[發明專利]一種智能恒流低流量氣體采集檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 201410362301.9
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104165785B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 劉立明;楊樂群
• 申請（專利權）人: 武漢碧海云天科技股份有限公司
• 主分類號: G01N1/24
• 分類號: G01N1/24;G01N33/00;G01N35/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 徐紹新

技術領域

本發明屬于環境監測技術領域，涉及氣體有害成分的采集檢測裝置與方法，具體涉及一種智能恒流低流量氣體采集檢測裝置及方法。

背景技術

低流量個體空氣采樣器是用于采集大氣環境及車間現場中的二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等有害氣體的專用必備儀器，廣泛適用于室內外大氣環境監測、疾病預防、安監、軍事、氣象、科研教學、冶金、化工、鐵路、建材等領域的衛生監測和評價。空氣采樣器測量空氣中有害氣體質量濃度的方法是計重法，其原理是先抽取一定體積的空氣，空氣中的有害成分被采樣瓶中的吸收液吸收，在實驗室分析出吸收液中有害成分的質量，再根據下列公式計算出空氣中有害成分的質量濃度：

ρ=mqt×1000]]>

式中：ρ——氣體的質量濃度,mg/m³；

m——吸收液中有害氣體的質量，mg；

q——采樣流量，L/min；

t——采樣時間，min；

由上式可知，準確測量有害氣體的質量濃度，在于控制好采樣流量(q)和采樣時間(t)，采樣時間控制不存在大的問題，關鍵在于控制采樣流量，采樣流量的波動，必然導致采氣累計體積的誤差，由此導致氣體質量濃度的誤差，為了精確計量累計采氣體積，提出了控制采樣流量、恒流采樣的課題。現有的氣體采樣器大多采用轉子流量計計量瞬時采氣流量，它存在兩個問題：一是在采樣時，當采樣器轉子流量計調定瞬時流量后，采樣器隨采樣時間的增加，由于采樣器的抽氣泵震動頭、氣路阻力的變化，原調定的瞬時流量就會隨之變化，由此帶來了采氣體積的誤差；二是轉子流量計不是電信號輸出，無法實現反饋控制、自動補償修正，即不能構成閉環控制系統。為了保證氣體采樣充分吸收，通常要求低流量采集吸收，這是因為過大流量采氣會導致吸收液吸收采集對象不充分，在低流量閉環控制采氣系統中，如何解決采樣流量低端啟動、低端流量平穩性及采樣負載能力是問題的關鍵。

發明內容

本發明的目的是針對上述缺陷，提供一種智能恒流低流量氣體采集檢測裝置，該裝置解決了氣體采樣低端啟動流量波動大的問題，并且兼顧了流量下限的平穩啟動與流量上限的負載能力，實現了采樣流量的自動閉環控制，提高了采氣體積的準確性。

一種智能恒流低流量氣體采集檢測裝置，包括吸收器、氣體流量傳感器、抽氣泵、以及用于接收、分析、處理氣體流量傳感器產生的信號和控制抽氣泵的中央控制系統和閉環控制電路，所述吸收器的出氣口通過管道與氣體流量傳感器的進氣口連通，所述氣體流量傳感器的出氣口通過管道與抽氣泵的進氣口連通，在吸收器與氣體流量傳感器之間設有用于濾除氣流中波動的尖峰并削減氣流波動幅值的氣路阻尼濾波器，在氣體流量傳感器與抽氣泵之間設有用于緩沖和平穩抽氣泵所產生的抽氣氣流的緩沖氣容。

優選的，所述氣路阻尼濾波器由依次密閉連通的進氣管、氣容管、出氣管組成，所述氣容管的內徑為進氣管或出氣管的內徑的3～5倍，所述氣容管內設有氣體過濾膜，所述氣體過濾膜的孔徑為0.15～0.6μm，厚度為0.3～1.5mm。

優選的，所述氣容管由進氣端氣容管和出氣端氣容管兩部分組成，所述進氣端氣容管和出氣端氣容管之間氣密封連接。

優選的，所述出氣端氣容管的內部設有卡簧，所述氣體過濾膜的邊緣固定在卡簧上，所述氣體過濾膜與出氣端氣容管之間設有密封圈。

優選的，在吸收器與氣路阻尼濾波器之間設有用于分離并吸收水分的氣水分離器。

一種智能恒流低流量氣體采集檢測方法，包括以下步驟：

1)通過中央控制系統啟動抽氣泵，并通過緩沖氣容平穩抽氣泵所產生的抽氣氣流，使密閉的管路內形成負壓；

2)采集的氣體在負壓的作用下進入密閉的管路，首先通過吸收器，氣體中的待測成分被吸收器中的吸收液吸收，然后檢測待測成分的質量；

3)吸收待測成分后的氣體通過氣水分離器分離水分后進入氣路阻尼濾波器，濾除氣流中波動的尖峰并削減氣流波動的幅值；

4)氣體濾波后進入氣體流量傳感器，氣體流量傳感器將檢測到的流量數據反饋到中央控制系統，由中央控制系統對數據進行分析、處理，并根據設定流量的大小對抽氣泵進行調節；

5)氣體通過緩沖氣容和抽氣泵排出；