[發明專利]生物安全柜風速測量監控裝置

有效

• 申請號: 201210501868.0
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103852594B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 黃元磊;吳峻;馮金棟
• 申請（專利權）人: 上海力申科學儀器有限公司
• 主分類號: G01P5/10
• 分類號: G01P5/10;G01P5/14
• 代理公司: 上海元一成知識產權代理事務所(普通合伙)31268
• 代理人: 趙青

技術領域

本發明涉及生物安全柜技術領域，具體涉及一種生物安全柜風速測量監控裝置。

背景技術

生物安全柜是防止操作過程中含有危害性或未知生物氣溶膠散逸的空氣凈化安全裝置，該裝置能夠將工作區已被污染的空氣通過專門的過濾通道過濾，避免對人和環境造成危害，是一種安全的微生物專用設備，可應用于生物實驗室、醫療衛生、生物制藥等相關行業，對改善工藝條件，保護操作者的身體健康均有良好效果。

一般的生物安全柜通過離心風機從前窗操作口向內吸入的負壓氣流用以保護人員的安全；經高效過濾器過濾的下降氣流用以保護產品的安全和交叉污染；污染氣流經高效過濾器過濾是為了保護環境不受污染。生物安全柜對前窗流入氣流的流速和柜內下降氣流的流速有嚴格的要求，不能過低也不能過高，否則不能起到保護人員和實驗樣品的作用。按照國家標準生物安全柜都應該配備有風速測量裝置，當測量到流入或者下降風速過低或者過高及時報警。由于熱式原理風速測量電路對微小風速敏感、測量精度較高、無運動部件、抗振動、響應時間短，因此多數情況下生物安全柜采用熱式原理風速測量電路。但缺點是易受外界環境因素影響發生零點漂移和測量誤差。

現有的風速測量電路都只采用一個加熱單元，該加熱單元加熱到高于環境溫度的某一個值，當氣流通過該加熱單元以后產生熱量損耗，通過計算熱量損耗程度來測量氣流的流速。但是單獨的加熱單元容易受到溫度、濕度、壓力、器件老化等效應的綜合影響下而使得測量出的風速偏離實際風速，可能導致當實際風速過低或者過高時未能發出報警信號，用戶可能處于不安全的狀態下。

發明內容

本發明的首要目的就在于克服現有生物安全柜在風速測量上所存在的不足，從而提供一種生物安全柜風速測量監控裝置，該生物安全柜風速測量監控裝置增加了生物安全柜運行時的安全系數，除了在測量風速異常時及時發出報警信號，當監測風速測量電路本身發生測量不準確的情況，主控單元能夠及時通知用戶系統存在安全風險，防止發生未知的危險情況，比如操作人員受到污染氣流的威脅，或者實驗樣品被污染氣流所污染影響實驗結果。

本發明的生物安全柜風速測量監控裝置，包括若干個風速測量單元、主控單元和警報單元，所述主控單元分別與若干個風速測量單元和警報單元電連接。

所述風速測量單元有n個，且n大于等于兩個；由n個風速測量單元組成的模塊陣列同時監測安全柜風速。

所述風速測量單元包括由依次連接的驅動單元、加熱單元和信號處理系統組成，所述主控單元分別與驅動單元和信號處理系統電連接。所述風速測量單元采用熱學原理，通過檢測氣流引起的加熱單元表面溫度變化或者消耗電功率的變化，由King公式Q=（A+B*V^0.5)*Δt計算風速值，其中Q為熱量，A，B為常數，V為風速，Δt為加熱單元溫度與環境溫度之間的溫度差。

所述加熱單元包括熱敏元件，所述熱敏元件為鉑膜或者鉑絲電阻。

所述風速測量單元包括依次連接的差壓信號采集單元、差壓測量單元和壓力信號處理系統，

所述壓力信號處理系統的輸入端和輸出端分別與差壓測量單元和主控單元連接，所述差壓測量單元為壓力敏感元件，所述壓力敏感元件為半導體壓阻壓力傳感器。該差壓測量單元是將氣流流過差壓信號采集單元產生的壓力信號轉變為電信號經過壓力信號處理系統放大處理后由主控單元進行AD采樣后計算。所述風速測量單元為壓差測量原理，其風速測量原理為差壓信號采集單元測得氣流全壓和靜壓，通過其后連接的差壓測量單元和信號處理系統得到其差壓值。根據伯努力方程V＝K√2P／ρ計算，其中V為測量風速(m/s)，K為常數，P為測得的差壓(Pa)，ρ流體密度(kg/m3)。該測量方式在低風速時靈敏度上低于熱式原理的風速測量單元，但優點是能夠測量平均風速，不容易受某個點氣流波動的影響。

當所述風速測量單元損壞或者受到環境影響漂移，主控單元比較風速測量單元的第一信號平均值和第二風速測量單元至第n風速測量單元信號平均值得到差分值與校準值比較的差值在一個時間周期內連續超過閾值，以此判斷當前測量的風速結果不準確，通過警報單元發出報警信號提示使用者；

所述閾值為所述差值50%~150%；

所述校準值為校準時第一信號的平均值減去其余2～n信號的平均值后求得的差分值。

所述信號處理系統包括差值放大電路和濾波電路。

所述主控單元所包含的微控制器是通過外部單獨或者內部集成的AD轉換電路接收每個信號處理系統的信號，同時發出控制信號給驅動單元來產生驅動信號，驅動信號控制加熱單元上的溫度值。