一、測試目的

水質(zhì)傳感器老化測試旨在通過模擬長期使用或JD環(huán)境條件，評估傳感器的性能衰減規(guī)律，預(yù)測其剩余壽命，并驗(yàn)證設(shè)計(jì)可靠性。核心目標(biāo)包括：

性能退化分析：量化靈敏度、精度、響應(yīng)時(shí)間等參數(shù)隨時(shí)間的變化趨勢。

壽命預(yù)測：通過加速老化試驗(yàn)推算實(shí)際工況下的MTBF（平均無障礙工作時(shí)間）。

可靠性驗(yàn)證：確保傳感器滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如HJ 895-2017水質(zhì)監(jiān)測要求）。

二、老化影響因素

水質(zhì)傳感器老化主要由以下因素驅(qū)動(dòng)：

物理磨損

機(jī)械磨損：水流沖擊、顆粒物摩擦導(dǎo)致電極或光學(xué)窗口損傷。

化學(xué)腐蝕：水中酸、堿、鹽分腐蝕金屬部件（如pH電極）或封裝材料。

生物污染

生物膜形成：微生物在傳感器表面附著，阻礙物質(zhì)交換（如溶解氧傳感器）。

環(huán)境應(yīng)力

溫度波動(dòng)：高溫加速電子元件老化，低溫導(dǎo)致材料脆化。

濕度與鹽霧：高濕度環(huán)境引發(fā)電路短路，鹽霧腐蝕金屬接頭。

電化學(xué)老化

電極鈍化：長期電解反應(yīng)導(dǎo)致敏感材料活性下降（如電導(dǎo)率傳感器）。

三、測試方法與流程

1. 環(huán)境應(yīng)力加速老化測試

高溫高壓測試

條件：溫度梯度（25℃→80℃→120℃），壓力0-10 MPa，持續(xù)48小時(shí)。

評判：靈敏度衰減率≤5%、零點(diǎn)漂移≤0.1 mV為合格。

鹽霧測試

標(biāo)準(zhǔn)：中性鹽霧（NSS）72小時(shí)，評估耐腐蝕性（如海水監(jiān)測傳感器）。

2. 物理壽命測試

循環(huán)水壓測試

參數(shù)：0.3-0.6 MPa水壓循環(huán)10,000次，模擬長期水流沖擊。

檢測項(xiàng)：密封性（泄漏率≤0.1 mL/min）、結(jié)構(gòu)完整性。

振動(dòng)測試

標(biāo)準(zhǔn)：5-2000 Hz隨機(jī)振動(dòng)，加速度50g，持續(xù)2小時(shí)，驗(yàn)證抗震性。

3. 化學(xué)與生物老化模擬

污染物浸泡

試劑：含Cl?（5000 mg/L）、H?S（10 mg/L）的模擬污水，浸泡7天。

評估：表面污染導(dǎo)致的光程衰減（光學(xué)傳感器）或響應(yīng)時(shí)間延長（電化學(xué)傳感器）。

生物膜接種

方法：接種大腸桿菌懸液（10? CFU/mL），培養(yǎng)72小時(shí)，測試生物污染對透光率的影響。

4. 加速壽命模型

模型：高溫（85℃）下測試，推算常溫（25℃）壽命（公式：AF = exp[(Ea/k)(1/T? - 1/T?)]）。

模型：溫度循環(huán)（-40℃~+85℃）測試，預(yù)測焊點(diǎn)疲勞壽命。

四、測試參數(shù)與評估指標(biāo)

參數(shù) 測試標(biāo)準(zhǔn) 允許偏差

靈敏度 初始值±5%以內(nèi) 衰減＞5%需更換

零點(diǎn)漂移 ≤±0.1 mV（pH傳感器） 超標(biāo)需校準(zhǔn)或更換

響應(yīng)時(shí)間（T90） ≤30秒（溶解氧傳感器） 延長＞50%判定失效

重復(fù)性誤差 RSD≤2%（電導(dǎo)率傳感器） 超標(biāo)需排查電路或材料問題

MTBF ≥50,000小時(shí)（工業(yè)級） 低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)需設(shè)計(jì)優(yōu)化

五、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證

環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)

HJ 895-2017：水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備技術(shù)要求，規(guī)定傳感器校準(zhǔn)周期（如COD傳感器每月校準(zhǔn)）。

