CN107153106A - 一种动态稀释气体校准器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态稀释气体校准器，包括多个标准气源、稀释气源、臭氧发生器、光度计和配气装置，标准气源与配气装置之间的管道上还依次连接有第一压力传感器和第一质量流量控制器；第二稀释气源接口通过管道连通臭氧发生器，臭氧发生器的出气口通过管道连接配气装置，臭氧发生器和配气装置之间的管道上依次连接有光度计、流量计和泵的进气口，泵的出气口通过三通阀一端连接配气装置，一端连接排空管，配气装置的出气口连接标气输出总管，标气输出总管连接气体分析仪。本发明所提供的动态稀释气体校准器，能够自动配置不同种类不同浓度，且标准气体的精度高，稳定性好的标准气体，从而使气体分析仪校准工作变得容易，操作简单的优点。

Description

一种动态稀释气体校准器

技术领域

本发明属于气体分析仪校准检定技术领域，具体涉及一种动态稀释气体校准器。

背景技术

随着经济与科学技术的快速发展，各类气体分析仪已广泛应用于科学研究、大气环境监测、劳动保护、化工产品生产过程控制等领域。对各类气体分析仪进行校准或检定，确保其测量值的准确性和稳定性，成为技术监督部门义不容辞的职责。对气体分析仪进行检测时，标准气体的正确使用时校准或检定的关键。

而随着气体分析技术的发展，气体分析仪所能分析的气体种类越来越多，气体分析仪的量程也越来越宽，计量工作人员在进行校准或检定时，往往需要准备多种标准气体，每种标准气体还需要有多个浓度值，这就造成大量的浪费，不经济。另外，在配制静态的标准气体过程中,很难得到一个准确的标称值，这些都给气体分析仪的校准检定工作带来一定的困难，在对多组分气体分析仪或气体监测系统进行校准时，这种情况尤其严重。

另外，随着气体分析仪技术的进步和精密度的提高，在对气体分析仪进行校准时，通常需要校准多个浓度点，以满足气体分析仪内部拟合曲线的需要，同时，复合气体分析仪的大量使用，需要多种标准气体混合进行标定。

目前，计量部门需要采购大量的不同浓度、不同种类的标准气体，以满足气体分析仪校准工作的需要，使得气体分析仪的校准成本大大提高，也易造成浪费。为此，国内有关单位相继研发成功了的标准气体稀释装置及多组分动态配气系统，但前者仅能对一种标准体进行稀释，且自动化程度不高，输出气体流量范围不大，往往需要配套设备来进行流量控制。后者可同时配制最多四种标准气体的混合气，且输出流量可控，但还不足于满足更多组分复合气体分析仪的检定和校准工作，且该装置仅限于配制标准气体，不具有数据处理、生成报告等功能。

且在我国空气质量自动监测系统建设发展到一定时期，质量保证和质量控制工作中存在的问题将显现出来，影响并制约着我国空气自动监测整体水平的发展和提高。在质量保证和控制中最核心的仪器设备就是动态气体校准仪，该仪器具有比值追踪和稀释倍数法校准功能，目前的进口动态气体校准仪设计为两个质量流量计，一个是0-10L用于计量零空气流量的质量流量计，另一个是0-100ml用于计量标准气流量的质量流量计，各种监测仪的标准气依次通过两个流量计后稀释校准。该设备目前我国主要依赖进口，而进口设备设计理念几十年并不发展，已很难适应我国幅员辽阔，监测仪器总量巨大的国情现状，导致在使用现行的校准设备校准时，花费时间长，气体消耗大，不同标准气反复混用一个气路造成污染和腐蚀，操作不便。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种能够自动配置不同种类不同浓度，且标准气体的精度高，稳定性好的标准气体，从而使气体分析仪校准工作变得容易，操作简单的动态稀释气体校准器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种动态稀释气体校准器，包括多个标准气源、稀释气源、臭氧发生器、光度计和配气装置，多个所述标准气源的出口均设置有第一阀门，且所述标准气源通过管道连通配气装置，所述标准气源与配气装置之间的管道上还依次连接有第一压力传感器和第一质量流量控制器；所述稀释气源的出气口设置有第二阀门，且稀释气源的出气端连接有第一稀释气源接口和第二稀释气源接口，所述第一稀释气源接口通过管道连通配气装置，所述第一稀释气源接口与配气装置之间的管道上还依次连接有第二压力传感器和第二质量流量控制器，所述第二稀释气源接口通过管道连通臭氧发生器，所述第二稀释气源接口与所述臭氧发生器之间的管道上依次连接有第三阀门、第三压力传感器，所述臭氧发生器的出气口通过管道连接配气装置，所述臭氧发生器和配气装置之间的管道上依次连接有光度计、流量计和三通阀，所述三通阀的一端连接泵的进气口，所述泵的出气口连接排空装置，所述三通阀另一端连接配气装置，所述配气装置的出气口连接标气输出总管，所述标气输出总管连接气体分析仪。

优选地，其中所述配气装置包括单片机控制器，所述第一阀门、第一压力感应器、第一质量流量控制器、第二阀门、第二压力感应器、第二质量流量控制器、第三阀门、第三压力感应器、臭氧发生器、光度计、流量计、三通阀和泵均与所述单片机控制器电连接。

优选地，其中所述单片机控制器包括触屏显示模块、开关模块、存储模块、电源模块、通讯模块以及多通道A/D转换模块，所述触屏显示模块、开关模块、存储模块、电源模块、通讯模块以及多通道A/D转换模块均与所述单片机控制器电连接。

优选地，其中所述通讯模块为无线通讯模块，所述无线通讯模块连接有云监控平台，所述云监控平台连接用户通讯终端。

优选地，其中所述无线通讯模块为蓝牙模块、wifi模块、ZigBee或2G/3G/4G模块中的一种。

优选地，其中所述用户通讯终端为PC机、安卓手机、苹果手机、平板或笔记本电脑中的一种。

优选地，其中所述单片机控制单元还包括报警模块，所述报警模块为蜂鸣器和发光管组成的声光报警模块，所述报警模块与所述单片机控制单元电连接。

优选地，其中所述稀释气源的进气口还设置有预处理系统，所述预处理系统包括依次连接的疏水过滤器、取样泵、控制阀、稳流阀和进样流量计，所述疏水过滤器连接有蠕动泵。

优选地，其中所述标准气源为不同种类的标准气体，且标准气源的数量为4～8个。

另一方面，本发明还提供一种气体分析仪，包括如前所述的动态稀释气体校准器。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明所提供的动态稀释气体校准器，通过在标准气源和稀释气源与配气装置之间设置质量流量控制器，能够精确控制标气和稀释气(零气)的流量配比，产生ppb-ppm级的标气；臭氧发生器可产生100ppb-6ppm的臭氧标气，且采用光度计对臭氧发生器产生的臭氧量和输出的臭氧量进行实时监督和控制，使得输出的臭氧标气的精度好，稳定性高；具体使用时，其可用于环境空气分析仪和污染监测分析仪的校准，使用户配制的气体浓度系列具有很宽的范围，且该较准器可以连接4个以上外部标准气源钢瓶(8个可选)，对这些带有稀释气源的标准气，按次序进行精确稀释。

附图说明

图1为本发明所提供的动态稀释气体校准器的主体结构示意图；

图2为本发明所提供的动态稀释气体校准器中一个优选实施例中预处理系统的结构示意图；

图3为本发明所提供的动态稀释气体校准器的工作原理图。

其中：1、标准气源；11、第一阀门；12、第一压力传感器；13、第一质量流量控制器；2、稀释气源；21、第二阀门；22、第二压力传感器；23、第二质量流量控制器；24、第三阀门；25、第三压力传感器；3、臭氧发生器；31、光度计；32、流量计；33、泵；34、三通阀；35、排空装置；4、配气装置；41、单片机控制器；411、触屏显示模块；412、开关模块；413、存储模块；414、电源模块；415、报警模块；416、通讯模块；417、云监控平台；418、用户通讯模块；5、标气输出总管；51、排空管；52、标准气管；61、疏水过滤器；62、取样泵；63、控制阀；64、稳流阀；65、进样流量计；66、蠕动泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

实施例1

如图1所示，一种动态稀释气体校准器，包括多个标准气源1、稀释气源2、臭氧发生器3、光度计31和配气装置4，所述标准气源1为气体分析仪标准提供校准用的不同种类的标准气体(简称标气)，所述稀释气源2为气体分析仪标准提供校准用的稀释气体(简称零气)，多个标准气源1的出口均设置有第一阀门11，第一阀门11分别控制标准气源1的开关，且标准气源通过管道连通配气装置4，标准气源1与配气装置4之间的管道上还依次连接有第一压力传感器12和第一质量流量控制器13，具体使用时，通过控制第一阀门11控制标准气源1的开关或者闭合，然后通过第一压力传感器12和第一质量流量控制器13对标准气源1到配气装置4中的标气的压力、流量进行精准的控制，为提供精度高，稳定性好的标气提供技术支持；稀释气源2的出气口设置有第二阀门21，第二阀门21控制稀释气源的开关，且稀释气源2的出气端连接有第一稀释气源接口和第二稀释气源接口，第一稀释气源接口连接第一稀释气源，的人稀释气源接口连接第二稀释气源，第一稀释气源接口通过管道连通配气装置4，第一稀释气源接口与配气装置4之间的管道上还依次连接有第二压力传感器22和第二质量流量控制器23，具体使用时，通过控制第二阀门21控制稀释气源2的开关或者闭合，然后通过第二压力传感器22和第二质量流量控制器23对第一稀释气源2到配气装置中的标气的压力、流量进行精准的控制，为提供精度高，稳定性好的标气提供技术支持；第二稀释气源通过管道连通臭氧发生器3，第二稀释气源接口与臭氧发生器3之间的管道上依次连接有第三阀门24、第三压力传感器25，第三阀门24的设置用于控制第二稀释气源进入臭氧发生器3的开关，通过第三压力传感器25对进入臭氧发生器3的第二稀释气源的压力进行调节；臭氧发生器3的出气口通过管道连接配气装置4，臭氧发生器3和配气装置4之间的管道上依次连接有光度计31、流量计32和三通阀34，该三通阀34的一端连接泵33的进气口，所述泵33的出气口连接排空装置35，该三通阀的另一端连接配气装置4，具体使用时，通过光度计31实时监测臭氧发生器3产生臭氧的量和输出的臭氧量，同时通过流量计32控制输出光度计31的臭氧的量，泵33的设置用于抽取光度计测量室内的气体，保证测量的正常进行，配气装置4的出气口连接标气输出总管5，该标气输出总管5包括排空管51和标准气管52，标气输出总管5中的标准气管52连接气体分析仪，各个管道输送过来的标准气源和(或)稀释气源在配气装置4的完成配合后，通过标气输出总管5中的标准气管52输送至气体分析仪使用

优选地，在本实施例的一个优选技术方案中，其中所述标准气源为不同种类的标准气体，且标准气源的数量为4～8个，节约了成本，简便了检测流程。

实施例2

如图3所示，本实施例在实施例1的基础上，在配气装置4还设置有单片机控制器41，所述单片机控制器41包括触屏显示模块411、开关模块412、存储模块413、电源模块414、通讯模块416以及多通道A/D转换模块，所述触屏显示模块411、开关模块412、存储模块413、电源模块414、通讯模块416以及多通道A/D转换模块均与所述单片机控制器41电连接，其中触屏显示模块411为配气装置4提供触屏输入及显示输出，开关模块412控制配气装置4的启闭，存储模块413存储各种信息，电源模块414为单片机控制器41提供电源，通讯模块416收发信号，多通道A/D转换模块将质量流量控制器的质量流量信号转换为电压电流信号；第一阀门11、第一压力感应器12、第一质量流量控制器13、第二阀门21、第二压力感应器22、第二质量流量控制器23、第三阀门24、第三压力感应器25、臭氧发生器3、光度计31、流量计32、三通阀34和泵33均与所述单片机控制器41电连接，单片机控制器41的设置实现了校准器对第一阀门11、第一压力感应器12、第一质量流量控制器13、第二阀门21、第二压力感应器22、第二质量流量控制器23、第三阀门24、第三压力感应器25、臭氧发生器3、光度计31、流量计32、三通阀34和泵33等的精确控制，大大提高了该校准器的自动化程度和配合气体的精确度。

优选地，在本实施例的一个优选技术方案中，其中通讯模块416为无线通讯模块，所述无线通讯模块连接有云监控平台417，所述云监控平台417连接用户通讯终端418，无线通讯模块为蓝牙模块、wifi模块、ZigBee或2G/3G/4G模块中的一种，用户通讯终端418为PC机、安卓手机、苹果手机、平板或笔记本电脑中的一种，无线通讯模块的设置使得本发明所提供的动态稀释气体校准器实现了远程监控，使用者可以通过用户通讯终端418随时访问云监控平台417实现远程监控，随时查看单片机控制器41中的各个技术参数值，同时还可多用户登录，无需布线，操作简单且容易部署。

优选地，在本实施例的一个优选技术方案中，其中单片机控制器41还包括报警模块415，报警模块415为蜂鸣器和发光管组成的声光报警模块，报警模块415与单片机控制器41电连接。具体使用时，通过单片机控制器41中的触屏显示模块411对校准器的参数进行设定，当反馈的参数值超过或者低于设定的报警限制时，单片机控制器41则控制发光二极管闪烁并且蜂鸣器报警对设定值超限情况进行报警，同时传送到云监控平台417，对反馈的参数值超限进行预警。

实施例3

如图2所示，本实施例在实施例1或实施例2的基础上，在稀释气源2的进气口还设置有预处理系统，所述预处理系统包括依次连接的用于对稀释气源进行除湿除水的疏水过滤器61、用于抽取稀释气源2的取样泵62、用于控制稀释气源2流量的控制阀63、用于稳定进入稀释气源2的稳流阀64和用于显示进入稀释气源2的气体流量的进样流量计65，疏水过滤器61连接有蠕动泵66，该蠕动泵66用于排除疏水过滤器61中的冷却水，通过在稀释气源2的预处理流路上进行除湿、净化以及稳定、精准的流量控制，使得稀释气源时不受其他干扰因素影响，使得检测结果更准确，精度更高；

实施例4

本发明在上述实施例的基础上，还提供了一种气体分析仪，包括如前所述的动态稀释气体校准器。本发明通过提供一种气体分析仪为充分利用动态稀释气体校准器，并将该动态稀释气体校准器应用于环境空气分析仪和污染监测分析仪的校准提供有力的结构支持。本实施例中气体分析仪亦具有上述动态稀释气体校准器所具备的技术特点。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种动态稀释气体校准器，其特征在于，包括多个标准气源、稀释气源、臭氧发生器、光度计和配气装置，多个所述标准气源的出口均设置有第一阀门，且所述标准气源通过管道连通配气装置，所述标准气源与配气装置之间的管道上还依次连接有第一压力传感器和第一质量流量控制器；所述稀释气源的出气口设置有第二阀门，且稀释气源的出气端连接有第一稀释气源接口和第二稀释气源接口，所述第一稀释气源接口通过管道连通配气装置，所述第一稀释气源接口与配气装置之间的管道上还依次连接有第二压力传感器和第二质量流量控制器，所述第二稀释气源接口通过管道连通臭氧发生器，所述第二稀释气源接口与所述臭氧发生器之间的管道上依次连接有第三阀门、第三压力传感器，所述臭氧发生器的出气口通过管道连接配气装置，所述臭氧发生器和配气装置之间的管道上依次连接有光度计、流量计和三通阀，所述三通阀的一端连接泵的进气口，所述泵的出气口连接排空装置，所述三通阀的另一端连接配气装置，所述配气装置的出气口连接标气输出总管，所述标气输出总管连接气体分析仪。

2.根据权利要求1所述的动态稀释气体校准器，其特征在于，所述配气装置包括单片机控制器，所述第一阀门、第一压力感应器、第一质量流量控制器、第二阀门、第二压力感应器、第二质量流量控制器、第三阀门、第三压力感应器、臭氧发生器、光度计、流量计、三通阀和泵均与所述单片机控制器电连接。

3.根据权利要求1或2所述的动态稀释气体校准器，其特征在于，所述单片机控制器包括触屏显示模块、开关模块、存储模块、电源模块、通讯模块以及多通道A/D转换模块，所述触屏显示模块、开关模块、存储模块、电源模块、通讯模块以及多通道A/D转换模块均与所述单片机控制器电连接。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的动态稀释气体校准器，其特征在于，所述通讯模块为无线通讯模块，所述无线通讯模块连接有云监控平台，所述云监控平台连接用户通讯终端。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的动态稀释气体校准器，其特征在于，所述无线通讯模块为蓝牙模块、wifi模块、ZigBee或2G/3G/4G模块中的一种。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的动态稀释气体校准器，其特征在于，所述用户通讯终端为PC机、安卓手机、苹果手机、平板或笔记本电脑中的一种。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的动态稀释气体校准器，其特征在于，所述单片机控制单元还包括报警模块，所述报警模块为蜂鸣器和发光管组成的声光报警模块，所述报警模块与所述单片机控制单元电连接。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的动态稀释气体校准器，其特征在于，所述稀释气源的进气口还设置有预处理系统，所述预处理系统包括依次连接的疏水过滤器、取样泵、控制阀、稳流阀和进样流量计，所述疏水过滤器连接有蠕动泵。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的动态稀释气体校准器，其特征在于，所述标准气源为不同种类的标准气体，且标准气源的数量为4～8个。

10.一种气体分析仪，其特征在于，包括权利要求1-9项中任一项所述的动态稀释气体校准器。