CN211348202U - 一种海水二氧化碳传感器的简易校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海水二氧化碳传感器的简易校准装置，属于传感器校准装置领域。其主要部件包括供二氧化碳装置、供氮装置、待校准的海水二氧化碳传感器、校准器和台式二氧化碳气体分析仪。其中校准器是进行校准的主体，而供二氧化碳装置、供氮装置用于通过管路向校准器内提供气体，调节校准器内的二氧化碳浓度。校准器内部的气体通过外部连接的气管进行循环，其功能切换通过两个三通阀实现。本实用新型基于气体环境间接校准机理，省去了效率较低的水气混合平衡过程，可大幅提高校准效率；使用高精度的台式二氧化碳气体分析仪作为校准试验过程中二氧化碳浓度的实时监控依据，同时作为校准基准值的数据来源，确保了基准值的准确性。

Description

一种海水二氧化碳传感器的简易校准装置

技术领域

本实用新型属于传感器校准技术领域，具体涉及一种海水二氧化碳传感器的简易校准装置。

背景技术

准确测定海水中的二氧化碳分压是揭示海洋在全球气候变化中作用的关键。总体而言，获取海水二氧化碳分压的方式包括两种：走航二氧化碳连续观测和定点原位二氧化碳传感器长期观测。基于渗透膜技术的海水二氧化碳传感器能够获取大量的原位数据，被广泛应用于近海、大洋、极地等海域的全球气候变化和珊瑚礁等敏感区域的海洋酸化研究。二氧化碳传感器在野外长期使用过程中，由于受生物沾污以及自身元器件损耗等影响，不可避免地会发生数据漂移，因此需要定期进行传感器校准。

目前国际上普遍使用的海水二氧化碳传感器校准装置体积十分庞大。通常将二氧化碳传感器与走航二氧化碳连续观测系统置于同一个大水池中，确保两者所测量的水体具有相同的二氧化碳分压，以走航二氧化碳连续观测系统测定值为基准值对二氧化碳传感器数据进行校准。该方法需要巨大的试验场地，且存在无法迅速改变水体中的二氧化碳分压的缺陷，难以获得较多浓度梯度的二氧化碳分压值，导致校准效率极为低下。

因此，建立一种海水二氧化碳传感器的简易校准装置，在校准精度和校准效率方面达到较好平衡，有助于更好地发挥海水二氧化碳传感器在海洋科研活动中的重要作用。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有海水二氧化碳传感器校准装置体积庞大、效率低导致使用率极低的缺点，提供一种基于气体环境间接校准机理、具备一定校准精度和较高校准效率的海水二氧化碳传感器简易校准装置。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种海水二氧化碳传感器的校准装置，其包括供二氧化碳装置、供氮装置、待校准的海水二氧化碳传感器、校准器和台式二氧化碳气体分析仪；所述校准器为一个密封容器，顶部开设气体入口和气体出口；所述待校准的海水二氧化碳传感器通过固定架悬空架设于校准器的内腔中；所述气体入口通过气管与两进一出三通阀的出口相连，所述气体出口由气管依次连接气泵、气体流量计后连接至台式二氧化碳气体分析仪的检测入口；所述台式二氧化碳气体分析仪的检测出口由气管连接至一进两出三通阀的进口，一进两出三通阀的第一出口放空，一进两出三通阀的第二出口连接所述两进一出三通阀的第一进口；所述供二氧化碳装置包括由二氧化碳管路依次连接的储二氧化碳设备和第一减压阀，所述供氮装置包括由氮气管路依次连接的储氮设备和第二减压阀；所述二氧化碳管路和氮气管路末端汇合成供气管路后连接至两进一出三通阀的第二进口，用于向校准器内提供气体。

作为优选，穿过所述气体入口的气管伸入校准器的内腔底部，穿出所述气体出口的气管入口位于校准器的内腔顶部。

作为优选，所述校准器为圆柱形壳体，除气体入口和气体出口外其余位置密封。

作为优选，所述校准器采用有机玻璃材质。

作为优选，所述储二氧化碳设备为二氧化碳气瓶。

作为优选，所述储氮设备为氮气瓶。

作为优选，所述气体入口和气体出口与相连的气管之间均具有密封。

作为优选，所述第一减压阀和第二减压阀均为开度可调的减压阀。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

