光学溶解氧传感器压力效应研究装置及压力试验的方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于光学溶解氧传感器技术领域，涉及一种光学溶解氧传感器压力效应研究装置及压力试验的方法。该研究装置包括容纳试验溶液的压力罐、调制试验溶液的溶解氧浓度控制单元、调节试验溶液压力的压力控制单元、调节试验溶液温度的温度控制单元，待测光学溶解氧传感器安装于压力罐内。压力试验时，溶解氧浓度控制单元直接调制好试验溶液并将其注入压力罐，记录溶解氧浓度初始示值；保持试验溶液恒温；逐级调节试验溶液压力并对应记录溶解氧浓度实际示值；分别改变试验溶液的温度和溶解氧浓度，再次进行压力试验。本发明专利技术实现了光学溶解氧传感器在不同温度下、不同溶解氧浓度下的压力效应研究，进而为光学溶解氧传感器的压力补偿提供依据。补偿提供依据。补偿提供依据。

【技术实现步骤摘要】
光学溶解氧传感器压力效应研究装置及压力试验的方法


[0001]本专利技术属于光学溶解氧传感器
，具体涉及光学溶解氧传感器压力效应研究装置及压力试验的方法。

技术介绍

[0002]海水溶解氧与多种海洋生物地球化学过程密切相关，是海洋科学重要的研究内容，是海洋生态环境监测的重要参数之一。海水中溶解氧的微小变化会对海洋环境，尤其是对海洋氮循环和各类氧化还原过程产生重要影响。因此，准确且持续的测量海水中溶解氧含量具有重要的科学意义。基于荧光猝灭原理的光学溶解氧传感器，克服了传统溶解氧传感器的不足，具有测量准确、快速、抗干扰等优点；因此，基于荧光猝灭原理的光学法是最适于海洋长期原位检测的技术。
[0003]然而，由于压力会影响荧光发光材料激发态本身的稳定性，也会影响进入到氧敏感膜内氧分子的活度，基于荧光猝灭法的光学溶解氧传感器表现出压力相关性。当光学溶解氧传感器应用在海洋领域，特别是在进行垂直剖面测量时，传感器所受静压力是在变化的，传感器的压力相关性会导致此时传感器的输出存在误差。为保证光学溶解氧传感器数据的准确度，需要研究光学溶解氧传感器在不同温度、不同溶解氧浓度下的压力响应规律，以对光学溶解氧传感器输出进行压力补偿。有鉴于此，需要一种温度恒定可调、溶解氧浓度稳定可变、压力可以改变的研究装置，来对光学溶解氧传感器的压力效应进行研究。

