一种适用于电化学气体传感器粉尘特性研究的测试装置的制作方法

1.本发明涉及电化学气体传感器性能测试技术领域，尤其是涉及一种适用于电化学气体传感器粉尘特性研究的测试装置。


背景技术：

2.在国家电网公司高污染区域输变电工程设备防腐蚀技术的研究及大气监测系统的研制与应用工作中，选定的大气监测区域范围内存在煤矸石发电厂，导致大气环境中存在大量粉尘(飞灰)颗粒物。在重力作用下，大的粉尘颗粒会自然沉降在大气监测系统外壳上，而较小的粉尘颗粒则会悬浮在空气中，通过大气监测系统的采样口进入设备内部，导致测量气体的传感器表面堆积粉尘颗粒，阻碍待测气体进入传感器内部，从而影响大气监测系统测量的准确性和使用寿命。减少粉尘进入大气监测系统内部的传统方法是在采样口安装一层滤网，减少粉尘颗粒物的进入量。该方法在实际使用过程中，存在三方面的问题。一是粉尘颗粒物过滤效果不佳。大气监测系统常常安装在户外条件比较恶劣的地方，滤网主要以金属材料，只能过滤大于孔径的粉尘颗粒物，无法实现只通过气体而过滤所有粉尘颗粒物。二是影响气体通过量。部分粉尘颗粒物遇到大气中水分子，冷凝吸附在滤网表面，随着时间积累逐渐在滤网表面堆积，堵塞滤孔，减少气体通过量。三是影响气体测量准确性，减少传感器使用寿命。通过采样口进入大气监测系统内部的粉尘颗粒物会沉降在气体监测传感器表面并逐渐堆积，影响传感器的测量特性，导致传感器测量不准而失效，减少使用寿命。
3.因此，实有必要设计一种适用于电化学气体传感器粉尘特性研究的测试装置，以克服上述问题。


