CN110687249A - 一种测氢仪检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测氢仪检测装置及其检测方法。该装置包括：气体处理模块，用于将吸入的空气除氢后作为稀释气体输入混合腔内；氢气输出模块，用于向混合腔内输入标准浓度的氢气；混合腔，用于将输入的稀释气体和氢气充分混合；标准检测仪器，用于实时测量混合腔内的氢气浓度；检测输出模块，用于将混合腔内的混合气体输送到被检测的测氢仪；控制装置，用于控制测氢仪检测装置工作，接收标准检测仪器输出的数据、被检测的测氢仪输出的数据。本发明能够为测氢仪提供不同浓度的氢气供其检测，从而实现测氢仪在检测量程范围内的多点浓度自动检测，便于准确检测测氢仪的性能，减少人为采集标准气体时的操作误差，并降低了检测成本。
Description
技术领域
本发明涉及于分析仪器质量检定技术领域，尤其涉及一种测氢仪检测装置及其检测方法。
背景技术
近年来，随着我国科学技术的进步极大促进了分析检测技术的快速发展，同时也涌现了许多新原理、新方法的检测分析仪器。面对大量的分析检测仪器，如何选择分析仪器或者评价仪器的性能则需要通过检测分析仪器的基本性能来判断，包括检出限、灵敏度、准确度、精密度等指标。国外十分重视分析仪器性能测试的标准化工作，而我国在此方面有较大差距，尤其针对一些虚高的仪器指标性能，没有较好的测试工具和标准的测试方法，导致许多指标无法验证其真实性，严重制约了分析仪器的自主创新的产业发展。
随着我国气体分析技术的发展，越来越多的不同工作原理的测氢仪被广泛应用在矿产勘探、金属铸造、安全报警、化工制造以及地震监测等行业。通常测氢仪的重要技术指标如精密度、准确度、灵敏度时衡量仪器计量性能的重要技术指标，在研制、生产、使用、校准等过程中一般使用准确浓度的标准氢气来评价测量仪器的基本性能。但是通常测氢仪的检测量程一般范围较大，仅仅测量几个单点浓度无法对仪器的整体性能做出准确判断，对各浓度的标准氢气需求量也较大，造成检测仪器时成本较高，检测过程较长，且对于不同类型的测氢仪由于测量方式或测量原理不同无法完成同时对比测试，长期的连续性测试中需要人为更换气瓶或采样气袋，也会引起操作误差。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种测氢仪检测装置及其检测方法，其能够为测氢仪提供不同浓度的氢气供其检测，从而实现测氢仪在检测量程范围内的多点浓度检测，便于准确检测测氢仪的性能。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明的一种测氢仪检测装置，包括：
气体处理模块，用于将吸入的空气除氢后作为稀释气体输入混合腔内；
氢气输出模块，用于向混合腔内输入标准浓度的氢气；
混合腔，用于容纳气体处理模块输入的稀释气体和氢气输出模块输入的氢气，并使稀释气体和氢气充分混合；
标准检测仪器，用于实时测量混合腔内的氢气浓度；
检测输出模块，用于将混合腔内的混合气体输送到被检测的测氢仪；
控制装置，用于控制气体处理模块、氢气输出模块、混合腔、标准检测仪器、检测输出模块工作，接收标准检测仪器输出的数据、被检测的测氢仪输出的数据。
在本方案中，控制装置接收到工作人员输入的配制设定浓度氢气的指令后，控制氢气输出模块向混合腔内输入标准浓度氢气，同时控制气体处理模块向混合腔内输入除氢空气作为稀释气体稀释标准浓度氢气，混合腔使标准浓度氢气和稀释气体充分混合，标准检测仪器从混合腔内抽取气体进行检测，并将检测的浓度值发送到控制装置，控制装置根据检测到的浓度值调整控制氢气输出模块、气体处理模块的输出量，最终使混合腔内的氢气浓度达到设定值，之后检测输出模块将混合腔内的混合气体输送到被检测的测氢仪，被检测的测氢仪将检测的氢气浓度发送到控制装置，控制装置根据被检测的测氢仪的检测数据判断被检测的测氢仪的性能。
工作人员可根据被检测的测氢仪的检测量程选择多个氢气浓度进行检测，将选择的氢气浓度输入到控制装置，由控制装置控制测氢仪检测装置配置相应浓度的氢气，并输送给被检测的测氢仪的检测，采集被检测的测氢仪的检测数据判断被检测的测氢仪在检测量程范围内的性能，从而实现测氢仪在检测量程范围内的多点浓度检测，整个过程自动完成，自动化程度高、干扰误差小、安全可靠。