技术实现思路

[0004]针对相关技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种光学溶解氧传感器压力效应研究装置及压力试验的方法，用于对光学溶解氧传感器进行不同温度下、不同溶解氧浓度下的压力效应的研究。
[0005]本专利技术提供一种光学溶解氧传感器压力效应研究装置，包括：
[0006]压力罐，为一密封耐压容器，压力罐用于容纳试验溶液；待测光学溶解氧传感器安装于压力罐内并浸没于试验溶液中；
[0007]溶解氧浓度控制单元，与压力罐连通，溶解氧浓度控制单元用于调制出不同溶解氧浓度的试验溶液并将其注入到压力罐内；
[0008]压力控制单元，与压力罐连接，用于调节压力罐内的试验溶液的压力；
[0009]温度控制单元，与压力罐连接，用于调节压力罐内的试验溶液的温度。
[0010]上述技术方案，能够实现光学溶解氧传感器在不同温度下、不同溶解氧浓度下的压力效应研究；而且通过溶解氧浓度控制单元的设置，直接调制好试验溶液并将其注入到压力罐内，相比于行业内常用的将气体直接通入压力罐内溶液中再曝气溶解的方式而言，该技术方案显著加快了试验进程，提高试验效率。
[0011]在其中一些实施例中，溶解氧浓度控制单元包括：
[0012]电解液存储槽，其内存储有电解液，电解液为NaOH溶液；
[0013]电解池，为一密闭容器，其内设有离子膜以将电解池分隔为阳极室和阴极室；阳极室的下部和阴极室的下部分别与电解液存储槽连通，以使电解液分别流入阳极室和阴极室；
[0014]可控精密电解电源，与电解池的阳极和阴极均连接，启动可控精密电解电源以使阳极上产生氧气；氧气溶解于阳极室的电解液中以制成试验溶液；
[0015]阳极室的顶部与压力罐连通，以使试验溶液流入到压力罐内；阴极室的顶部与电解液存储槽连通，以使阴极室内的液体溢流到电解液存储槽内。
[0016]上述技术方案，通过电解的方式实现了氧气的生成且能控制氧气的生成量，进而实现了不同溶解氧浓度的试验溶液的调制。
[0017]在其中一些实施例中，溶解氧浓度控制单元还包括：
[0018]双通道蠕动泵，其内具有第一通道和第二通道；第一通道的两端分别连接阳极室的下部和电解液存储槽，第二通道的两端分别连接阴极室的下部和电解液存储槽；双通道蠕动泵用于将电解液分别泵入阳极室和阴极室内，并控制电解液的流速，以使电解液的流速保持均匀，进而使电解产生的氧气完全溶解于阳极室内的电解液中；
[0019]两个真空脱气装置，分别设于第一通道与电解液存储槽之间以及第二通道与电解液存储槽之间，用于对电解液进行脱气。
[0020]在其中一些实施例中，光学溶解氧传感器压力效应研究装置还包括溶解氧浓度校核单元，溶解氧浓度校核单元包括采样瓶，采样瓶与压力罐连通，以对压力罐内的试验溶液进行采样。
[0021]在其中一些实施例中，压力控制单元包括：
[0022]橡胶球囊，安装于压力罐内并浸没于试验溶液中，橡胶球囊的内腔与试验溶液隔绝；
[0023]压力泵，设于压力罐外且与橡胶球囊连接，用于向橡胶球囊内加压，以增大压力罐内的试验溶液的压力；
[0024]球囊卸荷阀，设于压力罐外且与橡胶球囊连接，用于对橡胶球囊进行泄压，以减小压力罐内的试验溶液的压力；
[0025]压力传感器，与压力罐连接，以实时检测试验溶液的压力。
[0026]在其中一些实施例中，温度控制单元包括高精度恒温槽，高精度恒温槽内盛放有恒温液体，压力罐浸在恒温液体中。
[0027]本专利技术还提供一种使用上述光学溶解氧传感器压力效应研究装置进行压力试验的方法，包括如下步骤：
[0028]a.溶解氧浓度控制单元调制出预定溶解氧浓度的试验溶液，将其注入到压力罐内并充满，封闭压力罐，记录待测光学溶解氧传感器的溶解氧浓度的初始示值；
[0029]b.温度控制单元对试验溶液进行调温使其达到预定温度并保持恒温，记录待测光学溶解氧传感器的温度示值；
[0030]c.压力控制单元对试验溶液的压力进行逐级调节，逐级记录试验溶液的压力数值及对应的待测光学溶解氧传感器的溶解氧浓度的实际示值；
[0031]d.改变试验溶液的预定温度，再次执行步骤b至步骤c；
[0032]e.改变试验溶液的预定溶解氧浓度，再次执行步骤a至步骤d。
[0033]上述技术方案，实现了光学溶解氧传感器在不同温度下、不同溶解氧浓度下的压力效应研究。
