【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及仪器仪表测试与试验，尤其是一种用于深海mets甲烷传感器的校验装置及其校验方法。
技术介绍
1、海底冷泉区是一个独特的生态系统，通常富含甲烷等天然气。甲烷是一种重要的能源资源，冷泉区域中的甲烷储量巨大，这些资源有潜力为能源供应提供一种新的来源。研究海底冷泉区的甲烷变化过程对于我们理解地球生态系统、地质过程、气候变化以及潜在的能源资源都具有重要的意义。海水甲烷原位探测技术是近年来发展的一种新的实时观测方法，具有体积小、操作简便、检测精度高的特点，可实现海底任意指定区域连续、长期、实时、原位的甲烷浓度监测。基于海水甲烷原位探测技术开发的甲烷传感器可以和其它化学、物理传感器一起实现水下环境多目标连续实时观测，为检测海水甲烷浓度异常、发现新的天然气水合物赋存区域提供新的观测手段。海底甲烷测量传感器目前具有代表性的是用于检测水中溶解性甲烷气体浓度的mets甲烷传感器，该传感器采用基于渗透膜的电化学测量原理进行设计，具有较高的灵敏度和可靠性，广泛用来对海底冷泉区甲烷的浓度监测。
2、但是，目前尚无办法对mets甲烷传感器进行标定；传统的校验方法是将海底冷泉区的样品从海底取出后，通过气相色谱法进行化验与mets甲烷传感器原位检测数据进行对比来完成校验，但甲烷溶液样品从深海的高压低温环境中取出到常温常压环境进行气相色谱化验，由于环境的改变，样品中的甲烷含量变化导致校验结果可信度变低。
3、因此，如何验证mets甲烷传感器数据的准确性成为海底冷泉区甲烷溶液检测中必须要要解决的难题。
1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于深海mets甲烷传感器的校验装置及其校验方法，从而对mets甲烷传感器数据的准确性进行验证，该装置可以配置已知浓度的甲烷溶液样品，甲烷溶液样品作为校准源可以保持检测过程中浓度的稳定性，消除环境对样品浓度的影响，校验结果可信度高，甲烷溶液样品作为校准源可以保持传感器检测过程中浓度的稳定性。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：一种用于深海mets甲烷传感器的校验装置，包括曝气组件，在曝气组件的进水端连接蒸馏水注入组件，蒸馏水注入组件的另一侧还通过支路与甲烷溶液样品配置组件连接，所述曝气组件与甲烷溶液样品配置组件之间通过管路连通；所述甲烷溶液样品配置组件内部设置有用于检测甲烷浓度的mets甲烷传感器，所述mets甲烷传感器与试验采集控制端电性连接；蒸馏水注入组件将蒸馏水注入曝气组件后甲烷气与蒸馏水充分溶解形成甲烷水；蒸馏水注入组件将蒸馏水注入到甲烷溶液样品配置组件内，曝气组件内的甲烷水通过管路注入到甲烷溶液样品配置组件内，通过蒸馏水和甲烷水的配比形成已知浓度的甲烷溶液样品。
3、作为上述技术方案的进一步改进：
4、优选的，所述曝气组件内的甲烷水浓度大于100μmol/l。
5、优选的，所述蒸馏水注入组件的结构为：包括蒸馏水箱，所述蒸馏水箱的出水端通过管路与曝气组件中的曝气恒温水箱相连，所述蒸馏水箱与曝气恒温水箱之间的管路上沿进水方向依次设置第一防爆水泵、第一质量流量计和第一电磁阀；所述第一质量流量计和第一电磁阀之间还设置有四通节点，所述四通节点的第一接口与第一质量流量计的出口管路相接，四通节点的第二接口与第一电磁阀的进口管路相接。