作为优选，所述气体处理模块包括滤尘器、除氢装置、第一气泵、流量计、第一三通电磁阀、第一电磁阀、第二气泵和净化吸收装置，所述滤尘器、除氢装置、第一气泵、流量计、第一三通电磁阀的公共进气口依次连接，所述第一三通电磁阀的第一出气口与混合腔的第一进气口连接，所述混合腔的第一出气口、第一电磁阀、第二气泵、净化吸收装置依次连接。
当配制设定浓度的氢气时，第一气泵工作抽入空气，空气经过滤尘器除尘、除氢装置除氢、流量计计量后，通过第一三通电磁阀的第一出气口输入混合腔作为稀释气体，流量计的计量数据发送到控制装置。当混合腔内的气体需要排出时，第二气泵工作将混合腔内的气体抽出，抽出的气体经过净化吸收装置处理后排出至空气。
滤尘器采用孔径为0.45μm的微孔滤膜，过滤空气中的微小粉尘颗粒。除氢装置是利用氧化还原反应将空气中的痕量氢气转化成水蒸气，使空气中的氢气浓度低于0.1ppm。除氢装置是一个微型氧化炉，炉内装有线性氧化铜，进气口与滤尘器连接，出气口与第一气泵连接，微型氧化炉中心温度可达600~700℃，空气中的痕量氢气经过除氢装置，与氧化铜发生氧化反应生成水蒸气，空气中的氢气浓度降低至接近零气，输入至混合腔作为零气配制各种浓度的气体。净化吸收装置是一根装有载钯粒子的活性炭管，用于吸收排出的废气污染物，降低废气中的氢气浓度至10ppm以下，以防造成环境安全隐患。
作为优选，所述氢气输出模块包括标准氢气气源、减压阀、压强计、第二三通电磁阀、第三三通电磁阀、微量稳流模块、宏量稳流模块、第四三通电磁阀，所述标准氢气气源依次通过减压阀、压强计与第二三通电磁阀的第一进气口连接，所述第二三通电磁阀的第二进气口与第一三通电磁阀的第二出气口连接，所述第二三通电磁阀的公共出气口与第三三通电磁阀的公共进气口连接，所述第三三通电磁阀的第一出气口通过微量稳流模块与第四三通电磁阀的第一进气口连接，所述第三三通电磁阀的第二出气口通过宏量稳流模块与第四三通电磁阀的第二进气口连接，所述第四三通电磁阀的公共出气口与混合腔的第二进气口连接。
作为优选，所述微量稳流模块包括微量进样泵、微量稳流阀和小流量流量计，所述微量进样泵的进气口与第三三通电磁阀的第一出气口连接，所述微量进样泵、微量稳流阀和小流量流量计依次连接，所述小流量流量计的出气口与第四三通电磁阀的第一进气口连接。微量稳流模块可控制气体流量在0~1000ml/min。微量进样泵量程为10~1000μL，单次采样量可低至10μL。
作为优选，所述宏量稳流模块包括第三气泵和质量流量控制器，所述第三气泵的进气口与第三三通电磁阀的第二出气口连接，所述第三气泵的出气口与质量流量控制器的进气口连接，所述质量流量控制器的出气口与第四三通电磁阀的第二进气口连接。宏量稳流模块可控制气体流量在1~10 L/min，第三气泵量程为0.1~1L/min。
标准氢气气源内高浓度的标准氢气通过减压阀降低压力流出，经过第二三通电磁阀进入第三三通电磁阀，若配制的浓度低于100ppm的标准氢气时，则控制装置控制第三三通电磁阀的公共进气口、第一出气口连通，控制第四三通电磁阀的第一进气口、公共出气口连通，高浓度氢气通过第三三通电磁阀进入微量稳流模块，通过微量进样泵抽取微量体积的标准氢气，并经过微量稳流阀和小流量流量计精确控制体积，然后第一三通电磁阀的第二出气口、公共进气口连通，空气依次进入滤尘器、除氢装置、第一气泵、流量计、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀、第三三通电磁阀、微量稳流模块、第四三通电磁阀，将微量稳流模块内的标准浓度氢气载入混合腔；
若配制的浓度高于100ppm，则控制装置控制第三三通电磁阀的公共进气口、第二出气口连通，控制第四三通电磁阀的第二进气口、公共出气口连通，高浓度氢气通过第三三通电磁阀进入宏量稳流模块，通过第三气泵抽取标准氢气，经过质量流量控制器控制抽取的体积，然后第一三通电磁阀的第二出气口、公共进气口连通，空气依次进入滤尘器、除氢装置、第一气泵、流量计、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀、第三三通电磁阀、宏量稳流模块、第四三通电磁阀，将宏量稳流模块内的标准浓度氢气载入混合腔。
作为优选，所述混合腔包括腔体和设置在腔体内的整流装置，所述整流装置用于将充入腔体内的气体进行均匀扩散，使混合腔内气体浓度均匀分布。腔体为一个体积80~150L的密封圆柱腔体，腔体外部有保温层，受环境温度影响较小。腔体上盖并列分布4个进气口3个出气口。
