CN111141885A - 气体测汞仪自动检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体测汞仪自动检测装置及其检测方法。气体测汞仪自动检测装置包括控制电路及分别与控制电路相连的载气处理机构、饱和汞气输送机构、气体配制机构、浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构和尾气处理机构。检测方法为：控制电路根据接收到的指令分别对载气处理机构、饱和汞气输送机构、气体配制机构、浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构及尾气处理机构进行控制，实现气路切换，接收浓度标准监测机构及待测的气体测汞仪的检测数据，并进行处理和显示。本发明实现气路的自动控制和自动切换，实现多台气体测汞仪在检测量程范围内的多点校准和多点检测，检测准确，可靠性高，检测方便，检测效率高。

Description

气体测汞仪自动检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及对气体测汞仪进行检测的装置，尤其涉及一种气体测汞仪自动检测装置及其检测方法。

背景技术

汞是在土壤、岩石、水、空气、动植物、食品和化妆品中广泛分布的有毒元素。汞的挥发性和长距离传输，高毒性和生物放大作用，对人体健康的危害和对生态环境的破坏，使其成为全球减排的对象之一。测汞仪是近几十年来取代色谱分析仪、光谱分析仪的一种用于专门测量汞浓度的分析仪器，也逐渐成为强制检定的工作用计量器具。因此，测汞仪的检定和测量质量评价方法十分重要，不仅可以区分不同仪器的性能及工作情况，而且可以确保获得有效检测数据，为人类生产、生活提供可靠的保证。

现行的国家计量检定规程JJG 548-2004《测汞仪检定规程》中规定了冷原子吸收和冷原子荧光测汞仪的检定与检查方法，采用了固定浓度的汞标准溶液作为母液，通过稀释和还原剂还原，作为标准源用来测量测汞仪的线性、检出限和重复性。但这种方法存在很大误差，包括溶液稀释过程中稀释剂的背景浓度、溶液取样时的体积误差以及测量时还原剂的还原能力和还原剂本身背景浓度都会造成系统误差。此外，这种检定方法主要是针对量程为纳克级别的测汞仪，而对于测量大气、土壤逸出气等痕量汞的测汞仪，量程覆盖范围较小，无法检测皮克级别，适用性较差。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种气体测汞仪自动检测装置及其检测方法，其能够为待测的气体测汞仪提供不同浓度的汞气供其检测，提供不同体积的饱和汞蒸气供其校准，特别是能提供几十到几百皮克的汞气，实现气体测汞仪在检测量程范围内的多点校准和多点检测，便于检测气体测汞仪的性能并实现气体测汞仪的自动校准，检测准确，可靠性高。本发明所有过程都由装置自动完成，实现气路的自动控制和自动切换，并能对多台待测的气体测汞仪进行检测，检测方便，自动化程度高，提高检测效率。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的气体测汞仪自动检测装置，包括载气处理机构、饱和汞气输送机构、气体配制机构、浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构、尾气处理机构和控制电路；

饱和汞气输送机构，为气体配制机构及校准时的浓度标准监测机构和气体测汞仪提供饱和汞蒸气；

载气处理机构，对输入的空气进行滤尘和除汞处理，将处理后的空气作为载气，携带饱和汞气输送机构提供的饱和汞蒸气输送给气体配制机构；

气体配制机构，将载气和饱和汞蒸气混合均匀形成汞气，为待测的气体测汞仪提供稳定浓度的汞气；

浓度标准监测机构，监测气体配制机构中混合均匀的汞气的浓度；

多台气体测汞仪安装机构，连接多台待测的气体测汞仪，将气体配制机构中混合均匀的汞气输送给待测的气体测汞仪进行汞气检测；

尾气处理机构，对气体配制机构、浓度标准监测机构及气体测汞仪排出的尾气进行处理；

控制电路，分别对载气处理机构、饱和汞气输送机构、气体配制机构、浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构及尾气处理机构进行控制，接收浓度标准监测机构及待测的气体测汞仪的检测数据，并进行处理和显示。

