火力發(fā)電廠(chǎng)大量使用。

　　微量溶解氧工作原理示意

　　在工作過(guò)程中,待測(cè)溶液中的氧分子可以穿過(guò)透氧膜, 在傳感器的金電極上進(jìn)行還原反應(yīng)。在電極兩端附加 o.68V的極化電壓,則由電極、電解液以及氧分子構(gòu)成的回路上便有擴(kuò)散電流產(chǎn)生。由于在一定溫度范圍內(nèi),該擴(kuò) 散電流的強(qiáng)度與待測(cè)環(huán)境中的氧分子濃度呈比例關(guān)系。通 過(guò)一定的數(shù)學(xué)公式,將電流強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為待測(cè)溶液中的溶解 氧含量。

　　溫度的變化容易影響電極上的輸出電流,在30℃附 近,溫度變化對(duì)溶解氧傳感器造成的偏差為3%左右n“。 溫度的變化嚴(yán)重影響透氧膜的透氧系數(shù),從而導(dǎo)致擴(kuò)散電流的不準(zhǔn)確,影響傳感器的測(cè)量精度。溫度對(duì)于透氧膜的 影響可以用式(3)來(lái)估計(jì)。

　　為氧分壓為零時(shí)的電極響 應(yīng)電流;戶(hù)。為被測(cè)介質(zhì)中氧分壓;T為透氧膜工作溫度;a 和A為與電極材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)的2個(gè)常數(shù)殂“。電極的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)電流與測(cè)量溫度呈正比例關(guān)系。但現(xiàn) 實(shí)恰恰與此相反,隨溫度升高,溶液中的溶解氧濃度會(huì)逐漸 下降。所以需要在微量溶解氧傳感器中設(shè)計(jì)1個(gè)溫度傳感 器,測(cè)量待測(cè)液體的溫度,再通過(guò)軟件的的方式進(jìn)行溫度 補(bǔ)償。

　　使用材料

　　微量溶解氧的外殼使用聚四氟乙烯(PTFE)構(gòu)成,因?yàn)閿U(kuò) 散電流十分微弱,所以要求外殼具有高絕緣性,同時(shí)為了方 便各種環(huán)境的檢測(cè),也需要外殼具有相當(dāng)?shù)哪透g性。選擇性透氧膜則選用厚度為25肚m的低密度聚乙烯。陰極 (工作電極)使用高純度金(99.9%)作為材料。貴金屬作為電極材料十分普遍,因?yàn)榻鸬拇呋钚愿卟⑶也蝗菀妆谎趸?不容易與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。陽(yáng)極選擇高純度(99. 9%)銀作為材料。由于傳感器體積小,通常使用的鉑電阻 無(wú)法放入傳感器內(nèi)。采用精度高、價(jià)格低的負(fù)溫度系數(shù)的 熱敏電阻作為溫度傳感器。電解液則由KCl與KOH按一 定比例配置而成。

　　傳感器結(jié)構(gòu)與制作

　　微量溶解氧的外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓形,方便內(nèi)部的銀電極盤(pán)繞。殼體內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu),其中有絕緣材料制作的傳感器中心棒,將銀電極盤(pán)繞在中心棒上。在中心棒的一端設(shè)置金電極。采用高絕緣性、高防水性的環(huán)氧樹(shù)脂 膠水將金電極與中心棒粘接。內(nèi)置的負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電 阻以焊接方式緊密連接在金電極上,導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)由中心棒中空 口引出。在工作階段,將電解液充滿(mǎn)傳感器內(nèi)部腔體,為擴(kuò) 散電流提供回路。傳感器設(shè)計(jì)為螺紋接口,可拆卸的設(shè)計(jì)可以方便清洗傳感器腔體內(nèi)壁以及銀電極。在密封的時(shí)候需在螺紋接口處均勻涂抹密封膠并配以橡膠圈密封。有效的密封可以防止被測(cè)溶液混入電解液,影響測(cè)量精度。金電極制作為圓弧凸出狀以增加電極有效的工作面積。