作为优选，所述检测输出模块包括第二电磁阀、第一六通分流器、第二六通分流器、第三电磁阀和五个稳流模块，所述第二电磁阀的进气口与混合腔的第二出气口连接，所述第二电磁阀的出气口与第一六通分流器的公共进气口连接，所述第一六通分流器的五个出气口分别与五个稳流模块的进气口连接，所述五个稳流模块的出气口分别与五个被检测的测氢仪的进气口连接，所述五个被检测的测氢仪的出气口分别与第二六通分流器的五个进气口连接，所述第二六通分流器的公共出气口与混合腔的第三进气口连接。
作为优选，所述稳流模块包括缓冲罐和流量调节器，所述缓冲罐的进气口与第一六通分流器的出气口连接，所述缓冲罐的出气口与流量调节器的进气口连接，所述流量调节器的出气口与被检测的测氢仪的进气口连接。
检测输出模块用于为被检测的测氢仪提供混合后稳定氢气浓度的气源。检测输出模块与混合腔形成一个气流回路，即被检测的测氢仪从混合腔内采集气体，并将废气、尾气排至混合腔内，这样可以保证混合腔内的气压平衡，同时使混合腔内的气体浓度较为稳定，可进行多次测量，系统误差小，提高了系统的气体安全性。
六通分流器是一个五边形柱体，顶端中心为公共端口，五边分别开五个气口，气口为圆形通道与顶端中心公共端口相连，气口直径为8~10mm。第一六通分流器这种一进五出的分流器可以保证气体通过每个通道的时间和体积一致，使得五个被检测的测氢仪的检测环境一致，提高了系统检测的准确度。
缓冲罐是一个体积为50ml的容器，缓冲罐进气口与第一六通分流器的出气口相连，另一端连接流量调节器，流量调节器与一个测氢仪的进气口连接，流量调节器可调节气体流量稳定在300~350ml/min。缓冲罐用于缓解气流在狭窄通道内的冲力，避免形成涡流影响输出浓度。流量调节器可自动调节控制气体的流速，为不同的仪器提供相同的流量，保证各仪器在测量时抽取的气体体积一致，提高系统的检测准确性。
作为优选，所述的一种测氢仪检测装置还包括环境参数检测模块，所述环境参数检测模块包括设置在混合腔内壁的腔内检测模块和设置在混合腔外壁的腔外检测模块，所述腔内检测模块包括第一温度传感器、第一气压传感器和第一湿度传感器，所述腔外检测模块包括第二温度传感器、第二气压传感器和第二湿度传感器，所述控制装置接收环境参数检测模块输出的数据。
腔内检测模块用于检测混合腔内部的温度、气压、湿度，腔外检测模块用于检测混合腔外部的温度、气压、湿度。混合腔内外环境参数的监测不仅可以判断标气配制模块内浓度异常变化的可能性，也可以判断测氢仪受环境参数的影响大小。
作为优选，所述标准检测仪器的进气口与混合腔的第三出气口连接，所述标准检测仪器的出气口与混合腔的第四进气口连接。标准检测仪器是一种基于纳米氢敏薄膜传感器的快速响应测氢仪。标准检测仪器具有较宽的量程，可检测0~5000ppm，灵敏度较高可达5ppb，同时传感器的检测周期较短，小于1分钟，便于实时监测混合腔内的浓度变化。
作为优选，所述控制装置包括中央处理器、人机交互模块、通道控制模块和数据采集存储模块，所述中央处理器分别与人机交互模块、通道控制模块和数据采集存储模块电连接，所述通道控制模块还分别与气体处理模块、氢气输出模块、混合腔、检测输出模块电连接，所述数据采集存储模块还分别与标准检测仪器、被检测的测氢仪、环境参数检测模块电连接。
中央处理器是控制装置的核心，用于处理人机交互模块中发送的命令，并向通道控制模块、数据采集存储模块发送指令，同时接收数据采集存储模块的数据，通过分析传输至人机交互模块进行显示。通道控制模块用于控制气体处理模块、氢气输出模块、混合腔、检测输出模块工作，如：控制第一~第四三通电磁阀的开启和方向，控制第一~第三电磁阀的开启和关闭，控制第一~第三气泵、微量进样泵的启停，控制微量稳流阀、质量流量控制器和流量调节器的工作电压进而控制其流量变化。人机交互模块是用于显示设定浓度氢气的配制情况及测氢仪的测量数据，同时通过该模块向中央处理器发送标气配制、测量、停止等命令。数据采集存储模块用于采集标准检测仪器输出的数据、被检测的测氢仪输出的数据、环境参数检测模块输出的数据，发送给中央控制器，同时存储所有的数据。数据采集存储模块采用基于高速多通道并行接口的嵌入式存储方式，通过内存复制方式实现实时快速存储，且存储协议简单，方便与不同的测量仪器实现串口通讯。
