溶氧分析儀原理及使用中的相關注意事項

 1  工作原理
    Honeywell 7020系列溶氧分析儀能夠**地測量出水中溶氧的含量。通過導線供電的分析儀給探頭供電，并從探頭接受溶氧和溫度信號，分析儀有自動和手動校驗功能，并有大氣溫度和氣壓補償功能。
    當探頭置于取樣流中時，氧氣通過薄膜擴散，陰極上氧氣減少，陽極上產生相等量的氧氣。氧氣一直擴散，直至薄膜兩側的氧氣分壓力相等，建立起平衡。其電流通過轉換后可讀出溶液中溶氧的含量。
    反應式如下：
    陰 極： O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O
    陽 極 ：O₂+4H⁺+4e^-←2H₂O
2  降噪試驗
    溶氧表在正常工作中，探頭工作的技術要**陽極與屏蔽線之間及陰極與屏蔽線之間的交流電壓信號小于1mV。但是，由于儀表安裝的位置和電纜之間存在著一定的電氣干擾，加上儀表的電路復雜，并且運行的電壓很低，這對于有微處理器的儀表的影響將是很大的。電氣噪聲源包括高電壓、大電流設備，特別是交、直流開關設備。噪聲可能直接與地回路耦合，或與接近分析儀器的信號線與分析儀器電源線的并聯導線感應耦合，或像電波干擾一樣的輻射耦合，必須選擇適當的位置或者找出干擾源，做好干擾的屏蔽。
2.1 降低干擾的方法
    （1）消除外部過度的交流噪聲。
    （2）所有接線完成后，用電壓表檢查下面的電壓。
     陽極與屏蔽線之間的電壓：直流電壓應在1.2~2.0V，這取決于溶氧濃度；而交流電壓應小于1mV，在低濃度PPb級測量中，此數值可能為零。陰極與屏蔽線間的電壓：直流或交流都要小于1mV。
    （3）任何大于以上限值的，就要檢查并改正電氣噪聲干擾。
    （4）如測得的電壓比上述值大，系統地一一拆掉外部接線（如隔離輸出繼電器），拆一根線，重新測量一次電壓，如電壓有下降，這可能就是干擾源。
    （5）解下所有的外部接線后，如果電壓仍大，那么解開屏蔽線，將它接到外殼內儀表接地線上。
    （6）如果以上步驟仍然不能將陽極與屏蔽線之間及陰極與屏蔽線之間的交流電壓信號小于1mV，則需要安裝一臺隔離變壓器，用它來給儀表供電。
3 探頭安裝中應注意的事項
    （1）對于溶氧探頭來說，*關鍵的是O形環的密封效果和排水出口的密封，防止滲漏，特別是在PPb級水的測量中，密封不好是造成誤差的主要原因之一。
    （2）**次空氣校驗前，至少應將探頭放入水中24小時。
    （3）探頭接線應按照屏蔽及說明書要求的順序接，如果拆除，拆線順序應倒過來，否則會將探頭損壞。
    （4）根據氧探頭的工作原理，外部少許懸浮物和固體雜物，對測量影響不是很大，特別在電廠水系統中，電極不臟不需要清洗，電極的損耗有部分原因與清洗有關。
    （5）零度以下不應進行空氣校驗。
4  檢查分析儀和探頭工作是否正常
    （1）連接分析儀與探頭并送電，將探頭放入水中約１小時，使其在工作之前保持穩定。
    （2）將探頭置入空氣中3~5分鐘，使其溫度穩定。
    （3）將探頭置于空氣中，觀察儀表的溶氧、溫度、含鹽量和壓力的數值。
    （4）溫度不閃爍，而且在15℃~35℃之間。
    （5）溶氧探頭的大氣壓力值約760mmHg ±40mmHg
    （6）含鹽度應為0.0PPT（含鹽度被關閉)。
    （7）如果上述參數不正確，做必要修正。
    （8）進行一次空氣校驗。校驗結束后，如果分析儀顯示的溶氧值和溫度值有偏差，那么探頭可能存在問題，我們就需要對探頭進行偏置試驗來修正PBT期間的任何變化，然后再進行一次空氣試驗。
5  探頭的偏置試驗
    溶氧探頭是個電化學元件，它產生一個與樣品中的溶氧濃度成正比例的電流。（當探頭在空氣中時，它產生的電流與在空氣飽和水中產生的電流一樣。）這個電流直接反映了消耗在探頭上的氧。為了消耗氧氣，需要在消耗氧氣的電極上加一負偏置電壓，通常情況下，根據探頭內的參考電極電壓，將探頭的工作電壓設定為6mV。然而，在一些實際應用中，溶氧探頭的性能可通過使用其它的偏置電壓得到改善。
    探頭偏置試驗（PBT）的結果是探頭電流與探頭電壓的函數關系。開始試驗時，從初值（通常為0.6V）以10mV/s的速度向下調整偏置電壓，直到0V。然后偏置電流以10mV/s的速度從0V升到1.0V，然后再向下調整偏置電壓使其返回到試驗開始時的初值。在這個電壓變動時，監視探頭電流，在屏幕上會顯示出電流與電壓的關系圖形。試驗期間，如果探頭電流升到高于廠家設置的上限，那么偏置電壓需以10mV/s的速度返回到預先的設定值。
    正常情況下，完整的顯示給出了有下列特性的電壓功能的電流圖形：從大約0V到0.2V，電流相當快地增大，從大約0.2V到0.8V，電流相當平穩，幾乎與電壓無關，從0.8V到1V，電流快速增大。典型的電流-電壓圖如圖1所示。掃描偏置電壓是用于進行試驗的0~1V的電壓。操作偏置電壓(OB)就是工作的偏置電壓。注意在0.6V時，曲線十分平坦，這意味著即使探頭電流-電壓特性有相當大的變化，也不影響在0.6V時的電流。一般來說，降低電壓形成的曲線與升高電壓形成的曲線不一樣。這種滯后是一種電壓掃描率的作用，可以忽略。
6  檢查分析儀是否工作正常
    （1）切斷分析儀電源。
    （2）拆下探頭，在分析儀端子上進行以下操作：
    •短接陽極和參考電極；
    •參考電極和陰極間接10kΩ電阻；
    •熱敏元件導線之間接5kΩ電阻后送電；
    （3）在25℃時，如果讀數約為7.6ppm或7600PPb，則說明分析儀正常。
    當儀表檢查正常，與探頭連接后進行空氣校驗，溶氧值和溫度如有偏差，說明探頭可能有問題，一般新電極和新儀表的偏置試驗作過一次基本都不需要修正，但是探頭使用時間較長，需要對探頭的偏置試驗(OB=600)進行修正，如果仍然存在問題就說明探頭需要清洗或更換。
7  探頭在使用中的滲漏檢測
    溶氧表在使用時，往往會出現讀數偏大，在檢查了分析儀和探頭的正常工作后，可以對其進行空氣滲漏檢查。
    （1）首先檢查探頭O形環是否完好。
    （2）打開探頭后，使其在空氣中30秒。
    （3）重新將探頭裝入工藝過程中。
    （4）從10mol/min到100mol/min改變流量。
    （5）如果在10mol/min時的溶氧值超過在100mol/min時的溶氧值時，則說明在取樣過程中存在滲漏，重點檢查取樣管的接頭處、電極和電極杯的接頭處，以及探頭排水接頭處，找出滲漏點并加以處理。
    （6）重復步驟(2)~(5)，直到流量從100mol/min到10mol/min，溶氧讀數幾乎不變為止。
8  影響溶氧測量的參數
    溶液中，溶氧的實際數量取決于空氣中氧氣的壓力、溶液的含鹽度、溶液溫度和純度。
    （1）壓力：自動溶氧分析儀包括一個內置壓力探頭和運算軟件，用于校驗時自動補償大氣壓力變化。正常測量時，壓力變化對溶氧濃度有直接的影響，此時不用壓力補償。
    溶解在溶液中的氧量與接觸的溶液表面氣態氧分壓成正比，干空氣中氧含量為20.9%，當全壓力為760mmHg時，氧氣分壓為159mmHg，溶氧表正常情況下使用的就是這個值。當情況不同時，應對海拔高度和壓力進行修正，修正使用下列等式：
        S=S'(P-p)／(760-p)
    式中：
        S：實際大氣壓力下的溶解度
        S'：在760mmHg和一給定溫度下的溶解度
        P：大氣壓力
        p：給定溫度下的水的分壓
    （2）溫度：溶氧表探頭含溫度探頭和溫度補償運算軟件，運算時從探頭取得信號（該信號與氧的分壓成正比），然后，將其轉換成測量溫度下的溶氧濃度，運算基于溫度升高時氧溶解度減小的程度以及探頭的溫度系數，含鹽度一般在凝水和除氧器出口的水質測量中，含量很小，不需要操作修正（大于1000ppm，才需要修正），因此水溫的控制是氧表測量準確和電極使用壽命的重要因數。
    （3）亞硫酸鹽：氧探頭是否能達到0.0PPb，需要亞硫酸鹽溶液進行試驗，亞硫酸鹽是眾所周知的抑氧劑，它的效果取決于溫度、溶液的pH值和溶液純度，更糟的是亞硫酸鹽是通過苛性堿溶液中導入SO2生成的，如果溶液中存在SO2，它將會通過探頭薄膜擴散，與堿性探頭電介發生反應，形成亞硫酸鹽電解液，形成負干擾，所以氧表的零點校驗不要使用此種方法,通常用氮氣作為零點試驗方法。