ISO 9001/14001：質(zhì)量與環(huán)境管理體系，要求傳感器壽命評估納入運(yùn)維流程。

工業(yè)認(rèn)證

CE認(rèn)證：電磁兼容性（EMC）測試，確保傳感器在復(fù)雜電磁環(huán)境下穩(wěn)定工作。

ATEX認(rèn)證：防爆要求，適用于易燃易爆水體環(huán)境（如油氣儲(chǔ)罐監(jiān)測）。

六、典型測試案例

案例1：pH傳感器高溫高壓測試

條件：80℃、10 MPa持續(xù)48小時(shí)。

結(jié)果：靈敏度下降8%，零點(diǎn)漂移超限，判定壽命剩余2年（原設(shè)計(jì)5年）。

案例2：電導(dǎo)率傳感器鹽霧測試

條件：5% NaCl溶液噴霧96小時(shí)。

結(jié)果：電極腐蝕導(dǎo)致測量偏差＞15%，需改進(jìn)封裝材料（如改用PTFE涂層）。

七、延長壽命的優(yōu)化策略

材料優(yōu)化

耐腐蝕涂層：采用TiN或類金剛石（DLC）涂層，耐酸堿性能提升3倍。

生物抗性材料：使用聚四氟乙烯（PTFE）或陶瓷材質(zhì)，抑制生物膜附著。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)

自清潔功能：集成超聲波清洗或紫外殺菌模塊，減少污染物堆積。

冗余設(shè)計(jì)：雙電極/雙光源結(jié)構(gòu)，單點(diǎn)失效時(shí)仍可維持工作。

智能維護(hù)策略

預(yù)測性維護(hù)：基于AI算法分析歷史數(shù)據(jù)，提前預(yù)警老化趨勢。

自校準(zhǔn)系統(tǒng)：內(nèi)置參比電極或標(biāo)準(zhǔn)溶液艙，實(shí)現(xiàn)定期自動(dòng)校準(zhǔn)。

八、測試設(shè)備與工具

設(shè)備類型 功能 典型型號

高溫高壓老化箱 模擬JD溫度與壓力環(huán)境

鹽霧試驗(yàn)箱 評估耐腐蝕性 （循環(huán)鹽霧）

振動(dòng)臺(tái) 測試抗震性能 

電化學(xué)工作站 分析傳感器電化學(xué)特性 

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 實(shí)時(shí)記錄傳感器輸出 

九、實(shí)施注意事項(xiàng)

樣品預(yù)處理

測試前需進(jìn)行24小時(shí)穩(wěn)定化處理，消除初始狀態(tài)差異。

環(huán)境控制

溫度波動(dòng)≤±0.5℃，濕度控制≤±2% RH，確保測試可重復(fù)性。

數(shù)據(jù)校準(zhǔn)

使用NIST可追溯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（如pH緩沖液）校準(zhǔn)儀器。

安全防護(hù)

高壓測試時(shí)佩戴絕緣手套，鹽霧測試后及時(shí)清理腐蝕性殘留。

GNST-207型COD傳感器

一、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

HJ/T 191-2005 《紫外 UV 吸收水質(zhì)自動(dòng)在線監(jiān)測儀技術(shù)要求》 

二、設(shè)備性能要求

1．測量原理：UV254

2．COD/TOC測量范圍：0-200mng/L equiv.KHP

3．分辨率：0.01mg/L equiv.KHP

4．精度：+5% equiv.KHP

5．溫度測量范圍：0...60°C

6．供電：DC12V, DC24V

7．輸出：RS485 (MODBUS)

8．靈敏度：量程的士0.05%

9．自動(dòng)清潔：內(nèi)置機(jī)械清潔刷（可調(diào)節(jié)清潔時(shí)間）

10．殼體材質(zhì)：不銹鋼

11．連接螺紋：G3/4螺紋

12．信號線長度：5m (可定制)

13．校準(zhǔn)方法：零點(diǎn)標(biāo)定、高點(diǎn)標(biāo)定

14．耐壓范圍：0...4bar

15．防護(hù)等級：IP68

三、功能要求：

16．數(shù)字傳感器，直接輸出Rs-485數(shù)字信號,支持MODBUS/RTU

17．雙光路測量； 254nm和550nm補(bǔ)償光源，消除濁度和色度影響

18．進(jìn)口UV254 LED冷光源，壽命長、漂移小；濾光片設(shè)計(jì)，干擾小，穩(wěn)定

19．可測量COD、TOC、濁度及溫度等參數(shù)，無需化學(xué)試劑和樣品消解處理

20．體積小巧，內(nèi)部集成自動(dòng)清潔刷，有效防止生物附著；

21．表面進(jìn)行防腐鈍化處理

22．傳感器功耗低，內(nèi)部電路抗干擾設(shè)計(jì)