本发明的一种测氢仪检测装置的检测方法，用于上述的一种测氢仪检测装置，包括以下步骤：
S1：控制装置接收到工作人员输入的配制设定浓度氢气的指令，控制氢气输出模块向混合腔内输入一定体积的标准浓度氢气，同时控制气体处理模块向混合腔内输入一定体积除氢空气作为稀释气体稀释标准浓度氢气，混合腔内整流装置使标准浓度氢气和稀释气体均匀扩散；
S2：一段时间后，标准检测仪器从混合腔内抽取气体进行检测，如果检测到的浓度与设定浓度误差大于3%，则执行步骤S3，如果检测到的浓度与设定浓度误差小于或等于3%，则执行步骤S4；
S3：检测输出模块关闭，控制装置根据标准检测仪器检测的浓度与工作人员输入的设定浓度，计算出需要输入的标准浓度氢气的体积和除氢空气的体积，控制氢气输出模块向混合腔内输入计算出的标准浓度氢气体积，控制气体处理模块向混合腔内输入计算出的除氢空气体积，接着执行步骤S2；
S4：检测输出模块开启，被检测的测氢仪开始检测，同时标准检测仪器实时检测混合腔内氢气浓度，控制装置根据被检测的测氢仪的检测数据判断被检测的测氢仪的性能，当标准检测仪器检测到的浓度与设定浓度误差大于3%时，跳转至步骤S3。
本发明的有益效果是：（1）能够为测氢仪提供不同浓度的氢气供其检测，从而实现测氢仪在检测量程范围内的多点浓度检测，便于准确检测测氢仪的性能。（2）通过标准浓度氢气与除氢空气混合配制一定浓度的目标气体，以基于纳米氢敏薄膜传感器的快速响应测氢仪作为标准检测仪器，实时分析混合气体的浓度，可以提高混合气浓度的准确性。（3）通过宏量稳流模块和微量稳流模块的分析使用，缩短配气时间，通过边混合边检测的方法，可以提高系统的响应时间，减少标准气体的损耗。（4）通过环境参数的内外监测，可为测氢仪的分析提供数据，提高检测装置的可靠性。（5）通过多通道输出，实现多台测氢仪的同步观测，以流量控制保证测氢仪采集气体浓度的一致性。（6）通过控制装置的集成控制，以并行数据传输分析作为检测装置运行的依据，提高了检测装置的自动化智能化程度，操作简便，减少了人工操作误差，提高了检测的准确性。
附图说明
图1是实施例的结构示意图；
图2是实施例的气路结构示意图；
图3是控制装置的结构示意图。
图中：1、气体处理模块，11、滤尘器，12、除氢装置，131、第一气泵，14、流量计，15、第一三通电磁阀，16、第一电磁阀，132、第二气泵，17、净化吸收装置，2、氢气输出模块，21、标准氢气气源，22、减压阀，23、压强计，241、第二三通电磁阀，242、第三三通电磁阀，251、微量进样泵，252、微量稳流阀，253、小流量流量计，261、第三气泵，262、质量流量控制器，243、第四三通电磁阀，3、标准检测仪器，4、检测输出模块，411、第二电磁阀，421、第一六通分流器，431、缓冲罐，432、流量调节器，422、第二六通分流器，412、第三电磁阀，5、混合腔，51、腔体，52、整流装置，61、中央处理器，62、通道控制模块，63、人机交互模块，64、数据采集存储模块，7、环境参数检测模块，71、腔内检测模块，72、腔外检测模块，8、测氢仪。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种测氢仪检测装置，如图1、图2、图3所示，包括：
气体处理模块1，用于将吸入的空气除氢后作为稀释气体输入混合腔5内；
氢气输出模块2，用于向混合腔5内输入标准浓度的氢气；
混合腔5，用于容纳气体处理模块1输入的稀释气体和氢气输出模块2输入的氢气，并使稀释气体和氢气充分混合；
标准检测仪器3，用于实时测量混合腔5内的氢气浓度；
检测输出模块4，用于将混合腔5内的混合气体输送到被检测的测氢仪8；
环境参数检测模块7，用于检测混合腔5内部的温度、气压、湿度以及混合腔5外部的温度、气压、湿度；
控制装置，用于控制气体处理模块1、氢气输出模块2、混合腔4、标准检测仪器3、检测输出模块4工作，接收标准检测仪器3输出的数据、环境参数检测模块7输出的数据、被检测的测氢仪8输出的数据。
气体处理模块1包括滤尘器11、除氢装置12、第一气泵131、流量计14、第一三通电磁阀15、第一电磁阀16、第二气泵132和净化吸收装置17，滤尘器11、除氢装置12、第一气泵131、流量计14、第一三通电磁阀15的公共进气口依次连接，第一三通电磁阀15的第一出气口与混合腔5的第一进气口连接，混合腔5的第一出气口、第一电磁阀16、第二气泵132、净化吸收装置17依次连接。