6、优选的，所述曝气组件的结构为：包括曝气恒温水箱，所述曝气恒温水箱的一侧设置有甲烷进气管路，所述甲烷进气管路前端设置甲烷气瓶，所述甲烷气瓶的出气口设置第二电磁阀，在第二电磁阀的出气端设置第二质量流量计；所述第二质量流量计的出气端连接到曝气设备的第一进口内，所述曝气设备内设置有第二防爆水泵；所述曝气设备的第二进口管路上设置第三电磁阀，所述第三电磁阀的另一端口与四通节点的第三接口相通；蒸馏水依次经过第一防爆水泵、第一质量流量计、四通节点和第三电磁阀后进入曝气设备，甲烷气依次通过第二电磁阀和第二质量流量计后进入曝气设备，蒸馏水和甲烷气在曝气设备内初始曝气后通过第二防爆水泵输送到曝气恒温水箱内；所述曝气恒温水箱的顶部还设置有第一单向溢流阀，所述第一单向溢流阀另一端分为两条并联的支路，其中一条支路上设置第六电磁阀，另一条支路上依次设置第五电磁阀和第三质量流量计。
7、优选的，所述曝气恒温水箱与曝气设备之间还设置有回流管路，并在回流管路上设置第四电磁阀。
8、优选的，所述甲烷溶液样品配置组件的结构为：包括试验恒温水箱，所述试验恒温水箱的第一进水端通过管路与四通节点的第四接口相接，试验恒温水箱进水端四通节点的第四接口之间的管路上设置第九电磁阀，所述试验恒温水箱的第二进水端通过管路与曝气恒温水箱的出水口相接；所述试验恒温水箱的第二进水端与曝气恒温水箱出水口之间的管路上沿出水方向依次设置第三防爆水泵、第八电磁阀和第四质量流量计；所述试验恒温水箱的进气端与氮气机组之间通过进气管路相接，在进气管路上设置第七电磁阀；所述试验恒温水箱的内部布置有mets甲烷传感器，所述mets甲烷传感器的末端与试验采集控制端电性连接；所述试验恒温水箱的顶部设置有第二单向溢流阀；所述试验恒温水箱的底部设置溶液出水口，在溶液出水口上设置第十电磁阀。
9、优选的，所述mets甲烷传感器末端的数据传输线穿过试验恒温水箱侧壁上的穿线孔后与试验采集控制端相接。
10、一种用于深海mets甲烷传感器的校验装置的校验方法，包括以下步骤：
11、步骤一：蒸馏水注入组件将蒸馏水从蒸馏水箱中注入至曝气组件的曝气恒温水箱中，再通过甲烷气瓶将甲烷气加入曝气恒温水箱中与蒸馏水在曝气恒温水箱充分溶解后形成甲烷水；
12、步骤二：蒸馏水箱中的蒸馏水通过第九电磁阀后注入甲烷溶液样品配置组件的试验恒温水箱内，形成第一次浓度为0μmol/l的溶液样品，通过mets甲烷传感器对溶液样品进行校验，将试验采集控制端得到的测量数据和溶液样品0μmol/l进行校验对比并记录；
13、步骤三：通过试验恒温水箱底部的第十电磁阀排出箱体内部的试验用的溶液样品；
14、步骤四：将蒸馏水箱中的蒸馏水加入试验恒温水箱内，将曝气恒温水箱中的甲烷水加入试验恒温水箱内，同时通过氮气机组向试验恒温水箱内吹扫惰性气体氮气，阻断溶液与空气的接触，减少甲烷气体从甲烷溶液中析出；
15、甲烷水与蒸馏水按一定比例混合，在试验恒温水箱内形成已知浓度的甲烷溶液样品；
16、步骤五：通过mets甲烷传感器对甲烷溶液样品的进行检测，在试验采集控制端记录mets甲烷传感器测得的浓度校验数据后与对应已知浓度的甲烷溶液样品的浓度数据进行对比；
17、步骤六：该次校验工作完成；重复步骤三～步骤五，排出已测试的溶液样品后，再次配置不同浓度的甲烷溶液样品，mets甲烷传感器检测浓度数据并发送至试验采集控制端内，与已知溶液的浓度数据对比，进行校验工作，直至所有浓度梯度校验完成。
18、优选的，所述步骤一中形成甲烷水的具体步骤为：
19、第一步：向蒸馏水箱本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于深海METS甲烷传感器的校验装置，其特征在于：包括曝气组件(2)，在曝气组件(2)的进水端连接蒸馏水注入组件(1)，蒸馏水注入组件(1)的另一侧还通过支路与甲烷溶液样品配置组件(3)连接，所述曝气组件(2)与甲烷溶液样品配置组件(3)之间通过管路连通；
2.如权利要求1所述的用于深海METS甲烷传感器的校验装置，其特征在于：所述曝气组件(2)内的甲烷水浓度大于100μmol/L。