本发明通过控制电路接收操作人员的工作指令(如需要配制的汞气浓度、是否校准等)，由控制电路根据工作指令分别对载气处理机构、饱和汞气输送机构、气体配制机构、浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构及尾气处理机构进行控制，控制电路接收浓度标准监测机构及待测的气体测汞仪的检测数据，并进行处理和显示。饱和汞气输送机构根据需要配制的汞气浓度输出定量体积的饱和汞蒸气，载气处理机构对空气进行除汞处理输出除汞空气作为载气，饱和汞蒸气在载气的载动下输入至气体配制机构，由气体配制机构混合均匀后，输送给浓度标准监测机构对混合气体的气汞浓度进行检测，由控制电路确认是否达到预设浓度：如达到预设浓度，混合气体再送给各待检测的气体测汞仪进行检测，并将结果传送至控制电路进行分析和显示；如未达到预设浓度，则载气处理机构和饱和汞气输送机构继续输出气体给气体配制机构进行配制和混合，直到混合气体达到预设浓度。在控制电路的控制下，饱和汞气输送机构还能将定量体积的饱和汞蒸气直接输送给浓度标准监测机构和待测的气体测汞仪，用于仪器的自动校准。本发明所有过程都由装置自动完成，实现气路的自动控制和自动切换，检测方便，自动化程度高，减少了仪器检定和检测过程中的人为误差，并且不引入试剂误差，能够为待测的气体测汞仪提供不同浓度的汞气供其检测，提供不同体积的饱和汞蒸气供其校准，特别是能提供几十到几百皮克的汞气，实现气体测汞仪在检测量程范围内的多点校准和多点检测，便于检测气体测汞仪的性能并实现气体测汞仪的自动校准，检测准确，可靠性高，并能对多台待测的气体测汞仪同时进行检测，便于对多台待测的气体测汞仪进行性能比较，提高检测效率。

作为优选，所述的载气处理机构包括滤尘器、除汞器、一号三通电磁阀、一号气泵和一号流量计，空气进气口、滤尘器、除汞器和一号三通电磁阀的第一进气口依次相连，一号三通电磁阀的第二进气口和所述的饱和汞气输送机构相连，一号三通电磁阀的公共出气口经一号气泵和一号流量计相连，一号流量计再和所述的气体配制机构相连，一号三通电磁阀、一号气泵及一号流量计分别和所述的控制电路电连接。一号三通电磁阀的开闭及一号气泵、一号流量计的运行分别由控制电路进行控制，实现气路的自动切换及输送空气的流量大小和体积多少的控制。滤尘器用于过滤空气中的粉尘和水蒸汽，滤尘器采用孔径0.45μm的聚四氟乙烯疏水滤膜。除汞器利用载碘活性炭吸收空气中的痕量汞气体，活性炭的粒径为10～40目，质量为80～100g，可吸附3～8ng的汞蒸气。空气在一号气泵的抽力作用下从空气进气口流入载气处理机构，由滤尘器过滤掉空气中的粉尘和水蒸汽，再由除汞器吸附掉空气中的痕量汞气体，除汞空气作为载气在一号三通电磁阀处携带上饱和汞气输送机构送来的饱和汞蒸气，输送给气体配制机构。

作为优选，所述的饱和汞气输送机构包括饱和汞蒸气瓶、微量泵、二号三通电磁阀和五号三通电磁阀，饱和汞蒸气瓶和微量泵、二号三通电磁阀的公共进气口依次相连，二号三通电磁阀的第一出气口和所述的载气处理机构相连，二号三通电磁阀的第二出气口和五号三通电磁阀的公共进气口相连，五号三通电磁阀的第一出气口和所述的浓度标准监测机构相连，五号三通电磁阀的第二出气口和所述的多台气体测汞仪安装机构相连，饱和汞蒸气瓶、微量泵、二号三通电磁阀及五号三通电磁阀分别和所述的控制电路电连接。饱和汞蒸气瓶包含体积200ml的聚四氟乙烯瓶、温度传感器和恒温盒，其中聚四氟乙烯瓶内装有0.5g水银液滴，瓶内安装温度传感器，温度传感器通过I2C串口与控制电路进行数据传输，瓶外为恒温盒。恒温盒是一个长方体盒子，外部包裹保温棉，内部与聚四氟乙烯瓶之间粘接半导体加热片。恒温盒用于控制聚四氟乙烯瓶内的温度在20～28℃之间，半导体加热片的加热工作状态根据瓶内温度传感器采集到的温度值进行调整。根据饱和汞蒸气与温度的关系可知不同温度下饱和汞蒸气的浓度，以便控制电路根据设置浓度和饱和汞蒸气瓶内的浓度，确定微量泵的抽样体积。温度传感器的精度为0.1℃。微量泵是一种定量的隔膜气泵，泵体材料为聚四氟乙烯，具有自吸作用，每次从饱和汞蒸气瓶内抽取饱和汞蒸气前，先排空空气再进行取样，可定量抽取10～100μL体积的饱和汞蒸气。二号三通电磁阀、五号三通电磁阀的开闭及微量泵的运行分别由控制电路进行控制，实现气路的自动切换及输送饱和汞蒸气的流量大小和体积多少的控制。饱和汞蒸气和载气汇合时，用于气体配制机构按设定配制不同浓度的混合气体。饱和汞蒸气通过五号三通电磁阀分别输送给浓度标准监测机构和待测的气体测汞仪时，用于浓度标准监测机构、待测的气体测汞仪的自动校准。饱和汞气输送机构可直接为浓度标准监测机构及待测的气体测汞仪提供饱和汞蒸气，用于仪器的自动校准，减少人为校准误差，无需配制不同浓度的标准溶液进行还原，校准结果与试剂的还原能力、试剂的空白值无关，准确度较高。

