[实用新型]一种氧气浓度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于飞机安防监测领域，涉及一种用于获取机载制氧系统产氧浓度的氧气浓度测量装置。

背景技术

随着航空技术的发展，为适应飞机的高机动、超远航程、超长留空时间和缩短后勤保障时间的需求，机载制氧系统取代了原有的气氧系统或液氧系统。为了验证飞机机载制氧系统的产氧浓度是否满足生理卫生学要求，评价供氧系统的防护性能，需要在飞行试验过程中测量机载制氧系统的产氧浓度。由于技术封锁，尚未查找到国外相关技术，国内氧气测量装置也基本上用于非航空领域。

发明内容

本实用新型的目的：提供一种氧气浓度测量装置，能够对飞机机载制氧系统的产氧浓度进行准确测量。

本实用新型的技术方案是：一种氧气浓度测量装置，包括氧化锆氧浓度传感器，还包括气体流量控制机构，所述氧化锆氧浓度传感器两侧设置有电极，所述气体流量控制机构带有限流孔，所述气体流量控制机构与氧化锆氧浓度传感器阴极一侧之间形成一空腔，所述限流孔与采样气体输入接口连通。所述电极通过氧气浓度测量装置上设置的电气接口加载于氧化锆氧气浓度传感器上。

本实用新型的有益效果是：本氧气浓度测量装置工作温度范围宽、压力适用性好，能够通过气体的压力和传感器的输出电流测量出飞机机载制氧系统的产氧浓度，进而准确判断产氧浓度是否满足生理卫生学要求，评价供氧系统的防护性能。

附图说明：

图1为本氧气浓度测试装置结构示意图；

图2为氧浓度特性曲线图；

其中，1氧化锆氧浓度传感器，2气体流量控制机构，3电极阴极，4电极阳极，5限流孔，6空腔。

具体实施方式

请参阅图1及图2。选用氧化锆氧气传感器对产氧浓度进行检测，利用扩散硅压力传感器感受环境压力，根据环境压力动态补偿产氧浓度的测量精度。

如图1所示。利用加热器将ZrO₂-Y₂O₃敏感芯片加热至600℃～700℃时，氧离子便可经由材料中的氧空位在敏感芯片中传输。当在ZrO₂-Y₂O₃敏感芯片两侧设置电极并施加电压时，在阴极一侧，氧气分子在阴极处获得电子(O₂+4e＝2O^2-)形成氧离子，氧离子通过氧化锆中的空位从阴极向阳极迁移，在阳极放出电子后(20^2--4e＝O₂)变成氧气分子释放出来，这一现象被称为氧泵作用。在阴极一侧设置空腔和小孔，限制气流流入；当氧浓度一定时，即使电压升高，流过ZrO₂-Y₂O₃敏感芯片的电流也不再升高，而在某一定值达到平衡，该值被称为极限电流值，可记为I_L。极限电流值与氧分压的函数关系如式①。因此可通过对极限电流的测量达到测量氧浓度的目的。

IL=4FSDPRTLln(1-XO2)]]>…………………………①

式中：-氧浓度；

I_L-极限电流值；

F-法拉第常数；

S-扩散孔截面积；

D-扩散系数；

P-环境气体压力；

L-结构参数；

R-气体常数；

T-气体温度；

L-扩散孔长度。

由式①可见传感器的输出与传感器结构、环境压力、加热温度等有关。结构确定后，变换式①则有：