CN104483182A - 一种采样气体湿度控制方法及装置 - Google Patents

一种采样气体湿度控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采样气体湿度控制方法及装置，包括气体通道，安装在进气口端的湿度传感器，气体通道外侧的加热装置及保温装置，安装在进气口端、气体通道、出气口端相应部位的第一、第二、第三温度传感器；监测过程中，待监测气体通过气体通道过程中，湿度传感器测量气体通道进气口端的气体湿度，当进气口端的气体湿度大于设定气体湿度上限时，加热装置获得加热触发信号自动进行加热，第一、第二、第三温度传感器实时进行温度（T1，T2，T3）检测并将检测温度（T1，T2，T3）回传至控制系统，通过预先设定的规则进行加热启动和加热停止操作；本发明本发明提供的采样气体湿度控制方法及装置，通过设定判断条件，可以对湿度进行精确控制，并能对加热温度的范围和湿度进行定量控制，从而对采样气体湿度进行精确的控制，以保证检测结果高精确性。

Description

一种采样气体湿度控制方法及装置
技术领域
本发明涉及检测仪器领域，具体来说，涉及一种采样气体湿度控制方法及装置。
背景技术
在颗粒物及气体监测中，比如PM2.5，SO2，NOX，CO，O3等，待测气体中水分会对测试结果产生影响，水分子在管道中如果产生结露现象，会使测试结果偏差较大，因此需要对气体湿度进行控制，使其不要结露。通常的做法是采用对一段管道底部一端进行加热，利用管道的热传递将热量传递到管道中部和顶端，这种情况受加热管导热效率的影响以至于热量还未传递到管道中部位置处，热量即散失完全，不足以对气体中的水分进行去除；还有一种做法即是简单的在管道缠绕伴热带对其加热，这种做法的缺点是无法对湿度进行精确控制，加热温度过高时会使一些半挥发性物质损失，并且高温下可能发生化学反应，造成气体成分发生变化，同时对加热温度的范围和湿度在何种范围下进行加热也缺乏定量控制，易造成结果的偏差。
发明内容
有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个。本发明提供了一种采样气体湿度控制方法及装置，包括：
气体通道、湿度传感器、加热装置、保温装置以及第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器；所述气体通道为具有良好热量传导效率金属合金或其他复合材料线性截面均匀的管道，所述湿度传感器安装在所述气体通道的进气口端，监测所通气路的待测气体的湿度，所述第一温度传感器安装在所述气体通道的进气口端，第二温度传感器安装在所述气体通道线性长度中部，第三温度传感器安装于所述气体通道的出气口端。所述加热装置为包裹在所述气体通道外部且与气体通道贴合紧密的扁平结构；所述的保温装置为包裹在加热装置外部防止热量散失的绝缘隔热保温材料组成的保温装置；
监测过程中，待监测气体通过所述气体通道过程中，所述湿度传感器测量气体通道进气口端的气体湿度（RH），当所述进气口端的气体湿度（RH）大于设定气体湿度上限（RH上限）时，所述加热装置获得加热触发信号自动进行加热，所述第一、第二、第三温度传感器实时进行温度（T1，T2，T3）检测并将检测温度（T1，T2，T3）回传至控制系统，
当满足以下条件时，所述加热装置获得停止触发信号自动停止加热，
（1）：加热温度T2高于温度设定上限（T上限）时
（2）：T3-T1>5℃时
根据本发明背景技术中对现有技术所述，现有做法的缺点是加热效率较低、无法对湿度进行精确控制，加热温度过高时会使一些半挥发性物质损失，并且高温下可能发生化学反应，造成气体成分发生变化，同时对加热温度的范围和湿度在何种范围下进行加热也缺乏定量控制，易造成结果的偏差；而本发明提供的采样气体湿度控制方法及装置，通过设定判断条件，可以对湿度进行精确控制，并能对加热温度的范围和湿度进行定量控制，从而对采样气体湿度进行精确的控制，以保证检测结果高精确性。
另外，根据本发明公开的采样气体湿度控制方法及装置还具有如下附加技术特征：
进一步地，所述加热装置为电阻式加热装置，通过开关触发开启和关闭加热状态。
控制单元可以根据对设定条件的判断来对开关进行触发开启或关闭来控制所述加热装置的加热状态。
进一步地，所述加热装置与所述气体通道紧密完全接触，且二者接触面涂有导热硅脂。
所述加热装置与所述气体通道进行紧密完全接触，尽可能大面积接触，其间不存在不接触区域或点，同时，所述加热装置与所述气体通道还尽可能避免不均匀包裹现象，即某些区域具有层叠或多层包裹，而某些区域则单层或少层包裹，以保证两者的传递热量的效率和信号传递的准确性。
进一步地，所述加热装置对所述气体管道通过两者接触区域进行整体加热。
所述加热装置通过所述加热装置和所述气体管道的紧密接触区域进行整体加热，而非分段加热或点加热，如此可以保证对所述气体管道内的气体加热更加均匀。
进一步地，所述气体通道为具有良好热量传导效率材料制成的管道，如具有良好热量传导效率金属合金或其他复合材料。
进一步地，所述气体通道为横截面形状一致的管道，横截面形状一致可以保证在附着或缠绕加热装置时更加简便和快捷。
进一步地，所述气体通道的线性截面为规则性截面或不规则截面，可以是圆形、方形、其他规则多边形等截面，也可以是不规则截面，此可以根据使用的场合进行特殊设计。
进一步地，所述气体通道的中空管道横截面面积的范围为1cm2≤S≤80cm2。
而管截面的选定则可以保证气体能够整体加热的效果和均匀性都达到最佳状态。
进一步地，采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述气体通道为直通管道或弯曲管道，不局限于直线形状，如是弧形或其他不规则曲线形外观。
进一步地，所述气体流速在1-20L/min之间，所述气体通道长度在1米至10米之间。
进一步地，所述气体湿度上限（RH上限）是35%。
进一步地，所述温度设定上限（T上限）为60-80摄氏度。
根据气体状态的不同，温度设定上限会有所不同，当温度超过设定上限时，采样气体中的水分子有可能会和其中的待测物质发生反应，同时也会使一些半挥发性物质损失，造成最终测量结果的误差。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例整体示意图；
图2为图1中A的放大示意图；
图3为气体管道的横截面示意图；
其中，1气体通道，2进气口端，3出气口端，4湿度传感器，51第一温度传感器，52第二温度传感器，53第三温度传感器，A为局部剖面待放大区域，6加热装置，7保温装置，S横截面积。
具体实施方式
下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面将参照附图来描述本发明的采样气体湿度控制方法及装置，其中图1是本发明一个实施例整体示意图；图2为图1中A的放大示意图；图3为气体管道的横截面示意图，图1中的箭头标示为气体流向指示标示。
根据本发明的实施例，如图1所示，本发明提供的采样气体湿度控制方法及装置，包括：
气体通道1、湿度传感器4、加热装置6、保温装置7以及第一温度传感器51、第二温度传感器52、第三温度传感器53，所述气体通道1为具有良好热量传导效率金属合金或其他复合材料线性截面均匀的管道，所述湿度传感器4安装在所述气体通道的进气口端2，监测所通气路的待测气体的湿度，所述第一温度传感器51安装在所述气体通道1的进气口端2，第二温度传感器52安装在所述气体通道1线性长度中部，第三温度传感器53安装于所述气体通道1的出气口端3。所述加热装置6为包裹在所述气体通道1外部且与气体通道1贴合紧密的扁平结构；所述的保温装置7为包裹在加热装置6外部防止热量散失的绝缘隔热保温材料组成的保温装置；
监测过程中，待监测气体通过所述气体通道1过程中，所述湿度传感器4测量气体通道进气口端2的气体湿度（RH），当所述进气口端2的气体湿度（RH）大于设定气体湿度上限（RH上限）时，所述加热装置6获得加热触发信号自动进行加热，所述第一、第二、第三温度传感器（51、52、53）实时进行温度（T1，T2，T3）检测并将检测温度（T1，T2，T3）回传至控制系统，
当满足以下条件时，所述加热装置6获得停止触发信号自动停止加热，
（1）：加热温度T2高于温度设定上限（T上限）时
（2）：T3-T1>5℃时。
同时在所述加热装置6和所述保温装置外部还具有支撑层，如图1、2所示。
根据本发明的一些实施例，所述加热装置6为电阻式加热装置，通过开关触发开启和关闭加热状态。
所述电阻式加热装置通过缠绕、附着等方式对一段距离长度的管道进行加热的功能。
根据本发明的一些实施例，所述加热装置6与所述的气体通道1紧密完全接触，且二者接触面涂有导热硅脂。
根据本发明的一些实施例，所述加热装置6对所述气体管道1通过两者紧密贴合接触区域进行整体加热。
根据本发明的一些实施例，所述气体通道1为具有良好热量传导效率金属合金或其他复合材料的管道。
根据本发明的一些实施例，所述气体通道1为线性截面均匀的管道，即横截面形状保持一致。
根据本发明的一些实施例，所述气体通道1的线性截面为规则性截面或不规则截面，可以是圆形、方形、其他规则多边形等截面，也可以是不规则截面，此可以根据使用的场合进行特殊设计。
根据本发明的一个实施例，所述气体通道1为圆形，如图1、3所示。
根据本发明的一些实施例，所述气体通道1的中空管道横截面面积S的范围为1cm2≤S≤80cm2，如图3中网格阴影所示。
根据本发明的一些实施例，所述气体通道为直通管道或弯曲管道，不局限于直线形状，如是弧形或其他不规则曲线形外观。
根据本发明的一个实施例，所述气体通道1为直管通道，如图1所示。
根据本发明的一些实施例，所述气体流速在1-20L/min之间，所述气体通道长度在1米至10米之间。
根据本发明的实施例，所述气体湿度上限（RH上限）是35%。
根据本发明的一些实施例，所述温度设定上限（T上限）为60-80摄氏度。
根据本发明的一些实施例，所述保温装置为包裹在加热装置外部防止热量散失的绝缘隔热保温材料。
尽管参照本发明的多个示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，包括：
气体通道、湿度传感器、加热装置、保温装置以及第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器；所述气体通道为具有良好热量传导效率的金属合金或其他复合材料线性截面均匀的管道，所述湿度传感器安装在所述气体通道的进气口端，监测所通气路的待测气体的湿度，所述第一温度传感器安装在所述气体通道的进气口端，第二温度传感器安装在所述气体通道线性长度中部，第三温度传感器安装于所述气体通道的出气口端；所述加热装置为包裹在所述气体通道外部且与气体通道贴合紧密的扁平结构；所述的保温装置为包裹在加热装置外部防止热量散失的绝缘隔热保温材料组成的保温装置；
监测过程中，待监测气体通过所述气体通道过程中，所述湿度传感器测量气体通道进气口端的气体湿度（RH），当所述进气口端的气体湿度（RH）大于设定气体湿度上限（RH上限）时，所述加热装置获得加热触发信号自动进行加热，所述第一、第二、第三温度传感器实时进行温度（T1，T2，T3）检测并将检测温度（T1，T2，T3）回传至控制系统，
当满足以下条件时，所述加热装置获得停止触发信号自动停止加热，
(1)：加热温度T2高于温度设定上限（T上限）时；
(2)：T3-T1>5℃时。
2.根据权利要求1所述的采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述加热装置为电阻式加热装置，通过开关触发开启和关闭加热状态。
3.根据权利要求1所述的采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述加热装置与所述气体通道紧密完全接触，且二者接触面涂有导热硅脂。
4.根据权利要求1所述的采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述加热装置对所述气体管道通过两者紧密贴合接触区域进行整体加热。
5.根据权利要求1所述的采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述气体通道为具有良好热量传导效率材料制成的管道。
6.根据权利要求1所述的采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述气体通道为横截面形状一致的管道。
7.根据权利要求1所述的采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述气体通道的横截面形状为规则性截面或不规则截面。
8.根据权利要求1所述的采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述气体通道的中空管道横截面面积的范围为1cm2≤S≤80cm2。
9.根据权利要求1所述的采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述气体通道为直通管道或弯曲管道。
10.根据权利要求1所述的采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述气体流速在1-20L/min之间，所述气体通道长度在1米至10米之间。
11.根据权利要求1所述的采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述气体湿度上限（RH上限）是35%。
12.根据权利要求1所述的采样气体湿度控制方法及装置，其特征在于，所述温度设定上限（T上限）为60-80摄氏度。
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