作为优选，所述的浓度标准监测机构包括四号三通电磁阀和标准汞监测仪，四号三通电磁阀的第一进气口和所述的气体配制机构相连，四号三通电磁阀的第二进气口和所述的饱和汞气输送机构相连，四号三通电磁阀的公共出气口和标准汞监测仪的进口相连，标准汞监测仪的出口和所述的尾气处理机构相连，四号三通电磁阀及标准汞监测仪分别和所述的控制电路电连接。四号三通电磁阀的开闭由控制电路进行控制，实现气路的自动切换。标准汞监测仪是一种检出限低于8pg的测汞仪，检测范围为0～10000ng/m3，用于实时监测气体配制机构所配制的混合气体的气汞浓度，检测数据送控制电路处理，判定混合气体的气汞浓度是否达到预设浓度，监测完成后排出的尾气送尾气处理机构处理后再排放到空气中。

作为优选，所述的气体配制机构包括发生器、三号电磁阀和二号气泵，发生器的第一进口和所述的载气处理机构相连，发生器的第一出口、第二出口及第三出口分别和所述的浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构、尾气处理机构相连，发生器的第四出口依次经三号电磁阀和二号气泵与发生器的第二进口相连，三号电磁阀及二号气泵分别和所述的控制电路电连接。三号电磁阀的开闭及二号气泵的运行由控制电路进行控制，实现气路的自动切换及气体流量大小的控制。第二气泵是一种真空泵，流量固定在1L/min。发生器采用聚四氟乙烯材质，内部是一个体积80～120L的圆柱体的腔体，发生器的壁厚不小于15mm，较厚的壁可使发生器内的温度变化受环境温变影响较小。发生器的第一进口用于接收载气和饱和汞蒸气。发生器的第四出口和三号电磁阀、二号气泵、第二进口相连形成一个闭合回路，用于搅动发生器内的气体流动，使之混合均匀。发生器的第一出口输出混合气体给浓度标准监测机构进行检测，发生器的第二出口输出混合气体给待测的气体测汞仪进行检测，发生器的第三出口与尾气处理机构相连，用于清洗发生器内的高浓度气体。

作为优选，所述的发生器的内部是个呈圆柱体的腔体，所述的发生器的第一进口和第四出口设在发生器的顶部，发生器的第二进口和第三出口设在发生器的底部，发生器的第一进口和第二进口上均设有朝向发生器内部的气体扩散器。气体扩散器用于分散气体进入发生器后的瞬间冲力，促使整个腔体内的气体混合均匀，避免局部位置气体浓度较高的现象发生。气体扩散器是一个花洒型的多孔圆台，顶部通过螺纹与发生器的进口连接，底部均匀分布多个气孔，向发生器内输入气体。

