自然资源部第二海洋研究所郑旻辉获国家专利权
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龙图腾网获悉自然资源部第二海洋研究所申请的专利用于传感器自动化校准控制的水体氧浓度高效调节方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115201432B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210624321.3,技术领域涉及:G01N33/18;该发明授权用于传感器自动化校准控制的水体氧浓度高效调节方法是由郑旻辉;于培松;廖丹宁;刘雨薇;韩沉花;陈家旺设计研发完成,并于2022-06-02向国家知识产权局提交的专利申请。
本用于传感器自动化校准控制的水体氧浓度高效调节方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种用于传感器自动化校准控制的水体氧浓度高效调节方法,属于水质环境监测领域。具体是首先分别获取纯氧气调节的氧浓度升高速率系数、纯氮气调节的氧浓度降低速率系数和混合气体调节的氧浓度变化系数,随后根据溶解氧传感器测得的水体氧浓度当前值与拟调节的目标值之间的差值进行判断,使用纯氧气或纯氮气进行粗调节,使用不同氮氧比例的混合气体进行细调节,并在完成该浓度点数据记录前保持混合气体的持续鼓入。本发明利用大量实验中总结的不同鼓气方式中稳定氧浓度与鼓气时长、氮氧比例的相关性规律,使得氧浓度调节结果具有较高的可重现性和可预测性,无需人为观察和判断,因而可以实现传感器校准全过程的程序化控制。
本发明授权用于传感器自动化校准控制的水体氧浓度高效调节方法在权利要求书中公布了:1.一种用于传感器自动化校准控制的水体氧浓度高效调节方法,其特征在于,具体如下: S1:在具有密封性的校准容器中装入部分水,将待校准溶解氧传感器的探测区域完全浸没于水中,启动溶解氧传感器并将其输出数据全程实时显示并保存; S2:向校准容器内通入一定时长的固定流量的纯氧气,等待溶解氧传感器的输出数据稳定后,再次通入一定时长的固定流量的纯氧气并重新等待溶解氧传感器的输出数据稳定,重复数次使水中氧浓度持续升高,得到若干组水体氧浓度稳定值与累计鼓氧气时长的对应数据,根据记录数据获得纯氧气调节的氧浓度升高速率系数; S3:向校准容器内通入一定时长的固定流量的纯氮气,等待溶解氧传感器的输出数据稳定后,再次通入一定时长的固定流量的氮气并重新等待溶解氧传感器的输出数据稳定,重复数次使水中氧浓度持续降低,得到若干组水体氧浓度稳定值与累计鼓氮气时长的对应数据,根据记录数据获得纯氮气调节的氧浓度降低速率系数; S4:向校准容器内持续通入一定氮氧比例的混合气体,等待溶解氧传感器的输出数据稳定后,更改混合气体的氮氧比例并重新等待溶解氧传感器的输出数据稳定,更改混合气体的氮氧比例数次使水中氧浓度持续变化,得到若干组水体氧浓度稳定值与混合气体氮氧比例的对应数据,根据记录数据获得混合气体调节的氧浓度变化系数; S5:根据溶解氧传感器测得的水体氧浓度当前值与拟调节的目标值之间的差值进行判断,利用步骤S2和S3所得结果使用纯氧气或纯氮气进行粗调节,利用步骤S4所得结果使用不同氮氧比例的混合气体进行细调节,并在完成该浓度点数据记录前保持混合气体的持续鼓入; 所述步骤S2中获取纯氧气调节的氧浓度升高速率系数的具体方法如下: S21:将每组鼓入纯氧气后稳定状态下溶解氧传感器测得的氧浓度值减去初始氧浓度值,获得每个稳定状态下的水体氧浓度升高值ΔDO氧; S22:将每个稳定状态下的水体氧浓度升高值ΔDO氧与对应的纯氧气鼓气累计时长进行拟合,获得如下拟合公式: ΔDO氧=A1·t1 式中,ΔDO氧为水体氧浓度升高值;t为纯氧气累计鼓入时长,单位为s; 通过所得拟合公式获得纯氧气调节的氧浓度升高速率系数A1; 所述步骤S3中获取纯氮气调节的氧浓度降低速率系数的具体方法如下: S31:将每组鼓入纯氮气后稳定状态下溶解氧传感器测得的氧浓度值减去初始氧浓度值,获得每个稳定状态下的水体氧浓度降低值ΔDO氧; S32:将每个稳定状态下的水体氧浓度降低值ΔDO氧与对应的纯氮气鼓气累计时长进行拟合,获得如下拟合公式: ΔDO氮=B1·t2 式中,ΔDO氮为水体氧浓度降低值;t为纯氮气累计鼓入时长,单位为s; 通过所得拟合公式获得纯氮气调节的氧浓度降低速率系数B1; 所述步骤S4中获取混合气体调节的氧浓度变化系数的具体方法如下: 将每组鼓入混合气体后稳定状态下溶解氧传感器测得的水体氧浓度值DO与对应的混合气体氮氧比例进行拟合,获得如下拟合公式: DO=C2·x2+C1·x+C03 式中,DO为水体氧浓度值,x为混合气体的氮氧比例; 通过所得拟合公式获得混合气体调节的氧浓度变化系数C2、C1和C0; 所述步骤S5具体如下: S51:当目标值大于当前值且两者差值大于50μmol·L-1时,首先使用纯氧气进行调节,鼓气时长由差值代入公式1后计算得到;结束纯氧气鼓气调节后使用混合气体进行调节,混合气体的氮氧比例由目标值代入公式3后计算得到; S52:当目标值与当前值的差值小于50μmol·L-1,直接使用混合气体进行调节,混合气体的氮氧比例由目标值代入公式3后计算得到; S53:当目标值小于当前值且两者差值大于50μmol·L-1时,首先使用纯氮气进行调节,鼓气时长由差值代入公式2后计算得到;结束纯氮气鼓气后使用混合气体进行调节,混合气体的氮氧比例由目标值代入公式3后计算得到。
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