[0034]在其中一些实施例中，采用上述光学溶解氧传感器压力效应研究装置，进行步骤a中试验溶液的调制，具体包括如下步骤：
[0035]根据试验溶液的预定溶解氧浓度数值，设定可控精密电解电源的电流和双通道蠕动泵的流速；
[0036]启动双通道蠕动泵，将电解液从电解液存储槽中泵出，电解液经两个真空脱气装置脱气后进入双通道蠕动泵，再分别进入电解池的阳极室和阴极室内；
[0037]启动可控精密电解电源，电解池的阳极上产生氧气，氧气溶解于阳极室的电解液中以制成试验溶液。
[0038]上述技术方案，通过真空脱气装置的应用，对进入电解池前的电解液进行脱气；同时，通过控制可控精密电解电源的电流以及双通道蠕动泵的流速，实现了预定溶解氧浓度的试验溶液的精确调制，且能对试验溶液的溶解氧浓度进行调节。
[0039]在其中一些实施例中，采用上述光学溶解氧传感器压力效应研究装置，对步骤a中压力罐内的试验溶液进行溶解氧浓度校核，具体包括如下步骤：
[0040]当待测光学溶解氧传感器的溶解氧浓度的示值稳定后，使用采样瓶对压力罐内的试验溶液进行多次采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光学溶解氧传感器压力效应研究装置，其特征在于，包括：压力罐，为一密封耐压容器，所述压力罐用于容纳试验溶液；待测光学溶解氧传感器安装于所述压力罐内并浸没于所述试验溶液中；溶解氧浓度控制单元，与所述压力罐连通，所述溶解氧浓度控制单元用于调制出不同溶解氧浓度的所述试验溶液并将其注入到所述压力罐内；压力控制单元，与所述压力罐连接，用于调节所述压力罐内的所述试验溶液的压力；温度控制单元，与所述压力罐连接，用于调节所述压力罐内的所述试验溶液的温度。2.根据权利要求1所述的光学溶解氧传感器压力效应研究装置，其特征在于，所述溶解氧浓度控制单元包括：电解液存储槽，其内存储有电解液，所述电解液为NaOH溶液；电解池，为一密闭容器，其内设有离子膜以将所述电解池分隔为阳极室和阴极室；所述阳极室的下部和所述阴极室的下部分别与所述电解液存储槽连通，以使所述电解液分别流入所述阳极室和所述阴极室；可控精密电解电源，与所述电解池的阳极和阴极均连接，启动所述可控精密电解电源以使所述阳极上产生氧气；所述氧气溶解于所述阳极室的所述电解液中以制成所述试验溶液；所述阳极室的顶部与所述压力罐连通，以使所述试验溶液流入到所述压力罐内；所述阴极室的顶部与所述电解液存储槽连通，以使所述阴极室内的液体溢流到所述电解液存储槽内。3.根据权利要求2所述的光学溶解氧传感器压力效应研究装置，其特征在于，所述溶解氧浓度控制单元还包括：双通道蠕动泵，其内具有第一通道和第二通道；所述第一通道的两端分别连接所述阳极室的下部和所述电解液存储槽，所述第二通道的两端分别连接所述阴极室的下部和所述电解液存储槽；所述双通道蠕动泵用于将所述电解液分别泵入所述阳极室和所述阴极室内，并控制所述电解液的流速；两个真空脱气装置，分别设于所述第一通道与所述电解液存储槽之间以及所述第二通道与所述电解液存储槽之间，用于对所述电解液进行脱气。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的光学溶解氧传感器压力效应研究装置，其特征在于，所述光学溶解氧传感器压力效应研究装置还包括溶解氧浓度校核单元，所述溶解氧浓度校核单元包括采样瓶，所述采样瓶与所述压力罐连通，以对所述压力罐内的所述试验溶液进行采样。5.根据权利要求1所述的光学溶解氧传感器压力效应研究装置，其特征在于，所述压力控制单元包括：橡胶球囊，安装于所述压力罐内并浸没于所述试验溶液中，所述橡胶球囊的内腔与所述试验溶液隔绝；压力泵，设于所述压力罐外且与所述橡胶球囊连接，用于向所述橡胶球囊内加压，以增大所述压力罐内的所述试验溶液的压力；球囊卸荷阀，设于所述压力罐外且与所述橡胶球囊连接，用于对所述橡胶球囊进行泄压，以减小所述压力罐内的所述试验溶液的压力；
压力传感器，与所述压力罐连接，以实时检测所述试验溶液的压力。6.根据权利要求1所述的光学溶解氧传感器压力效应研究装置，其特征在于，所述温度控制单...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东升，吴国俊，焉兆超，赵龙，梁宪萌，杨鹏，杨雅涵，杭栋栋，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：