3.如权利要求1所述的用于深海METS甲烷传感器的校验装置，其特征在于：所述蒸馏水注入组件(1)的结构为：包括蒸馏水箱(101)，所述蒸馏水箱(101)的出水端通过管路与曝气组件(2)中的曝气恒温水箱(201)相连，所述蒸馏水箱(101)与曝气恒温水箱(201)之间的管路上沿进水方向依次设置第一防爆水泵(102)、第一质量流量计(103)和第一电磁阀(104)；
4.如权利要求1所述的用于深海METS甲烷传感器的校验装置，其特征在于：所述曝气组件(2)的结构为：包括曝气恒温水箱(201)，所述曝气恒温水箱(201)的一侧设置有甲烷进气管路，所述甲烷进气管路
5.如权利要求4所述的用于深海METS甲烷传感器的校验装置，其特征在于：所述曝气恒温水箱(201)与曝气设备(206)之间还设置有回流管路，并在回流管路上设置第四电磁阀(208)。
6.如权利要求1所述的用于深海METS甲烷传感器的校验装置，其特征在于：所述甲烷溶液样品配置组件(3)的结构为：包括试验恒温水箱(301)，所述试验恒温水箱(301)的第一进水端通过管路与四通节点(105)的第四接口相接，试验恒温水箱(301)进水端四通节点(105)的第四接口之间的管路上设置第九电磁阀(308)，所述试验恒温水箱(301)的第二进水端通过管路与曝气恒温水箱(201)的出水口相接；
7.如权利要求6所述的用于深海METS甲烷传感器的校验装置，其特征在于：所述METS甲烷传感器(310)末端的数据传输线穿过试验恒温水箱(301)侧壁上的穿线孔(309)后与试验采集控制端(4)相接。
8.一种用于深海METS甲烷传感器的校验装置的校验方法，其特征在于：包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的用于深海METS甲烷传感器的校验装置的校验方法，其特征在于：所述步骤一中形成甲烷水的具体步骤为：
10.如权利要求8所述的用于深海METS甲烷传感器的校验装置的校验方法，其特征在于：所述甲烷气瓶(202)的注气方式为：打开10s后停10分钟的循环间断式注气模式。
...【技术特征摘要】
1.一种用于深海mets甲烷传感器的校验装置，其特征在于：包括曝气组件(2)，在曝气组件(2)的进水端连接蒸馏水注入组件(1)，蒸馏水注入组件(1)的另一侧还通过支路与甲烷溶液样品配置组件(3)连接，所述曝气组件(2)与甲烷溶液样品配置组件(3)之间通过管路连通；
2.如权利要求1所述的用于深海mets甲烷传感器的校验装置，其特征在于：所述曝气组件(2)内的甲烷水浓度大于100μmol/l。
3.如权利要求1所述的用于深海mets甲烷传感器的校验装置，其特征在于：所述蒸馏水注入组件(1)的结构为：包括蒸馏水箱(101)，所述蒸馏水箱(101)的出水端通过管路与曝气组件(2)中的曝气恒温水箱(201)相连，所述蒸馏水箱(101)与曝气恒温水箱(201)之间的管路上沿进水方向依次设置第一防爆水泵(102)、第一质量流量计(103)和第一电磁阀(104)；
4.如权利要求1所述的用于深海mets甲烷传感器的校验装置，其特征在于：所述曝气组件(2)的结构为：包括曝气恒温水箱(201)，所述曝气恒温水箱(201)的一侧设置有甲烷进气管路，所述甲烷进气管路前端设置甲烷气瓶(202)，所述甲烷气瓶(202)的出气口设置第二电磁阀(203)，在第二电磁阀(203)的出气端设置第二质量流量计(204)；
5.如权利要求4所述的用于深海m...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，郑庆新，吴国庆，王永军，张浩，朱全华，蒋镇涛，申桓榕，杨启帆，季博研，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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