CN108318619A - 一种气体传感器低压气体浓度标定装置及标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体传感器低压气体浓度标定装置及标定方法，包括一个封闭气室，气室侧壁上设置有进气口、出气口、气压变送器接口、温度变送器接口和一个待标定气体浓度传感器接口，所述进气口通过管路并行连接高压标准浓度气源和氮气气源，在高压标准浓度气源和氮气气源到所述进气口的连接管路上分别设置有高压标准浓度气源控制限压阀门和氮气气源控制限压阀门，所述出气口连接有一个真空抽气泵，在真空抽气泵与出气口连接的管路上设置一个排气管，排气管上设置一个排气阀门。本发明结构简单、易操作，无需进行压力修正，该方法相对于常压标定再进行低压数值修正的方法，能反应出更真实的结果，避免修正计算中产生的误差。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体传感器低压气体浓度标定装置及标定方法。
背景技术
低压环境下的气体浓度测量在科研、工业、医药等诸多领域都有广泛应用。如电弧风洞在实验过程中需要实时监测其真空管路中的水气浓度，防止浓度过高损坏设备；炼钢过程中的钢液真空脱气技术要求能测量几百帕压力下的氢气含量；化工粉料、烟草、药材等的真空干燥也需要测量真空低压环境中的水气含量。所以低压环境下的气体浓度测量对科研及人们的生产生活都有重要意义。
各类气体传感器在使用前都需要标气进行标定校准，而标气一般都是采用高压罐存储，使用减压阀能得到常压的标气，但低压标气无法直接获得。通常的做法是采用常压标定后进行压力修正，而修正的方法是基于经验公式计算出来的，和真实情况必定有较大误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体传感器低压气体浓度标定装置及标定方法，利用抽真空的方式将气室变为低压气室进而对待标定传感器进行标定，无需进行压力修正，避免了修正计算中产生的误差。
为了实现上述目的，本发明的的技术方案是：
一种气体传感器低压气体浓度标定装置，包括一个封闭气室，气室侧壁上设置有进气口、出气口、气压变送器接口、温度变送器接口和一个待标定气体传感器接口，气压变送器接口连接有数字气压表，温度变送器接口连接数字温度计，其中，所述进气口通过管路并行连接高压标准浓度气源和氮气气源，在高压标准浓度气源和氮气气源到所述进气口的连接管路上分别设置有高压标准浓度气源控制限压阀门和氮气气源控制限压阀门，所述出气口连接有一个真空抽气泵，在真空抽气泵与出气口连接的管路上设置一个排气管，排气管上设置一个排气阀门。
方案进一步是：所述气室是不锈钢板围成的封闭气室。
方案进一步是：所述真空抽气泵是抽气真空度为绝对压力小于10帕的真空抽气泵。
一种气体传感器低压气体浓度标定方法，所述方法是在低压气体浓度标定装置上进行的，所述装置包括一个封闭气室，气室侧壁上设置有进气口、出气口、气压变送器接口、温度变送器接口和一个待标定气体浓度传感器接口，气压变送器接口连接有数字气压表，温度变送器接口连接数字温度计，所述进气口通过管路并行连接高压标准浓度气源和氮气气源，在高压标准浓度气源和氮气气源到所述进气口的连接管路上分别设置有高压标准浓度气源控制限压阀门和氮气气源控制限压阀门，所述出气口连接有一个真空抽气泵，在真空抽气泵与出气口连接的管路上设置一个排气管，排气管上设置一个排气阀门，将待标定气体传感器连接至待标定气体浓度传感器接口，其中，所述低压气体浓度标定方法包括清洗封闭气室的步骤和低压气体浓度标定的步骤：
所述清洗封闭气室的步骤是：将排气管上的排气阀门打开、将高压标准浓度气源控制限压阀门关闭、将氮气气源控制限压阀门打开，向封闭气室充入氮气，在数字气压表显示封闭气室为正压的状态下，待标定气体传感器浓度显示值校准为零；
所述低压气体浓度标定的步骤是：
a.将氮气气源控制限压阀门关闭、将高压标准浓度气源控制限压阀门打开，逐渐将排气管上的排气阀门关闭直至封闭气室的压力达到常压预设值，维持常压预设值待气体传感器浓度显示值稳定至少5分钟，然后将高压标准浓度气源控制限压阀门关闭；
b.启动真空抽气泵，抽出封闭气室中的气体直至数字气压表显示封闭气室气体压力达到低压标气预设值后，停止真空抽气泵，此时将待标定气体传感器浓度显示值校准为低压标气浓度值。
方案进一步是：所述常压预设值是绝对值为一个大气压的预设值。
方案进一步是：所述真空抽气泵是抽气真空度为绝对压力小于10帕的真空抽气泵。
方案进一步是：所述向封闭气室充入氮气是以流量为3升/分钟的速度充入，在数字气压表显示封闭气室为正压的状态下充入的时间不小于10分钟。
方案进一步是：所述高压标准浓度气源控制限压阀门是将高压标准浓度气源的压力减压至绝对值为一个大气压的限压阀门。