技术实现要素：

4.为了避免上述问题，提供了一种适用于电化学气体传感器粉尘特性研究的测试装置，研究粉尘颗粒物对电化学气体传感器测量准确性和失效程度的影响，为研制存在煤矸石发电厂的工业污染区的大气监测系统气体传感器选型和使用寿命提供依据。
5.本发明提供的一种适用于电化学气体传感器粉尘特性研究的测试装置，包括：粉尘特性测试箱、粉尘喷入装置、气瓶和集气瓶；
6.粉尘特性测试箱包括箱体、箱盖、风扇和电加热器，风扇和电加热器安装在箱体内，箱盖密封盖设在箱体上，待测试的电化学气体传感器放置在箱体内，箱体上设有进气孔、出气孔和粉尘进入孔；粉尘喷入装置与箱体的粉尘进入孔连接，用于向箱体内喷入粉尘颗粒；气瓶通过进气管与箱体的进气孔连接，用于向箱体内通入待测气体；集气瓶与箱体的出气孔连接，用于过滤收集从箱体内出来的废气。
7.优选地，箱体和箱盖材质为透明玻璃或亚克力板。
8.优选地，粉尘喷入装置包括粉尘管、开关、储粉盒和送气机构，送气机构通过粉尘管与箱体的粉尘进入孔连接，储粉盒与粉尘管连接，用于向粉尘管内送入粉尘颗粒，粉尘管
上设有开关。
9.优选地，储粉盒与箱体的粉尘进入孔之间的粉尘管上设有滤网。
10.优选地，储粉盒通过三通管连接在粉尘管上。
11.优选地，储粉盒两侧的粉尘管上均设有开关。
12.优选地，集气瓶包括瓶体、瓶塞、集气进管、集气出管和废气处理液，瓶塞密封塞在装有废气处理液分瓶体上，集气进管一端与出气管连接，另一端伸入瓶体内且位于废气处理液液面下方，集气出管伸入瓶体内且位于废气处理液液面上方，用于排出瓶体内处理后的气体。
13.优选地，装有已知浓度气体的气瓶上设有减压阀和流量计。
14.优选地，气瓶上设有控制开关的阀门。
15.优选地，粉尘特性测试箱设置在测试台上，粉尘管通过支撑架安装在测试台上，测试台桌面由耐酸碱腐蚀材料制作。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该测试装置能够很好地模拟粉尘进入大气监测系统内部的过程，粉尘进入测试箱体后，在风扇的作用下均匀分布在整个箱体空间，使其沉降到电化学气体传感器表面，再通入已经浓度的待测气体对传感器粉尘特性进行研究。通过喷入不同质量浓度的粉尘颗粒，可以实现不同沉积时间下电化学气体传感器粉尘特性的研究，为研制存在煤矸石发电厂的工业污染区的大气监测系统气体传感器选型和使用寿命提供依据。
附图说明
17.图1为本发明一优选实施例的适用于电化学气体传感器粉尘特性研究的测试装置的结构示意图；
18.图2为本发明一优选实施例的粉尘特性测试箱的结构示意图；
19.图3为本发明一优选实施例的粉尘喷入装置的结构示意图；
20.图4为本发明一优选实施例的集气瓶的结构示意图；
21.具体实施方式的附图标号说明：
22.1-粉尘特性测试箱，1a-箱盖，1b-风扇，1c-粉尘进入孔，1d-箱体，1e-出气孔，1f-电化学气体传感器，1g-电源线孔，1h-进气孔，1i-电加热器，
23.2-粉尘喷入装置，2a-粉尘管，2b-开关，2c-滤网，2d-盒盖，2e-储粉盒，2f-三通管，
24.3-支撑架，
25.4-测试台，
26.5-出气管，
27.6-集气瓶，6a-集气出管，6b-集气进管，6c-瓶塞，6d-瓶体，6e-废气处理溶液，
28.7-进气管，
29.8-气瓶。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
31.如图1至图4所示，本实施例提供的一种适用于电化学气体传感器1f粉尘特性研究的测试装置，包括：粉尘特性测试箱1、粉尘喷入装置2、气瓶8和集气瓶6。粉尘特性测试箱1设置在测试台4上，粉尘管2a通过支撑架3安装在测试台4上，测试台4桌面由耐酸碱腐蚀材料制作。
32.其中，粉尘喷入装置2与粉尘特性测试箱1连接，用于向粉尘特性测试箱1内喷入粉尘颗粒。气瓶8通过进气管7与粉尘特性测试箱1连接，用于向粉尘特性测试箱1内通入待测气体。集气瓶6与粉尘特性测试箱1连接，用于过滤收集从箱体1d内出来的废气。进气管7与出气管5采用橡胶管，进气管7和出气管5一端分别接一个阀门或硬质玻璃管，用于与粉尘特性测试箱1连接。
33.如图1和图2所示，粉尘特性测试箱1包括箱体1d、箱盖1a、风扇1b和电加热器1i，风扇1b和电加热器1i安装在箱体1d内，箱盖1a密封盖设在箱体1d上，待测试的电化学气体传感器1f放置在箱体1d内，箱体1d上设有进气孔1h、出气孔1e和粉尘进入孔1c。
34.其中，箱体1d和箱盖1a材质为透明玻璃或亚克力板。箱体1d前面底部开有3个孔，分别为出气孔1e、电源线孔1g、进气孔1h。进气孔1h用于连接气瓶8，用于向箱体1d内部通入待测气体；电源线孔1g用于外接风扇1b的电源线和电化学气体传感器1f的电源线，采用橡皮泥密封；出气孔1e连接集气瓶6，用于收集和处理废气。同时，在箱体1d前面中部开有个孔用于安装电加热器1i，安装孔用橡胶垫片密封；电加热器1i用于调节粉尘特性测试箱1温度，模拟大气环境温度值。箱体1d右面顶部开有粉尘进入孔1c，用于连接粉尘喷入装置2。