当配制设定浓度的氢气时，第一气泵工作抽入空气，空气经过滤尘器除尘、除氢装置除氢、流量计计量后，通过第一三通电磁阀的第一出气口输入混合腔作为稀释气体，流量计的计量数据发送到控制装置。当混合腔内的气体需要排出时，第二气泵工作将混合腔内的气体抽出，抽出的气体经过净化吸收装置处理后排出至空气。
滤尘器采用孔径为0.45μm的微孔滤膜，过滤空气中的微小粉尘颗粒。除氢装置是利用氧化还原反应将空气中的痕量氢气转化成水蒸气，使空气中的氢气浓度低于0.1ppm。除氢装置是一个微型氧化炉，炉内装有线性氧化铜，进气口与滤尘器连接，出气口与第一气泵连接，微型氧化炉中心温度可达600~700℃，空气中的痕量氢气经过除氢装置，与氧化铜发生氧化反应生成水蒸气，空气中的氢气浓度降低至接近零气，输入至混合腔作为零气配制各种浓度的气体。净化吸收装置是一根装有载钯粒子的活性炭管，用于吸收排出的废气污染物，降低废气中的氢气浓度至10ppm以下，以防造成环境安全隐患。
氢气输出模块2包括标准氢气气源21、减压阀22、压强计23、第二三通电磁阀241、第三三通电磁阀242、微量稳流模块、宏量稳流模块、第四三通电磁阀243，微量稳流模块包括微量进样泵251、微量稳流阀252和小流量流量计253，宏量稳流模块包括第三气泵261和质量流量控制器262，标准氢气气源21依次通过减压阀22、压强计23与第二三通电磁阀241的第一进气口连接，第二三通电磁阀241的第二进气口与第一三通电磁阀15的第二出气口连接，第二三通电磁阀251的公共出气口与第三三通电磁阀242的公共进气口连接，第三三通电磁阀242的第一出气口与微量进样泵251的进气口连接，微量进样泵251、微量稳流阀252和小流量流量计253依次连接，小流量流量计253的出气口与第四三通电磁阀243的第一进气口连接，第三三通电磁阀242的第二出气口与第三气泵261的进气口连接，第三气泵261的出气口与质量流量控制器262的进气口连接，质量流量控制器262的出气口与第四三通电磁阀243的第二进气口连接，第四三通电磁阀243的公共出气口与混合腔5的第二进气口连接。
微量稳流模块可控制气体流量在0~1000ml/min。微量进样泵量程为10~1000μL，单次采样量可低至10μL。宏量稳流模块可控制气体流量在1~10 L/min，第三气泵量程为0.1~1L/min。
标准氢气气源内高浓度的标准氢气通过减压阀降低压力流出，经过第二三通电磁阀进入第三三通电磁阀，若配制的浓度低于100ppm的标准氢气时，则控制装置控制第三三通电磁阀的公共进气口、第一出气口连通，控制第四三通电磁阀的第一进气口、公共出气口连通，高浓度氢气通过第三三通电磁阀进入微量稳流模块，通过微量进样泵抽取微量体积的标准氢气，并经过微量稳流阀和小流量流量计精确控制体积，然后第一三通电磁阀的第二出气口、公共进气口连通，空气依次进入滤尘器、除氢装置、第一气泵、流量计、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀、第三三通电磁阀、微量稳流模块、第四三通电磁阀，将微量稳流模块内的标准浓度氢气载入混合腔；
若配制的浓度高于100ppm，则控制装置控制第三三通电磁阀的公共进气口、第二出气口连通，控制第四三通电磁阀的第二进气口、公共出气口连通，高浓度氢气通过第三三通电磁阀进入宏量稳流模块，通过第三气泵抽取标准氢气，经过质量流量控制器控制抽取的体积，然后第一三通电磁阀的第二出气口、公共进气口连通，空气依次进入滤尘器、除氢装置、第一气泵、流量计、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀、第三三通电磁阀、宏量稳流模块、第四三通电磁阀，将宏量稳流模块内的标准浓度氢气载入混合腔。
混合腔5包括腔体51和设置在腔体51内的整流装置52，整流装置52用于将充入腔体51内的气体进行均匀扩散。腔体为一个体积80~150L的密封圆柱腔体，腔体外部有保温层，受环境温度影响较小。整流装置促进混合腔内气体浓度均匀分布。腔体上盖并列分布4个进气口3个出气口。
