一种无膜式溶解氧传感器的流速补偿方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种无膜式溶解氧传感器的流速补偿方法及系统，本发明专利技术忽略对流作用对扩散分布的影响，在一次测量过程中以不同的等待时间采集电流大小，根据瞬态电流的变化分别计算扩散电流和对流电流对总测量电流的贡献，从而实现流速补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种无膜式溶解氧传感器的流速补偿方法及系统
本专利技术涉及仪器检定
，并特别涉及一种用于测量流动的海水中溶解氧浓度的无膜式溶解氧传感器的流速补偿方法及系统。
技术介绍
海洋溶解氧浓度是研究海洋生态和生物地球化学的关键指标之一。在液态环境中，氧分子参与各种不同的生物、化学和生理活动进程。通过检测溶解氧的浓度可以研究和量化这些过程，进而探测全球变暖对海洋生物地球化学和环流的海洋影响，海水中生物有机物形成和增加，以及对海洋吸收二氧化碳等过程的估计。目前，海洋溶解氧的监测主要由两种方式。一种是基于荧光猝灭原理的光学型溶解氧传感器。其特点是精度较高且不易发生漂移，但是响应速度很慢。以YSIPROODO溶解氧传感器为例。在0-20mg/L的溶解氧浓度下，精度为示数的1％或者0.1mg/L。传感器读数稳定的(T-95)最大时间为40s。另一种是采用电化学原理的溶解氧传感器，主要采用基于电化学原理的克拉克电极。电化学方法是在阴极和阳极两端施加一个固定电压，使两个电极间产生电位差，在阳极和阴极上分别发生氧化和还原反应，消耗氧气。电解液与待测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无膜式溶解氧传感器的流速补偿方法，其特征在于，包括：/n步骤1、施加动态的电压信号到无膜式溶解氧传感器的电极采集电流信号，并将其转换为该无膜式溶解氧传感器发生电化学反应的电流；/n步骤2、以一定时间间隔执行该步骤1，得到该无膜式传感器在各时刻采集的电流，通过下式联立超定方程，代入各时刻的电流，得到扩散电流A(C

【技术特征摘要】
1.一种无膜式溶解氧传感器的流速补偿方法，其特征在于，包括：
步骤1、施加动态的电压信号到无膜式溶解氧传感器的电极采集电流信号，并将其转换为该无膜式溶解氧传感器发生电化学反应的电流；
步骤2、以一定时间间隔执行该步骤1，得到该无膜式传感器在各时刻采集的电流，通过下式联立超定方程，代入各时刻的电流，得到扩散电流A(C*)，



其中k1为对流电流的比例常数，t为测量时刻构成的列向量，I(t)为电流序列的列向量；
将扩散电流代入下式，得到该无膜式溶解氧传感器测量的溶解氧浓度C*；



其中α为克拉克电极的比例常数，Astandard为该无膜式溶解氧传感器标定时约化扩散电流大小，Cstandard为该无膜式溶解氧传感器标定时溶解氧浓度，A为实际测量时约化扩散电流值。


2.如权利要求1所述的无膜式溶解氧传感器的流速补偿方法，其特征在于，该步骤1包括：
以一定的采样间隔Δt采集无膜式传感器的电流信号I(t)的时间序列，并通过跨阻放大器放大和模数转换，得到一组数字信号，用矩阵表示则有：



该步骤2包括：
用伪逆矩阵法快速计算A(C*)，令则有TTT(A(C*)，k1)T＝TTI(t)，因此
(A(C*)，k1)T＝(TTT)-1TTI
(TTT)-1TT为T的伪逆，根据T的伪逆，做矩阵乘法得到扩散电流A(C*)的值；
并采用下式完成实际测量：



其中为校正系数。


3.如权利要求1所述的无膜式溶解氧传感器的流速补偿方法，其特征在于，该步骤2包括：采样的时间间隔为20ms，连续采样10次。


4.如权利要求1所述的无膜式溶解氧传感器的流速补偿方法，其特征在于，将电压信号加在该无膜式溶解氧传感器的工作电极与参比电极。


5.如权利要求1所述的无膜式溶解氧传感器的流速补偿方法，其特征在于，该电压信号包括清洁电压、休眠电压和测量电压。

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【专利技术属性】
技术研发人员：向颖聪，黄希，崔莉，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11