[發明專利]一種濃度計算方法

在審

• 申請號: 202010300569.5
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111595910A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 蘭玉岐;李山峰;蘇韜;李星;楊申音;耿亞璋;趙珊珊;李強
• 申請（專利權）人: 北京航天試驗技術研究所
• 主分類號: G01N27/18
• 分類號: G01N27/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

本發明涉及一種濃度計算方法，屬于氣體濃度傳感與測控儀器技術領域；步驟一、測量環境溫度數據和空氣中氫氣濃度數據；步驟二、將氫氣濃度數據和環境溫度數據轉換成電壓信號，濾波，將濾波后的氫氣濃度電壓信號和環境溫度電壓信號發送至單片機；步驟三、測量不同濃度比例的混合氣體中，氫氣濃度隨溫度變化的數據；步驟四、擬合溫度補償系數；并將溫度補償系數發送至單片機；步驟五、根據擬合溫度補償系數，顯示氫氣濃度流信號對應的氫氣濃度百分比；顯示環境溫度電流信號對應的溫度值；本發明測量范圍廣，最高檢測濃度可達100％；具有“廣譜”性；靈敏度高，響應時間短；穩定性和可靠性高；結構簡單且易于維護。

技術領域

本發明屬于氣體濃度傳感與測控儀器技術領域，涉及一種濃度計算方法。

背景技術

氣體濃度傳感器廣泛用于各行各業，大部分氣體報警器都是采用電化學傳感器，但傳統電化學傳感器通常存在感應器檢測范圍小、待測氣體交叉影響和傳感器的零點漂移問題。其他分析設備如半導體氣敏傳感器，靈敏度雖然較高，但穩定性差，工作溫度大部分在300℃以上，需要加熱裝置，一般只能用做報警器。相對而言，熱導傳感器可靠性高、裝置簡單，但是也存在需要恒溫檢測來以減少輻射熱耗散造成的誤差的問題。因此，當前市場中的氣體濃度傳感器普遍存在以下問題：

(1)環境適應性差，需要恒溫或加熱裝置

(2)檢測氣體單一，且待測氣體交叉影響

(3)測量濃度范圍小，且響應速度過慢，一般超過20秒。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種濃度計算方法，測量范圍廣，最高檢測濃度可達100％；具有“廣譜”性；靈敏度高，響應時間短；穩定性和可靠性高；結構簡單且易于維護。

本發明解決技術的方案是：

一種濃度計算方法，包括如下步驟：

步驟一、在室外待測環境的地面上潑灑液氫，液氫揮發成氫氣，將濃度傳感器放置在室外待測環境中，測量環境溫度數據和空氣中氫氣濃度數據；

步驟二、濃度傳感器通過惠斯通電橋將氫氣濃度數據轉化為電壓信號；將環境溫度數據轉換成電壓信號；并對氫氣濃度電壓信號進行濾波處理；對環境溫度電壓信號進行濾波處理；將濾波后的氫氣濃度電壓信號和環境溫度電壓信號發送至單片機；

步驟三、測量不同濃度比例的混合氣體中，氫氣濃度隨溫度變化的數據；

步驟四、根據氫氣濃度隨溫度變化的數據，擬合溫度補償系數；并將溫度補償系數發送至單片機；

步驟五；單片機將氫氣濃度電壓信號和環境溫度電壓信號均轉化成電流信號，進行顯示；并根據擬合溫度補償系數，顯示氫氣濃度流信號對應的氫氣濃度百分比；根據擬合溫度補償系數，顯示環境溫度電流信號對應的溫度值。

在上述的一種濃度計算方法，所述步驟一中，潑灑液氫量為0.5-2m³；室外溫度為-20℃至50℃。

在上述的一種濃度計算方法，所述步驟三中，測量氫氣濃度與環境溫度的線性數據關系的具體方法為：

S1、準備10種不同濃度比例的氫氣與惰性氣體混合氣體；

S2、將其中一種濃度的混合氣體分別填充入測試容器中，并改變測試容器的溫度；

S3、重復步驟二10次，獲得每種濃度比例混合氣體中氫氣濃度隨溫度變化的數據。

在上述的一種濃度計算方法，所述步驟三中S1中，氫氣的濃度分別為0％、1％、2％、4％、7％、10.1％、25.1％、50.1％、75.1％和100％。