检测输出模块4包括第二电磁阀411、第一六通分流器421、第二六通分流器422、第三电磁阀412和五个稳流模块，第二电磁阀411的进气口与混合腔5的第二出气口连接，第二电磁阀411的出气口与第一六通分流器421的公共进气口连接，第一六通分流器421的五个出气口分别与五个稳流模块的进气口连接，五个稳流模块的出气口分别与五个被检测的测氢仪8的进气口连接，五个被检测的测氢仪8的出气口分别与第二六通分流器422的五个进气口连接，第二六通分流器422的公共出气口与混合腔5的第三进气口连接。稳流模块包括缓冲罐431和流量调节器432，缓冲罐431的进气口与第一六通分流器421的出气口连接，缓冲罐431的出气口与流量调节器432的进气口连接，流量调节器432的出气口与对应被检测的测氢仪8的进气口连接。
检测输出模块用于为被检测的测氢仪提供混合后稳定氢气浓度的气源。检测输出模块与混合腔形成一个气流回路，即被检测的测氢仪从混合腔内采集气体，并将废气、尾气排至混合腔内，这样可以保证混合腔内的气压平衡，同时混合腔内的气体浓度较为稳定，可进行多次测量，系统误差小，提高了系统的气体安全性。
六通分流器是一个五边形柱体，顶端中心为公共端口，五边分别开五个气口，气口为圆形通道与顶端中心公共端口相连，气口直径为8~10mm。第一六通分流器这种一进五出的分流器可以保证气体通过每个通道的时间和体积一致，使得五个被检测的测氢仪的检测环境一致，提高了系统检测的准确度。
缓冲罐是一个体积为50ml的容器，缓冲罐进气口与第一六通分流器的出气口相连，另一端连接流量调节器，流量调节器与一个测氢仪的进气口连接，流量调节器可调节气体流量稳定在300~350ml/min。缓冲罐用于缓解气流在狭窄通道内的冲力，避免形成涡流影响输出浓度。流量调节器可自动调节控制气体的流速，为不同的仪器提供相同的流量，保证各仪器在测量时抽取的气体体积一致，提高系统的检测准确性。
环境参数检测模块7包括设置在混合腔5内壁的腔内检测模块71和设置在混合腔5外壁的腔外检测模块72，腔内检测模块71包括第一温度传感器、第一气压传感器和第一湿度传感器，腔外检测模块72包括第二温度传感器、第二气压传感器和第二湿度传感器，控制装置接收环境参数检测模块7输出的数据。
腔内检测模块用于检测混合腔内部的温度、气压、湿度，腔外检测模块用于检测混合腔外部的温度、气压、湿度。混合腔内外环境参数的监测不仅可以判断标气配制模块内浓度异常变化的可能性，也可以判断测氢仪受环境参数的影响大小。
标准检测仪器3的进气口与混合腔5的第三出气口连接，标准检测仪器3的出气口与混合腔5的第四进气口连接。标准检测仪器是一种基于纳米氢敏薄膜传感器的快速响应测氢仪。标准检测仪器具有较宽的量程，可检测0~5000ppm，灵敏度较高可达5ppb，同时传感器的检测周期较短，小于1分钟。
控制装置包括中央处理器61、人机交互模块63、通道控制模块62和数据采集存储模块64，中央处理器61分别与人机交互模块63、通道控制模块62和数据采集存储模块64电连接，通道控制模块62还分别与气体处理模块1、氢气输出模块2、混合腔5、检测输出模块4电连接，数据采集存储模块64分别与标准检测仪器3、被检测的测氢仪8、环境参数检测模块7电连接。
中央处理器是控制装置的核心，用于处理人机交互模块中发送的命令，并向通道控制模块、数据采集存储模块发送指令，同时接收数据采集存储模块的数据，通过分析传输至人机交互模块进行显示。通道控制模块用于控制气体处理模块、氢气输出模块、混合腔、检测输出模块工作，如：控制第一~第四三通电磁阀的开启和方向，控制第一~第三电磁阀的开启和关闭，控制第一~第三气泵、微量进样泵的启停，控制微量稳流阀、质量流量控制器和流量调节器的工作电压进而控制其流量变化。人机交互模块是用于显示设定浓度氢气的配制情况及测氢仪的测量数据，同时通过该模块向中央处理器发送标气配制、测量、停止等命令。数据采集存储模块用于采集标准检测仪器输出的数据、被检测的测氢仪输出的数据、环境参数检测模块输出的数据，发送给中央控制器，同时存储所有的数据。数据采集存储模块采用基于高速多通道并行接口的嵌入式存储方式，通过内存复制方式实现实时快速存储，且存储协议简单，方便与不同的测量仪器实现串口通讯。