本实用新型所设计的用于海水二氧化碳传感器校准的简易装置，基于气体环境间接校准机理，省去了效率较低的水气混合平衡过程，可大幅提高校准效率；使用高精度的台式二氧化碳气体分析仪作为校准试验过程中二氧化碳浓度的实时监控依据，同时作为校准基准值的数据来源，确保了基准值的准确性；试验过程中保持全系统密封，通过循环气路进行二氧化碳浓度持续测定，可以确保校准过程中校准器内二氧化碳浓度保持恒定。

附图说明

图1是本实用新型的示意图；

图中：待校准的海水二氧化碳传感器1、校准器2、储二氧化碳设备3、储氮设备4、第一减压阀5、第二减压阀6、两进一出三通阀7、气体入口/8、气体出口9、气泵10、气体流量计11、台式二氧化碳气体分析仪12、一进两出三通阀13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，为本实用新型的一个实施例中提供的一种海水二氧化碳传感器的简易校准装置，其主要部件包括供二氧化碳装置、供氮装置、待校准的海水二氧化碳传感器1、校准器2和台式二氧化碳气体分析仪12。其中校准器2是进行校准的主体，而供二氧化碳装置、供氮装置用于通过管路向校准器2内提供气体，调节校准器2内的二氧化碳浓度。校准器2是一个圆柱形的密封容器，采用有机玻璃材质以便于查看内部的情况。校准器2内部装有待校准的海水二氧化碳传感器1，待校准的海水二氧化碳传感器1通过固定架悬空架设于校准器2的内腔中。校准器2内部的气体通过外部连接的气管进行循环，其功能切换通过两个三通阀实现；其中一个为两进一出三通阀7，具有两个进口和一个出口，两个进口择一与出口连通；另一个为一进两出三通阀13，具有一个进口和两个出口，两个出口择一与进口连通。

校准器2顶部开设气体入口8和气体出口9，整个校准器2除气体入口8和气体出口9外其余位置均保持密封。气体入口8通过气管与两进一出三通阀7的出口相连。气体出口9由气管依次连接气泵10、气体流量计11后连接至台式二氧化碳气体分析仪12的检测入口。台式二氧化碳气体分析仪12的检测出口由气管连接至一进两出三通阀13的进口，一进两出三通阀13的第一出口放空连接大气，一进两出三通阀13的第二出口连接两进一出三通阀7的第一进口。供二氧化碳装置包括由二氧化碳管路依次连接的储二氧化碳设备3和第一减压阀5，供氮装置包括由氮气管路依次连接的储氮设备4和第二减压阀6。二氧化碳管路和氮气管路末端汇合成供气管路后连接至两进一出三通阀7的第二进口，用于向校准器2内提供气体。在本实施例中，为了尽量使校准器2内的气体被供气管路输入的气体置换，应当使得气体入口8处插入的气管伸入校准器的内腔底部，而从气体出口9处穿出的气管则略微伸入校准器的内腔顶部。本实施例中，储二氧化碳设备3为二氧化碳气瓶，储氮设备4为氮气瓶，当然也可以采用其他的高压储气设备。另外，本装置所有气管与气体入口8和气体出口9之间的连接均具有密封。

第一减压阀5和第二减压阀6均为开度可调的减压阀，通过调节两者之间的开度，即可控制进入校准器2的气体中二氧化碳的比例，由此改变校准器2的二氧化碳浓度。

下面使用一个台式二氧化碳气体分析仪12和一个海水二氧化碳传感器1(待校准的二氧化碳传感器)为例，对本实用新型所述装置用于海水二氧化碳传感器校准时的操作方法作进一步说明，具体包括以下步骤：

(1)按图1所示完成装置各部件连接，开启台式二氧化碳气体分析仪12和海水二氧化碳传感器1，并打开操作程序；

(2)将两进一出三通阀7进气端调整连通到供气管路，将一进两出三通阀13的出气端调整到放空位置，打开气泵10，调节气体流量计11，使得管路气体流速满足台式二氧化碳气体分析仪12的检测要求；

(3)根据校准器2内二氧化碳浓度与控制目标值的关系，调节第一减压阀5和第二减压阀6开度进而控制两种气体的流量比例，使供气管路中混合得到合适的二氧化碳浓度，并通入校准器2内；

(4)持续观察台式二氧化碳气体分析仪12的读数，当其测值达到800μatm时，关闭气体管路，并将将一进两出三通阀13的出气端调整到连通两进一出三通阀7的第一进口，两进一出三通阀7进气端也调整到连通一进两出三通阀13的第二出口，由此供气管路不再进气，气体仅在校准器2和台式二氧化碳气体分析仪12之间内部循环，保持内部的二氧化碳浓度恒定；

(5)使用台式二氧化碳气体分析仪12和海水二氧化碳传感器1同时测定校准器2内的二氧化碳浓度，并分别记录台式二氧化碳气体分析仪12和海水二氧化碳传感器1的同步检测值；

(6)重复(2)～(5)步，依次获取校准器2内二氧化碳浓度为700、600、500、400、300、200μatm条件下的台式二氧化碳气体分析仪12和海水二氧化碳传感器1的同步检测值；

(7)以台式二氧化碳气体分析仪12测定值为基准值，对海水二氧化碳传感器1的测定值进行校准。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种海水二氧化碳传感器的简易校准装置，其特征在于，包括供二氧化碳装置、供氮装置、待校准的海水二氧化碳传感器(1)、校准器(2)和台式二氧化碳气体分析仪(12)；所述校准器(2)为一个密封容器，顶部开设气体入口(8)和气体出口(9)；所述待校准的海水二氧化碳传感器(1)通过固定架悬空架设于校准器(2)的内腔中；所述气体入口(8)通过气管与两进一出三通阀(7)的出口相连，所述气体出口(9)由气管依次连接气泵(10)、气体流量计(11)后连接至台式二氧化碳气体分析仪(12)的检测入口；所述台式二氧化碳气体分析仪(12)的检测出口由气管连接至一进两出三通阀(13)的进口，一进两出三通阀(13)的第一出口放空，一进两出三通阀(13)的第二出口连接所述两进一出三通阀(7)的第一进口；所述供二氧化碳装置包括由二氧化碳管路依次连接的储二氧化碳设备(3)和第一减压阀(5)，所述供氮装置包括由氮气管路依次连接的储氮设备(4)和第二减压阀(6)；所述二氧化碳管路和氮气管路末端汇合成供气管路后连接至两进一出三通阀(7)的第二进口，用于向校准器(2)内提供气体。

2.根据权利要求1所述的海水二氧化碳传感器的简易校准装置，其特征在于，穿过所述气体入口(8)的气管伸入校准器(2)的内腔底部，穿出所述气体出口(9)的气管入口位于校准器(2)的内腔顶部。

3.根据权利要求1所述的海水二氧化碳传感器的简易校准装置，其特征在于，所述校准器(2)为圆柱形壳体，除气体入口(8)和气体出口(9)外其余位置密封。

4.根据权利要求1所述的海水二氧化碳传感器的简易校准装置，其特征在于，所述校准器(2)采用有机玻璃材质。

5.根据权利要求1所述的海水二氧化碳传感器的简易校准装置，其特征在于，所述储二氧化碳设备(3)为二氧化碳气瓶。

6.根据权利要求1所述的海水二氧化碳传感器的简易校准装置，其特征在于，所述储氮设备(4)为氮气瓶。

7.根据权利要求1所述的海水二氧化碳传感器的简易校准装置，其特征在于，所述气体入口(8)和气体出口(9)与相连的气管之间均具有密封。

8.根据权利要求1所述的海水二氧化碳传感器的简易校准装置，其特征在于，所述第一减压阀(5)和第二减压阀(6)均为开度可调的减压阀。

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