35.本实施例中，风扇1b安装在箱盖1a内部表面，用于产生气流搅拌喷入箱体1d内的粉尘，使其在箱体1d内均匀分布。箱盖1a与箱体1d连接处若有空隙，该空隙可采用胶条密封，防止粉尘和气体扩散而影响浓度值。电化学气体传感器1f放在箱体1d内底部，粉尘混合均匀后关闭风扇1b，使粉尘自然沉降在电化学气体传感器1f表面，沉积一段时间后，通入已知浓度的气体，用于测试电化学气体传感器1f的粉尘特性。同时，可通过改变喷入的粉尘颗粒物浓度和沉积时间，可以得到不同的粉尘特性值。
36.粉尘特性测试的操作过程为：
37.1.连接粉尘喷入装置2、气瓶8、集齐瓶和电源线
38.将粉尘喷入装置2通过粉尘进入孔1c与粉尘特性测试箱1相连接，进气孔1h通过进气管7连接气瓶8，出气孔1e通过出气管5连接集气瓶6，进气管7和出气管5分别用夹子夹住达到密封效果，风扇1b的电源线和电化学气体传感器1f的电源线穿过电源线孔1g，并用橡皮泥塞密封。
39.2.喷入粉尘并接通风扇1b的电源线
40.粉尘喷入装置2喷入粉尘后，接通风扇1b的电源线，打开风扇1b对箱体1d内的粉尘进行搅拌，待粉尘在箱内分布均匀后，关闭风扇1b。
41.3.打开加热器
42.接通电加热器1i电源，使粉箱体1d内温度恒定在30℃。
43.4.通入待测气体
44.粉尘沉降指定时间后，取下进气管7上的夹子，打开气瓶8阀门开关2b并调节流量，向箱体1d内内通入已知浓度的待测气体，待通入一定体积气体后，关闭气瓶8阀门，并用夹子夹住进气管7。
45.5.粉尘特性测试和废气处理
46.接通电化学气体传感器1f电源，待显示的数据稳定后，读取并记录示值。
47.6.废气收集和处理
48.关闭电化学气体传感器1f电源；更换气瓶8向箱体1d内通入空气，取下出气管5上的夹子，对废气进行收集和处理。
49.如图1和图3所示，粉尘喷入装置2由粉尘管2a、开关2b、滤网2c、盒盖2d、储粉盒2e、三通管2f和送气机构组成。滤网2c安装在第一段的粉尘管2a的左端，左端与箱体1d右面的粉尘进入孔1c相连接。第一段的粉尘管2a的右端与第一个开关2b连接，开关2b右端与安装有滤网2c的第二段的粉尘管2a相连，第二段的粉尘管2a右端连接三通管2f，三通管2f上端连接储粉盒2e，储粉盒2e上设有盒盖2d；三通管2f右端连接第三段的粉尘管2a左端，第三段的粉尘管2a右端与第二个开关2b左端连接，第二个开关2b右端连接第四段的粉尘管2a，第四段的粉尘管2a则与送气机构连接，用于向粉尘管2a内送入气体，从此带动储粉盒2e送入粉尘内的粉尘颗粒，最终进入箱体1d内。其中，粉尘管2a材质为pvc，且开关2b使用球阀。滤网2c的作用能过滤粉尘管2a内较大的粉尘颗粒，同时能将粉尘打散细化，防止其结团影响测试效果。
50.安装测试时，粉尘管2a与粉尘进入孔1c的连接处、粉尘管2aa与阀开关2b的连接处、三通管2f与粉尘管2a、储粉盒2e的连接处，均采用生料带密封。盒盖2d和储粉盒2e通过螺纹连接，其连接处采用橡胶垫片密封。
51.其中，粉尘喷入的操作过程为：
52.1.装入粉尘
53.打开盒盖2d，将已知质量浓度的粉尘装入储粉盒2e，盖上盒盖2d并拧紧。
54.2.接入送气机构，打开开关2b
55.将送气机构通过送气管接入第四段的粉尘管2a右端，依次打来第一个开关2b和第二个球阀开关2b。
56.3.喷入粉尘
57.缓慢打开送气管阀门开关2b，通过气流将放入储粉盒2e内的粉尘喷入箱体1d内。
58.4.关闭开关2b
59.观察粉尘管2a左端再无粉尘喷出后，依次关闭送气管阀门，第一个开关2b和第二个开关2b。
60.如图1和图4所示，集气瓶6包括瓶体6d、瓶塞6c、集气进管6b、集气出管6a和废气处理液，瓶塞6c密封塞在装有废气处理液分瓶体6d上，集气进管6b一端与出气管5连接，另一端伸入瓶体6d内且位于废气处理液液面下方，集气出管6a伸入瓶体6d内且位于废气处理液液面上方，用于排出瓶体6d内处理后的气体。其中，装有已知浓度气体的气瓶8上设有减压阀和流量计，气瓶8上设有控制开关2b的阀门。且废气处理溶液6e根据通入的气体种类选择不同的溶液，一般为酸碱溶液。
61.该测试装置能够很好地模拟粉尘进入大气监测系统内部的过程，粉尘进入测试箱体1d后，在风扇1b的作用下均匀分布在整个箱体1d空间，使其沉降到电化学气体传感器1f表面，再通入已经浓度的待测气体对传感器粉尘特性进行研究。通过喷入不同质量浓度的粉尘颗粒，可以实现不同沉积时间下电化学气体传感器1f粉尘特性的研究。
62.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。