在本方案中，控制装置接收到工作人员输入的配制设定浓度氢气的指令后，控制氢气输出模块向混合腔内输入标准浓度氢气，同时控制气体处理模块向混合腔内输入除氢空气作为稀释气体稀释标准浓度氢气，混合腔使标准浓度氢气和稀释气体充分混合，标准检测仪器从混合腔内抽取气体进行检测，并将检测的浓度值发送到控制装置，控制装置根据检测到的浓度值调整控制氢气输出模块、气体处理模块的输出量，最终使混合腔内的氢气浓度达到设定值，之后检测输出模块将混合腔内的混合气体输送到被检测的测氢仪，被检测的测氢仪将检测的氢气浓度发送到控制装置，控制装置根据被检测的测氢仪的检测数据判断被检测的测氢仪的性能。
工作人员可根据被检测的测氢仪的检测量程选择多个氢气浓度进行检测，将选择的氢气浓度输入到控制装置，由控制装置控制测氢仪检测装置配置相应浓度的氢气，并输送给被检测的测氢仪的检测，采集被检测的测氢仪的检测数据判断被检测的测氢仪在检测量程范围内的性能，从而实现测氢仪在检测量程范围内的多点浓度检测，整个过程自动完成，自动化程度高、干扰误差小、安全可靠。
本实施例的一种测氢仪检测装置的检测方法，用于上述的一种测氢仪检测装置，包括以下步骤：
S1：控制装置接收到工作人员输入的配制设定浓度氢气的指令，控制氢气输出模块向混合腔内输入一定体积的标准浓度氢气，同时控制气体处理模块向混合腔内输入一定体积除氢空气作为稀释气体稀释标准浓度氢气，混合腔内整流装置使标准浓度氢气和稀释气体均匀扩散；
S2：一段时间后，标准检测仪器从混合腔内抽取气体进行检测，如果检测到的浓度与设定浓度误差大于3%，则执行步骤S3，如果检测到的浓度与设定浓度误差小于或等于3%，则执行步骤S4；
S3：检测输出模块关闭，控制装置根据标准检测仪器检测的浓度与工作人员输入的设定浓度，计算出需要输入的标准浓度氢气的体积和除氢空气的体积，控制氢气输出模块向混合腔内输入计算出的标准浓度氢气体积，控制气体处理模块向混合腔内输入计算出的除氢空气体积，接着执行步骤S2；
S4：检测输出模块开启，被检测的测氢仪开始检测，同时标准检测仪器实时检测混合腔内氢气浓度，控制装置根据被检测的测氢仪的检测数据判断被检测的测氢仪的性能，当标准检测仪器检测到的浓度与设定浓度误差大于3%时，跳转至步骤S3。
Claims (10)
1.一种测氢仪检测装置，其特征在于，包括：
气体处理模块（1），用于将吸入的空气除氢后作为稀释气体输入混合腔（5）内；
氢气输出模块（2），用于向混合腔（5）内输入标准浓度的氢气；
混合腔（5），用于容纳气体处理模块（1）输入的稀释气体和氢气输出模块（2）输入的氢气，并使稀释气体和氢气充分混合；
标准检测仪器（3），用于实时测量混合腔（5）内的氢气浓度；
检测输出模块（4），用于将混合腔（5）内的混合气体输送到被检测的测氢仪（8）；
控制装置，用于控制气体处理模块（1）、氢气输出模块（2）、混合腔（5）、标准检测仪器（3）、检测输出模块（4）工作，接收标准检测仪器（3）输出的数据、被检测的测氢仪（8）输出的数据。
2.根据权利要求1所述的一种测氢仪检测装置，其特征在于，所述气体处理模块（1）包括滤尘器（11）、除氢装置（12）、第一气泵（131）、流量计（14）、第一三通电磁阀（15）、第一电磁阀（16）、第二气泵（132）和净化吸收装置（17），所述滤尘器（11）、除氢装置（12）、第一气泵（131）、流量计（14）、第一三通电磁阀（15）的公共进气口依次连接，所述第一三通电磁阀（15）的第一出气口与混合腔（5）的第一进气口连接，所述混合腔（5）的第一出气口、第一电磁阀（16）、第二气泵（132）、净化吸收装置（17）依次连接。
3.根据权利要求2所述的一种测氢仪检测装置，其特征在于，所述氢气输出模块（2）包括标准氢气气源（21）、减压阀（22）、压强计（23）、第二三通电磁阀（241）、第三三通电磁阀（242）、微量稳流模块、宏量稳流模块、第四三通电磁阀（243），所述标准氢气气源（21）依次通过减压阀（22）、压强计（23）与第二三通电磁阀（241）的第一进气口连接，所述第二三通电磁阀（241）的第二进气口与第一三通电磁阀（15）的第二出气口连接，所述第二三通电磁阀（241）的公共出气口与第三三通电磁阀（242）的公共进气口连接，所述第三三通电磁阀（242）的第一出气口通过微量稳流模块与第四三通电磁阀（243）的第一进气口连接，所述第三三通电磁阀（242）的第二出气口通过宏量稳流模块与第四三通电磁阀（243）的第二进气口连接，所述第四三通电磁阀（243）的公共出气口与混合腔（5）的第二进气口连接。
