Концентрация кислорода в гелии, особенности измерения

Постановка задачи: При испытаниях барокамеры на которой установлены стационарные газосигнализаторы «Комета-М» с сенсорами кислорода (О2) и углерода диоксида (СО2) наблюдалось завышение показаний по кислороду (устное сообщения с испытаний катера).
Сообщение от потребителя следующее:
{Работа ведется по ПВС ВМФ-2002 часть 3. Проверка возможности создания в барокамере кислородно-азотно-гелиевой среды (п.п. 4.3.1.24.Программы).
Для создания в барокамере КАГС давление повышают воздухом, а затем гелием. Расчет избыточного давления газовой среды в отсеке для приготовления КАГС с необходимой концентрацией производится по формуле:
Р изб. возд. = Р абс. х К – 1,0 (кгс/см2);
где Р абс. = 11 – расчетное абсолютное давление в барокамере, кгс/см2;
К – коэффициент. К = 0,5 - при создании 10 % КАГС, К = 0,33 – при создании 7 % КАГС;
1 – атмосферное давление, кгс/см2.
Время приготовления КАГС должно составлять не более 30 мин.
Результаты проверки считаются положительными, если обеспечивается подача гелия в барокамеру и создание КАГС необходимого состава.
(По результатам расчета для создания в барокамере 7% КАГС, изначально подняли в ней давление воздухом до 23 метров (2,3 кгс/см2), далее до 100 метров (10 кгс/см2) поднимали давление гелием). «Комета-М» после подъёма давления до 100 м показал правильное значение 7,1 %, затем через 1-2 мин показания стали расти, и остановились около. 12,1-12,2%.
Аналогично - подъём давления от атмосферного в отсеке до 10 м. в. ст ГЕЛИЕМ даёт нам 10% смесь - показания через 1 мин "уехали" до 15%.}
________________________________________________________

Методика проведения испытаний:
Сенсоры были установлены в двух газосигнализаторах «Комета-М» в штатной схеме. Буферная камера (емкость) продувалась атмосферным воздухом. Гелий в буферную камеру подавался через генератор газовых смесей Микрогаз-Ф, с возможностью электронной регулировки расхода. Гелий поступал в буферную камеру, где перемешивался с воздухом, причем концентрация падала по экспоненциальному закону. Значение концентрации получали расчетным способом. С буферной камеры газовая смесь поступала через тройник на два прибора одновременно. Проверили также проверку и при последовательном подключении приборов для проверки задержки в показаниях сенсоров. Дренаж осуществлялся на улицу. Скорость потока гелия – сначала 300, а затем 100 см3/ мин, объем буферной емкости 1675см3. Исходное содержание кислорода в воздухе - 20,9 % об. Запись результатов производили на сменную ММС карточку с последующим чтением на ПК. Обработка данных в программе «ORIGN» версия 8. На азоте проверили сенсоры при тех же условиях проведения эксперимента. (Расход 100 см3/мин).

Проверяемые предположения:
1. Отклонение от линейной характеристики выходного сигнала электрохимического сенсора кислорода в присутствии гелия возможны, если гелий влияет на диффузию газов через газоразделительную мембрану сенсора.

ля проверки этого предположения надо получить:
-линейность или нелинейность характеристики на всем диапазоне измерения в присутствии гелия и азота, раздельно для гелия и азота;
-влияние скорости перехода смеси с азота на гелий (динамические характеристики сенсора);
-влияние других газов при идентичных условиях эксперимента;
- особенности поведения сенсоров разных производителей в идентичных условиях работы и испытаний.

Выводы и рекомендации:
1. Электрохимические сенсоры можно использовать в газоанализаторах на барокамерах при контроле гелий-воздушных смесей.
2. Заменить в приборах «Комета-М» сенсоры Модель «О2А3» производства Alphasense на сенсоры «Оксик-3» производства Оксоний.
3. Проводить автокалибровку сенсоров перед каждой работой (по воздуху атмосферному).
4. Ставить в приборах сдвоенные каналы измерения по кислороду (два сенсора).
5. При испытания в барокамере, обеспечить равномерный состав газа в отсеках путем принудительного перемешивания.
6. Рекомендуется обеспечить равномерность давления и расхода и температуры на выходе из барокамеры за счет редуктора и к нему дополнительно дросселя.
7. Обеспечить визуальный контроль расхода газа через газоанализатор, например механическим ротаметром.