与现有技术相比，本发明的有益效果：结构简单、易操作，解决了低压标气的产生问题，为气体传感器的低压标定提供了解决方法。无需进行压力修正，该方法相对于常压标定再进行低压数值修正的方法，能反应出更真实的结果，避免修正计算中产生的误差。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
附图说明
图1为本发明低压气体浓度标定装置结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种气体传感器低压气体浓度标定装置，如图1所示，包括一个由不锈钢板围成的封闭气室1，采用不锈钢材质可以减少气体在气室内表面的吸附，所标定的气体不能与不锈钢发生化学反应；气室侧壁上设置有进气口101、出气口102、气压变送器接口103、温度变送器接口104和一个待标定气体浓度传感器10的待标定气体浓度传感器接口105，气压变送器接口连接有数字气压表2，温度变送器接口连接数字温度计3，其中，所述进气口通过管路并行连接高压标准浓度气源4和氮气气源5，其中：高压标准浓度气源是一个标准浓度气瓶，氮气气源也是一个氮气气瓶；在高压标准浓度气源和氮气气源到所述进气口的连接管路上分别设置有高压标准浓度气源控制限压阀门6和氮气气源控制限压阀门7，所述出气口设置在进气口的对面，在所述出气口连接有一个真空抽气泵8，在真空抽气泵与出气口连接的管路上设置一个排气管，排气管上设置一个排气阀门9。
其中的所述真空抽气泵是旋片式机械泵，是抽气极限真空度达到绝对压力小于10帕的真空抽气泵。
实施例2：
一种基于实施例1一种气体传感器低压气体浓度标定装置的气体传感器低压气体浓度标定方法，所述方法是在低压气体浓度标定装置上进行的，实施例1的内容应视作本实施例内容。因此，所述装置包括一个封闭气室，气室侧壁上设置有进气口、出气口、气压变送器接口和温度变送器接口和一个待标定气体浓度传感器接口，气压变送器接口连接有数字气压表，温度变送器接口连接数字温度计，所述进气口通过管路并行连接高压标准浓度气源和氮气气源，在高压标准浓度气源和氮气气源到所述进气口的连接管路上分别设置有高压标准浓度气源控制限压阀门和氮气气源控制限压阀门，所述出气口连接有一个真空抽气泵，在真空抽气泵与出气口连接的管路上设置一个排气管，排气管上设置一个排气阀门，将待标定气体传感器10连接至待标定气体浓度传感器接口105，所述低压气体浓度标定方法包括清洗封闭气室的步骤和低压气体浓度标定的步骤，其中：所述高压标准浓度气源的压力在5至10兆帕，氮气气源的压力也在15兆帕。
所述清洗封闭气室的步骤是：将排气管上的排气阀门9打开、将高压标准浓度气源控制限压阀门6关闭、将氮气气源控制限压阀门7打开，向封闭气室充入氮气，充入氮气是以流量为3升/分钟的速度充入，在数字气压表显示封闭气室为0.01兆帕正压的状态下，待标定气体传感器浓度显示值校准为零；并且，在数字气压表显示封闭气室为正压的状态下充入的时间不小于10分钟；氮气用于冲洗气室，去除气室中的残留干扰气体，减少测量误差。
所述低压气体浓度标定的步骤是：
冲洗完成后，
a.将氮气气源控制限压阀门7关闭、将高压标准浓度气源控制限压阀门6打开，逐渐将排气管上的排气阀门关闭直至封闭气室的压力达到常压预设值，也就是绝对值为一个大气压的预设值，然后维持常压预设值待气体传感器浓度显示值稳定至少5分钟，然后将高压标准浓度气源控制限压阀门6关闭，所述的逐渐将排气管上的排气阀门关闭是在一分钟内匀速将排气阀门关闭，高压标气经减压阀后形成常压标气充满气室；
b.启动真空抽气泵，抽出封闭气室中的气体直至数字气压表显示封闭气室气体压力达到低压标气预设值后，停止真空抽气泵，此时将气体传感器浓度显示值校准为低压标气浓度值，其原理是：真空抽气泵将气室内的标气抽取出去，标气的压强会下降，但浓度不会改变，因此可以产生相同浓度的低压标气。
上述的气压值可以通过数字气压表观测得到。
实施例中：所述真空抽气泵是抽气极限真空度能达到绝对压力小于10帕的真空抽气泵，所述低压标气的绝对气压范围是几百帕至几十千帕，例如200帕至90千帕。
其中：所述高压标准浓度气源控制限压阀门是将高压标准浓度气源的压力减压至绝对值为一个大气压的限压阀门。
Claims (8)
1.一种气体传感器低压气体浓度标定装置，包括一个封闭气室，气室侧壁上设置有进气口、出气口、气压变送器接口、温度变送器接口和一个待标定气体浓度传感器接口，气压变送器接口连接有数字气压表，温度变送器接口连接数字温度计，其特征在于，所述进气口通过管路并行连接高压标准浓度气源和氮气气源，在高压标准浓度气源和氮气气源到所述进气口的连接管路上分别设置有高压标准浓度气源控制限压阀门和氮气气源控制限压阀门，所述出气口连接有一个真空抽气泵，在真空抽气泵与出气口连接的管路上设置一个排气管，排气管上设置一个排气阀门。
2.根据权利要求1所述低压气体浓度标定装置，其特征在于，所述气室是不锈钢板围成的封闭气室。
3.根据权利要求1所述低压气体浓度标定装置，其特征在于，所述真空抽气泵是抽气真空度为绝对压力小于10帕的真空抽气泵。