4.根据权利要求3所述的一种测氢仪检测装置，其特征在于，所述微量稳流模块包括微量进样泵（251）、微量稳流阀（252）和小流量流量计（253），所述微量进样泵（251）的进气口与第三三通电磁阀（242）的第一出气口连接，所述微量进样泵（251）、微量稳流阀（252）和小流量流量（253）计依次连接，所述小流量流量计（253）的出气口与第四三通电磁阀（243）的第一进气口连接。
5.根据权利要求3所述的一种测氢仪检测装置，其特征在于，所述宏量稳流模块包括第三气泵（261）和质量流量控制器（262），所述第三气泵（261）的进气口与第三三通电磁阀（242）的第二出气口连接，所述第三气泵（261）的出气口与质量流量控制器（262）的进气口连接，所述质量流量控制器（262）的出气口与第四三通电磁阀（243）的第二进气口连接。
6.根据权利要求1所述的一种测氢仪检测装置，其特征在于，所述混合腔（5）包括腔体（51）和设置在腔体（51）内的整流装置（52），所述整流装置（52）用于将充入腔体（51）内的气体进行均匀扩散。
7.根据权利要求1所述的一种测氢仪检测装置，其特征在于，所述检测输出模块（4）包括第二电磁阀（411）、第一六通分流器（421）、第二六通分流器（422）、第三电磁阀（412）和五个稳流模块，所述第二电磁阀（411）的进气口与混合腔（5）的第二出气口连接，所述第二电磁阀（411）的出气口与第一六通分流器（421）的公共进气口连接，所述第一六通分流器（421）的五个出气口分别与五个稳流模块的进气口连接，所述五个稳流模块的出气口分别与五个被检测的测氢仪（8）的进气口连接，所述五个被检测的测氢仪（8）的出气口分别与第二六通分流器（422）的五个进气口连接，所述第二六通分流器（422）的公共出气口与混合腔（5）的第三进气口连接。
8.根据权利要求1所述的一种测氢仪检测装置，其特征在于，还包括环境参数检测模块（7），所述环境参数检测模块（7）包括设置在混合腔（5）内壁的腔内检测模块（71）和设置在混合腔（5）外壁的腔外检测模块（72），所述腔内检测模块（71）包括第一温度传感器、第一气压传感器和第一湿度传感器，所述腔外检测模块（72）包括第二温度传感器、第二气压传感器和第二湿度传感器，所述控制装置接收环境参数检测模块（7）输出的数据。
9.根据权利要求8所述的一种测氢仪检测装置，其特征在于，所述控制装置包括中央处理器（61）、人机交互模块（63）、通道控制模块（62）和数据采集存储模块（64），所述中央处理器（61）分别与人机交互模块（63）、通道控制模块（62）和数据采集存储模块（64）电连接，所述通道控制模块（62）还分别与气体处理模块（1）、氢气输出模块（2）、混合腔（5）、检测输出模块（4）电连接，所述数据采集存储模块（64）还分别与标准检测仪器（3）、被检测的测氢仪（8）、环境参数检测模块（7）电连接。
10.一种测氢仪检测装置的检测方法，用于权利要求1所述的一种测氢仪检测装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1：控制装置接收到工作人员输入的配制设定浓度氢气的指令，控制氢气输出模块向混合腔内输入一定体积的标准浓度氢气，同时控制气体处理模块向混合腔内输入一定体积除氢空气作为稀释气体稀释标准浓度氢气，混合腔内整流装置使标准浓度氢气和稀释气体均匀扩散；
S2：一段时间后，标准检测仪器从混合腔内抽取气体进行检测，如果检测到的浓度与设定浓度误差大于3%，则执行步骤S3，如果检测到的浓度与设定浓度误差小于或等于3%，则执行步骤S4；
S3：检测输出模块关闭，控制装置根据标准检测仪器检测的浓度与工作人员输入的设定浓度，计算出需要输入的标准浓度氢气的体积和除氢空气的体积，控制氢气输出模块向混合腔内输入计算出的标准浓度氢气体积，控制气体处理模块向混合腔内输入计算出的除氢空气体积，接着执行步骤S2；
S4：检测输出模块开启，被检测的测氢仪开始检测，同时标准检测仪器实时检测混合腔内氢气浓度，控制装置根据被检测的测氢仪的检测数据判断被检测的测氢仪的性能，当标准检测仪器检测到的浓度与设定浓度误差大于3%时，跳转至步骤S3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200114 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |