溶解氧测试仪的原理电磁流量计啊.docx

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溶解氧测试仪的原理电磁流量计啊

溶解氧测试仪的原理

发布时间：

2010-10-2515:

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溶解氧测试仪的原理

在污水处理过程中，通过增加污水中的氧含量使污染物通过活化泥浆被分解出来，达到污水净化的目的，测量氧含量有助于确定最佳的净化方法和最经济的曝气池配置。

在生物发酵过程中氧含量的测量数据可对工艺过程进行指导，如判断发酵过程的临界氧浓度、发酵罐的供氧能力以及菌体的活性和菌体的生长量等，并根据发酵时的供氧和需氧变化来指导补料操作。

一、溶解氧分析仪测量原理氧在水中的溶解度取决于温度、压力和水中溶解的盐。

溶解氧分析仪传感部分是由金电极（阴极）和银电极（阳极）及氯化钾或氢氧化钾电解液组成，氧通过膜扩散进入电解液与金电极和银电极构成测量回路。

当给溶解氧分析仪电极加上～的极化电压时，氧通过膜扩散，阴极释放电子，阳极接受电子，产生电流，整个反应过程为：

阳极Ag+Cl→AgCl+2e-阴极O2+2H2O+4e→4OH-根据法拉第定律：

流过溶解氧分析仪电极的电流和氧分压成正比，在温度不变的情况下电流和氧浓度之间呈线性关系。

二、溶解氧含量的表示方法溶解氧含量有3种不同的表示方法：

氧分压（mmHg）；百分饱和度（%）；氧浓度（mg/L或10-6），这3种方法本质上没什么不同。

（1）分压表示法：

氧分压表示法是最基本和最本质的表示法。

根据Henry定律可得，P=（Po2+PH2O）×，其中，P为总压；Po2为氧分压（mmHg）；PH2O为水蒸气分压；为空气中氧的含量。

（2）百分饱和度表示法：

由于曝气发酵十分复杂，氧分压不能计算得到，在此情况下用百分饱和度的表示法是最合适的。

例如将标定时溶解氧定为100％，零氧时为0％，则反应过程中的溶解氧含量即为标定时的百分数。

（3）氧浓度表示法：

根据Henry定律可知氧浓度与其分压成正比，即：

C=Po2×a，其中C为氧浓度（mg/L）；Po2为氧分压（mmHg）；a为溶解度系数（mg/mmHg?

L）。

溶解度系数a不仅与温度有关，还与溶液的成分有关。

对于温度恒定的水溶液，a为常数，则可测量氧的浓度。

氧浓度表示法在发酵工业中不常用，但在污水处理、生活饮用水等过程中都用氧浓度来表示。

三、影响溶解氧测量的因素氧的溶解度取决于温度、压力和水中溶解的盐，另外氧通过溶液扩散比通过膜扩散快，如流速太慢会产生干扰。

1.温度的影响由于温度变化，膜的扩散系数和氧的溶解度都将发生变化，直接影响到溶氧电极电流输出，常采用热敏电阻来消除温度的影响。

温度上升，扩散系数增加，溶解度反而减小。

温度对溶解度系数a的影响可以根据Henry定律来估算，温度对膜扩散系数β可以通过阿仑尼乌斯定律来估算。

（1）氧的溶解度系数：

由于溶解度系数a不仅受温度的影响，而且受溶液的成分的影响。

在相同氧分压下，不同组分的实际氧浓度也可能不同。

根据亨利定律可知氧浓度与其分压成正比，对于稀溶液，温度变化溶解度系数a的变化约为2%/℃。

（2）膜的扩散系数：

根据阿仑尼乌斯定律，溶解度系数β与温度T的关系为：

C=KPo2?

exp（-β／T），其中假定K、Po2为常数，则可以计算出β在25℃时为%/℃。

当溶解度系数a计算出来后，可通过仪表指示和化验分析值对比计算出膜的扩散系数（这里略去计算过程），膜的扩散系数在25℃时为%/℃。

2.大气压的影响根据Henry定律，气体的溶解度与其分压成正比。

氧分压与该地区的海拔高度有关，高原地区和平原地区的差可达20%，使用前必须根据当地大气压进行补偿。

有些仪表内部配有气压表，在标定时可自动进行校正；有些仪表未配置气压表，在标定时要根据当地气象站提供的数据进行设置，如果数据有误，将导致较大的测量误差。

3.溶液中含盐量盐水中的溶解氧明显低于自来水中的溶解氧，为了准确测量，必须考虑含盐量对溶解氧的影响。

在温度不变的情况下，盐含量每增加100mg/L，溶解氧降低约1%。

如果仪表在标定时使用的溶液的含盐量低，而实际测量的溶液的含盐量高，也会导致误差。

在实际使用中必须对测量介质的含盐量进行分析，以便准确测量及正确补偿。

4.样品的流速氧通过膜扩散比通过样品进行扩散要慢，必须保证电极膜与溶液完全接触。

对于流通式检测方式，溶液中的氧会向流通池内扩散，使靠近膜的溶液中的氧损失，产生扩散干扰，影响测量。

为了测量准确，应增加流过膜的溶液的流量来补偿扩散失去的氧，样品的最小流速为s。

四、注意的问题对溶解氧分析仪来说，只要选型、设置、维护得当，一般均能满足工艺的测量要求。

溶解氧分析仪的使用不好的主要问题出在：

使用维护不正确；电极内部泄露造成温度补偿不正常；电极输入阻抗降低等。

1.日常维护仪表的日常维护主要包括定期对电极进行清洗、校验、再生。

（1）1～2周应清洗一次电极，如果膜片上有污染物，会引起测量误差。

清洗时应小心，注意不要损坏膜片。

将电极放入清水中涮洗，如污物不能洗去，用软布或棉布小心擦洗。

（2）2～3月应重新校验一次零点和量程。

（3）电极的再生大约1年左右进行一次。

当测量范围调整不过来，就需要对溶解氧电极再生。

电极再生包括更换内部电解液、更换膜片、清洗银电极。

如果观察银电极有氧化现象，可用细砂纸抛光。

（4）在使用中如发现电极泄露，就必须更换电解液。

2.仪表标定仪表的标定方法一般可采用标准液标定或现场取样标定。

（1）标准溶液标定法：

标准溶液标定一般采用两点标定，即零点标定和量程标定。

零点标定溶液可采用2%的Na2SO3溶液。

量程标定溶液可根据仪表测量量程选择4M的KCl溶液（2mg/L）；50%的甲醇溶液L）。

（2）现场取样标定法（Winkler法）：

在实际使用中，多采用Winkler方法对溶解氧分析仪进行现场标定。

使用该方法时存在两种情况：

取样时仪表读数为M1，化验分析值为A，对仪表进行标定时仪表读数仍为M1，这时只须调整仪表读数等于A即可；取样时仪表读数为M1，化验分析值为A，对仪表进行标定时仪表读数改变为M2，这时就不能将调整仪表读数等于A，而应将仪表读数调整为1MA×M2。

3.使用中应注意的问题使用中应注意以下问题：

由于溶解氧电极信号阻抗较高（约20MΩ），溶解氧电极与转换器之间距离最大为50m；溶解氧电极不用时也应处于工作状态，可接在溶解氧转换器上。

久置或重新再生（更换电解液或膜）的电极，在使用前应置于无氧环境极化1～2h；由于温度变化对电极膜的扩散和氧溶解度有较大影响，标定时需较长时间（约10min），以使温补电阻达到平衡；氧分压与该地区的海拔高度有关，仪表在使用前必须根据当地大气压进行补偿；测量溶液的含盐量高时，仪表标定时应使用含盐量相当的溶液；对于流通式测量方式，要求流过电极的最小流速为s。

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电磁流量计制造技术发展及应用行业

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在过去，电磁流量计的校验必需送到专门的标定校验设备上进行检查。

但是，随着电磁流量计制造技术的发展和应用行业的扩展，电磁流量计的使用越来越多、口径越来越大，送回校验装置上校验的难度也越来越大。

特别是在给水行业，由于应用管径大和行业特点，要做到断流取表外送校验，操作起来难度很大，既费时又费力，甚至根本无法拆下来。

但是，各企业根据ISO9001质量管理体系的要求，作为计量仪表的电磁流量计，需要进行定期检验。

为此，电磁流量计的应用者和制造商一直都在苦苦寻求一种在线的电磁流量计检验方法，来替代传统的离线校验方法。

近年国内外常用的电磁流量计在线检验方法：

大口径电磁流量仪在线校验方法上世纪90年代，上海水务系统开始摸索在线检查和验证，他们用专用的模拟信号器检测转换器，传感器检查则以测试电极接液电阻，检查励磁线圈包括励磁连接电缆的绝缘电阻和铜电阻，以及检查转换器输出的励磁电流，核对磁场强度等间接方法。

