專利名稱：一種氧氣濃度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于飛機安防監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種用于獲取機載制氧系統(tǒng)產(chǎn)氧濃度的氧氣濃度測量裝置。
背景技術(shù)：
隨著航空技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)飛機的高機動、超遠航程、超長留空時間和縮短后勤保障時間的需求，機載制氧系統(tǒng)取代了原有的氣氧系統(tǒng)或液氧系統(tǒng)。為了驗證飛機機載制氧系統(tǒng)的產(chǎn)氧濃度是否滿足生理衛(wèi)生學(xué)要求，評價供氧系統(tǒng)的防護性能，需要在飛行試驗過程中測量機載制氧系統(tǒng)的產(chǎn)氧濃度。由于技術(shù)封鎖，尚未查找到國外相關(guān)技術(shù)，國內(nèi)氧氣測量裝置也基本上用于非航空領(lǐng)域。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的提供一種氧氣濃度測量裝置，能夠?qū)︼w機機載制氧系統(tǒng)的產(chǎn)氧濃度進行準確測量。本實用新型的技術(shù)方案是一種氧氣濃度測量裝置，包括氧化鋯氧濃度傳感器，還包括氣體流量控制機構(gòu)，所述氧化鋯氧濃度傳感器兩側(cè)設(shè)置有電極，所述氣體流量控制機構(gòu)帶有限流孔，所述氣體流量控制機構(gòu)與氧化鋯氧濃度傳感器陰極一側(cè)之間形成一空腔， 所述限流孔與采樣氣體輸入接口連通。所述電極通過氧氣濃度測量裝置上設(shè)置的電氣接口加載于氧化鋯氧氣濃度傳感器上。本實用新型的有益效果是本氧氣濃度測量裝置工作溫度范圍寬、壓力適用性好， 能夠通過氣體的壓力和傳感器的輸出電流測量出飛機機載制氧系統(tǒng)的產(chǎn)氧濃度，進而準確判斷產(chǎn)氧濃度是否滿足生理衛(wèi)生學(xué)要求，評價供氧系統(tǒng)的防護性能。

圖1為本氧氣濃度測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為氧濃度特性曲線圖；其中，1氧化鋯氧濃度傳感器，2氣體流量控制機構(gòu)，3電極陰極，4電極陽極，5限流孔，6空腔。
具體實施方式
請參閱圖1及圖2。選用氧化鋯氧氣傳感器對產(chǎn)氧濃度進行檢測，利用擴散硅壓力傳感器感受環(huán)境壓力，根據(jù)環(huán)境壓力動態(tài)補償產(chǎn)氧濃度的測量精度。如圖1所示。利用加熱器將^O2-Y2O3敏感芯片加熱至600°C 700°C時，氧離子便可經(jīng)由材料中的氧空位在敏感芯片中傳輸。當(dāng)在^O2-Y2O3敏感芯片兩側(cè)設(shè)置電極并施加電壓時，在陰極一側(cè)，氧氣分子在陰極處獲得電子(02+4e = 202-)形成氧離子，氧離子通過氧化鋯中的空位從陰極向陽極遷移，在陽極放出電子后002-- = O2)變成氧氣分子釋放出來，這一現(xiàn)象被稱為氧泵作用。在陰極一側(cè)設(shè)置空腔和小孔，限制氣流流入；當(dāng)氧濃度一定時，即使電壓升高，流過^O2-Y2O3敏感芯片的電流也不再升高，而在某一定值達到平衡， 該值被稱為極限電流值，可記為Ip極限電流值與氧分壓的函數(shù)關(guān)系如式①。因此可通過對極限電流的測量達到測量氧濃度的目的。Zi=^ln(I-X02)..............................①..............................①式中1 -氧濃度；If極限電流值；F-法拉第常數(shù)；S-擴散孔截面積；D-擴散系數(shù)；P-環(huán)境氣體壓力；L-結(jié)構(gòu)參數(shù)；R-氣體常數(shù)；T-氣體溫度；L-擴散孔長度。由式①可見傳感器的輸出與傳感器結(jié)構(gòu)、環(huán)境壓力、加熱溫度等有關(guān)。結(jié)構(gòu)確定后，變換式①則有IOO-X0i =aehx....................................②....................................②引入變化的環(huán)境氣體壓力后對傳感器輸出的影響，推導(dǎo)式②后可得到如下關(guān)系式Χ、=100-(mX,+a;J)eK"AK..................③..................③式中氧濃度；Il-傳感器輸出電流，μ A ；Xp-測量時各點壓力值，kPa ；aP、bp-測量時公式的修正系數(shù)；m、η-壓力修正系數(shù)。由式③可知，氧濃度只與傳感器的輸出電流和被測氣體的壓力有關(guān)，因此通過測定氣體的壓力和傳感器的輸出電流即可測定氣體的濃度。氧濃度特性曲線見圖2。根據(jù)上述原理設(shè)計而成的氧氣濃度測量裝置，具體結(jié)構(gòu)為一種氧氣濃度測量裝置，包括氧化鋯氧濃度傳感器，還包括氣體流量控制機構(gòu)，所述氧化鋯氧濃度傳感器兩側(cè)設(shè)置有電極，所述氣體流量控制機構(gòu)帶有限流孔，所述氣體流量控制機構(gòu)與氧化鋯氧濃度傳感器陰極一側(cè)之間形成一空腔，用于形成氣壓，所述限流孔與采樣氣體輸入接口連通，所述電極通過氧氣濃度測量裝置上設(shè)置的電氣接口加載于氧化鋯氧氣濃度傳感器上。
權(quán)利要求1. 一種氧氣濃度測量裝置，包括氧化鋯氧濃度傳感器，其特征在于，還包括氣體流量控制機構(gòu)，所述氧化鋯氧濃度傳感器兩側(cè)設(shè)置有電極，所述氣體流量控制機構(gòu)帶有限流孔，所述氣體流量控制機構(gòu)與氧化鋯氧濃度傳感器陰極一側(cè)之間形成一空腔，所述限流孔與采樣氣體輸入接口連通。
專利摘要本實用新型屬于飛機安防監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種用于獲取機載制氧系統(tǒng)產(chǎn)氧濃度的氧氣濃度測量裝置。一種氧氣濃度測量裝置，包括加載有電極的氧化鋯氧濃度傳感器，還包括氣體流量控制機構(gòu)，所述氣體流量控制機構(gòu)與氧化鋯氧濃度傳感器陰極一側(cè)之間形成一空腔，所述限流孔與采樣氣體輸入接口連通。本氧氣濃度測量裝置工作溫度范圍寬、壓力適用性好，能夠通過氣體的壓力和傳感器的輸出電流測量出飛機機載制氧系統(tǒng)的產(chǎn)氧濃度，進而準確判斷產(chǎn)氧濃度是否滿足生理衛(wèi)生學(xué)要求，評價供氧系統(tǒng)的防護性能。
文檔編號G01N27/417GK202008474SQ201020701310
公開日2011年10月12日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者封衛(wèi)忠, 張長慶, 曹拴勞, 金榮 申請人:中國飛行試驗研究院