Измерения концентрации кислорода в различных растворах и газах требует масса отраслей промышленности – химическая, нефтехимическая, фармацевтика, пищевая промышленность и др.
Существует довольно много химических способов определить концентрацию кислорода, однако наиболее популярным в этом отношении является метод Винклера. Он подразумевает проведение определенных химических реакций: реакция кислорода с гидроокисью марганца и йодометрическое титрование, благодаря которым представляется возможным определить количества вещества в единице объема. Однако возможны ошибки из-за наличия в воде редокс-активных примесей: наличие двух- и трехвалентного железа, нитритов, сульфидов и органических существ препятствует получению объективных данных. Несмотря на то, что метод Винклера включен в стандартный набор химических методов анализа растворов и разработано множество его модификаций, позволяющих избежать подобных ошибок, в полевых условиях не представляется возможным оперативно его использовать.
С этой целью разработаны специальные приборы - оксиметры, предназначенные для измерения концентрации растворенного кислорода. Принцип действия приборов основан на электрохимическом методе определения концентрации газа. Кислород благодаря диффузии проникает в соответствующий датчик, вызывая на его электродах электрический ток, который определенным образом соотнесен концентрации анализируемого газа. Далее напряжение снимается с нагрузочного резистора и попадает в АЦП, и уже цифровой сигналы поступает на устройство отображения и индикации. Может быть также использован парамагнитный способ пробоотбора – основан на свойстве газообразного кислорода притягиваться к магниту (такой способ является эффективным для измерения концентрации в газах с большим количеством пыли, пара, а также при высоких давлениях и температурах). Существуют также анализаторы, принцип работы которых основан на восстановительном плавлении пробы и анализе продуктов плавления методом инфракрасного поглощения.
На данный момент существует огромное множество модификаций оксиметров: портативные и стационарные, специальные модели для промышленности, лабораторные анализаторы и т.д. Они отличаются диапазоном измерений, порогом чувствительности, допускаемым среднеквадратическим отклонением. Важным параметром является продолжительность анализа, линейность и повторяемость в процентах от диапазона измерений. Большинство существующих оксиметров удобно калибровать. И, что самое важное, анализаторы кислорода имеют механизмы компенсации мешающих элементов (элементов, вступающих в реакцию с кислородом, и препятствующих точной оценке его концентрации в данной субстанции).
Само собой, все оксиметры промышленных модификаций интегрируемы в современные системы автоматизированного управления и человеко-машинный интерфейс. Они способны формировать унифицированные сигналы с дальнейшей их передачей по стандартизированным протоколам к контроллеру и на операторские пульты, а также соединяться с другими устройствами с использованием полевой шины. Простота монтажа, поставка в комплекте универсальных крепежных приспособлений позволяет устанавливать их в практически любом месте и непосредственно у емкости с анализируемым газом или жидкостью. Использование микропроцессорных технологий позволило в промышленных оксиметрах реализовать опции самодиагностики, записи в память результатов измерений, а также мониторинга и анализа процесса.
Применение таких анализаторов существенно повышает эффективность проведения химико-технологических процессов и долговечность работы дорогостоящего оборудования, обеспечивая экономический эффект, несоизмеримо превышающий стоимость приборов.