在有停流条件的管线，从预设在传感器附近入孔进入，检查电极和衬里污秽、沉积状况并清洗。

上海自来水公司和原水公司在电磁流量计制造厂配合下，探索并积累了300余台大口径电磁流量计检查经验，并于1997～1998年间起草了《大口径电磁流量仪在线校验方法》，在上海市公用事业管理局所属企业试行。

现在上海水务局正在此文件的基础上制订《电磁流量仪在线校验规范》地方行业性标准。

同样的概念在一些文献中也提及到，如东京都水道局和日本三菱化学工业的电磁流量计现场检验方法。

在线电磁校验仪GS9电磁流量计在欧洲的使用数量最多，其在线检验技术也最成熟，一些主要的电磁流量计制造商基于上述方法还开发出了专用的电磁流量计在线检测仪器，如KROHNE的GS9在线电磁流量计校验仪。

该仪器作为一套全面检测电磁流量计传感器和转换器的校验仪，其检测的内容包含了电极信号、模拟流量输出的测量、现场励磁电流的测量、电流和频率输出的测量、线圈和电极电阻等，并对数据加以记录，还可传送到PC机。

检验过程GS9的使用方法十分简单，只要根据电缆的标识和流量计进行连接（即插即用），然后启动自动校验，数据会存储在内部的存储器中（70台仪表），随后可将数据传送到计算机上进行处理。

检验仪自动载入仪表的GK、量程、口径、励磁电流、电流和频率输出的设置，并开始对励磁电流进行测量、检测线圈和电极电阻（短路或者开路）、检验两测量电极信号和对转换器电流、频率输出检验。

对转换器的不同部件件给出“Pass”或“fail”诊断并存储整个校验的过程。

整个过程校验均经自动控制通过RS232通讯口将校验数据上传到计算机。

溯源性GS9直接可以溯源到KROHNE的最高端的校验仪（GS100）和（荷兰计量测试研究院NMI），传感器校验的不确定度%，GS9的测量不确定度%。

在现场或仪表室通过RS232将GS9和PC相连，完成上述在线检验或专用诊断仪器的方法虽然不用将管线流量停流后再对流量计进行检测，但仍需要外界检测设备的帮助才能完成整个检验过程。

因此开发自带诊断和检验功能的流量计是当前流量计研发的趋势。

一种具有自诊断功能的电磁流量计IFC300IFC300是基于上述原因而开发出的一种能自行检验的电磁流量计。

电磁流量计电磁流量计制造技术发展及应用行业

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一种具有自诊断功能的电磁流量计IFC300IFC300基于上述原因而开发出的一种能自行检验的电磁流量计

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近年国内外常用的电磁流量计在线检验方法：

大口径电磁流量计线校验方法上世纪90年代。

电磁流量计校验必需送到专门的标定校验设备上进行检查。

但是随着电磁流量计制造技术的发展和应用行业的扩展，过去。

电磁流量计使用越来越多、口径越来越大，送回校验装置上校验的难度也越来越大。

特别是给水行业，由于应用管径大和行业特点，要做到断流取表外送校验，操作起来难度很大，既费时又费力，甚至根本无法拆下来。

但是各企业根据ISO9001质量管理体系的要求，作为计量仪表的电磁流量计，需要进行定期检验。

为此，电磁流量计应用者和制造商一直都苦苦寻求一种在线的电磁流量计检验方法，来替代传统的离线校验方法。

用专用的模拟信号器检测转换器，上海水务系统开始摸索在线检查和验证。

传感器检查则以测试电极接液电阻，检查励磁线圈包括励磁连接电缆的绝缘电阻和铜电阻，以及检查转换器输出的励磁电流，核对磁场强度等间接方法。

有停流条件的管线，从预设在传感器附近入孔进入，检查电极和衬里污秽、堆积状况并清洗。

上海自来水公司和原水公司在电磁流量计制造厂配合下。

并于19971998年间起草了大口径电磁流量仪在线校验方法》上海市公用事业管理局所属企业试行。

现在上海水务局正在此文件的基础上制订《电磁流量仪在线校验规范》地方行业性规范。

同样的概念在一些文献中也提及到如东京都水道局和日本三菱化学工业的电磁流量计现场检验方法。

线电磁校验仪GS9电