4.一种气体传感器低压气体浓度标定方法，所述方法是在低压气体浓度标定装置上进行的，所述装置包括一个封闭气室，气室侧壁上设置有进气口、出气口、气压变送器接口、温度变送器接口和一个待标定气体浓度传感器接口，气压变送器接口连接有数字气压表，温度变送器接口连接数字温度计，所述进气口通过管路并行连接高压标准浓度气源和氮气气源，在高压标准浓度气源和氮气气源到所述进气口的连接管路上分别设置有高压标准浓度气源控制限压阀门和氮气气源控制限压阀门，所述出气口连接有一个真空抽气泵，在真空抽气泵与出气口连接的管路上设置一个排气管，排气管上设置一个排气阀门，将待标定气体浓度传感器连接至待标定气体浓度传感器接口，其特征在于，所述低压气体浓度标定方法包括清洗封闭气室的步骤和低压气体浓度标定的步骤：
所述清洗封闭气室的步骤是：将排气管上的排气阀门打开、将高压标准浓度气源控制限压阀门关闭、将氮气气源控制限压阀门打开，向封闭气室充入氮气，在数字气压表显示封闭气室为正压的状态下，待标定气体传感器浓度显示值校准为零；
所述低压气体浓度标定的步骤是：
a.将氮气气源控制限压阀门关闭、将高压标准浓度气源控制限压阀门打开，逐渐将排气管上的排气阀门关闭直至封闭气室的压力达到常压预设值，维持常压预设值待气体传感器浓度显示值稳定至少5分钟，然后将高压标准浓度气源控制限压阀门关闭；
b.启动真空抽气泵，抽出封闭气室中的气体直至数字气压表显示封闭气室气体压力达到低压标气预设值后，停止真空抽气泵，此时将待标定气体传感器显示浓度值校准为低压标气浓度值。
5.根据权利要求4所述的低压气体浓度标定方法，其特征在于，所述常压预设值是绝对值为一个大气压的预设值。
6.根据权利要求4所述的低压气体浓度标定方法，其特征在于，所述真空抽气泵是抽气真空度为绝对压力小于10帕的真空抽气泵。
7.根据权利要求4所述的低压气体浓度标定方法，其特征在于，所述向封闭气室充入氮气是以流量为3升/分钟的速度充入，在数字气压表显示封闭气室为正压的状态下充入的时间不小于10分钟。
8.根据权利要求4所述的低压气体浓度标定方法，其特征在于，所述高压标准浓度气源控制限压阀门是将高压标准浓度气源的压力减压至绝对值为一个大气压的限压阀门。
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Denomination of invention: A low pressure gas concentration calibration device and calibration method for gas sensors Effective date of registration: 20230519 Granted publication date: 20210305 Pledgee: CHINA ACADEMY OF AEROSPACE AERODYNAMICS Pledgor: BEIJING AEROSPACE YILIAN SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2023980041196 |
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Address after: Building 24, 18th Courtyard, Kechuang 13th Street, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing, 100176 Patentee after: Beijing Aerospace Tianhong Intelligent Equipment Technology Co.,Ltd. Address before: Building 24, yard 18, Kechuang 13th Street, Daxing Economic and Technological Development Zone, Beijing 100176 Patentee before: BEIJING AEROSPACE YILIAN SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: A low-pressure gas concentration calibration device and calibration method for gas sensors Granted publication date: 20210305 Pledgee: CHINA ACADEMY OF AEROSPACE AERODYNAMICS Pledgor: Beijing Aerospace Tianhong Intelligent Equipment Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024990000150 |