作为优选，所述的多台气体测汞仪安装机构包括一号六通分流器、二号六通分流器、三号六通分流器、五个六号三通电磁阀和五个二号流量计，一号六通分流器的公共进气口和所述的气体分配机构相连，一号六通分流器的五个出气口分别和五个六号三通电磁阀的第一进气口相连，三号六通分流器的公共进气口和所述的饱和汞气输送机构相连，三号六通分流器的五个出气口分别和五个六号三通电磁阀的第二进气口相连，五个六号三通电磁阀的公共出气口分别经五个二号流量计和五台待测的气体测汞仪的进口相连，五台待测的气体测汞仪的出口分别和二号六通分流器的五个进气口相连，二号六通分流器的公共出气口和所述的尾气处理机构相连，五个六号三通电磁阀及五个二号流量计分别和所述的控制电路电连接。五个六号三通电磁阀的开闭及五个二号流量计、五个待测的气体测汞仪的运行由控制电路进行控制，实现气路的自动切换及气体流量大小的控制。流量计可控制流量稳定在300～400ml/min，以确保每个气体测汞仪的采样量一致，避免检测结果受气体流量的影响，造成输出气量不均匀，引起测量误差。五台待测的气体测汞仪，可以是任意工作原理的分析仪器。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，气口为圆形通道与公共端口连通，气口直径为8～10mm。六通分流器可以保证气体通过时，每个通道的气体流量均匀一致，避免造成气流分布不均匀的后果。气体配制机构送来的混合气体经一号六通分流器分成五路输送给五个待测的气体测汞仪进行汞浓度检测，饱和汞蒸气瓶送出的饱和汞蒸气经三号六通分流器分成五路输送给五个待测的气体测汞仪进行仪器校准，五个待测的气体测汞仪排出的尾气送到二号六通分流器的五个进气口，再由其公共出气口输送给尾气处理机构处理后排出到空气中。

作为优选，所述的尾气处理机构包括三通接头、七号三通电磁阀、三号气泵、尾气处理瓶和净化管，三通接头的第一口、第二口分别和所述的浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构相连，三通接头的第三口和七号三通电磁阀的第一进气口相连，七号三通电磁阀的第二进气口和所述的气体配制机构相连，七号三通电磁阀的公共出气口和三号气泵、尾气处理瓶、净化管及尾气排气口依次相连，七号三通电磁阀及三号气泵分别和所述的控制电路电连接。七号三通电磁阀的开闭及三号气泵的运行由控制电路进行控制，实现尾气的排气控制。尾气处理瓶是一只500ml的孟氏气体洗瓶，洗瓶内装有PH值为3～4的300ml稀硝酸液体，尾气经过该瓶，被稀硝酸氧化形成离子汞溶于液体中。净化管是一根装有活性炭和变色硅胶的单进单出的管子，直径不小于20mm，体积不小于200ml。三号气泵的流量固定在100ml/min，确保尾气经过尾气处理瓶和净化管得到充分的氧化和清洗，除汞处理后再排放到空气中，有效减少对空气的污染。

作为优选，控制电路包括中央处理单元、气路控制单元、显示单元、按键单元及数据采集处理单元。中央处理单元分别与气路控制单元、显示单元、按键单元及数据采集处理单元通过串口通讯，气路控制单元通过串口与载气处理机构、饱和汞气输送机构、气体配制机构、浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构以及尾气处理机构中的电磁阀、气泵、流量计进行通讯。数据采集处理单元通过串口与载气处理机构的流量计、饱和汞气输送机构的温度传感器、浓度标准监测机构的标准汞监测仪以及多台气体测汞仪安装机构中的二号流量计进行单向通讯，数据采集处理单元通过网络接口与待测的气体测汞仪进行双向通讯。数据采集处理单元采用单片机采集分析数据，减少了数据的传送错误，提高了分析效率。

本发明的气体测汞仪自动检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1：工作人员通过所述的控制电路输入需要配制设定汞蒸气浓度的汞气的指令，控制电路根据所述的饱和汞气输送机构中温度传感器送来的温度值计算出饱和汞气输送机构中饱和汞蒸气的浓度，控制电路分别发出控制信号给所述的饱和汞气输送机构及所述的载气处理机构，使饱和汞气输送机构输出初定体积的饱和汞蒸气，使载气处理机构输出初定体积的除汞空气作为载气，由载气携带饱和汞蒸气输送给所述的气体配制机构；

S2：气体配制机构对输入的载气和饱和汞蒸气进行混合，一段时间后，气体配制机构内的汞气逐渐分布均匀，此时控制电路发出控制信号，使所述的浓度标准监测机构从气体配制机构中抽取气体进行汞蒸气浓度检测，检测信号输送给控制电路进行判断；如果检测到的汞蒸气浓度与设定汞蒸气浓度的误差大于10％，则执行步骤S3；如果检测到的汞蒸气浓度与设定汞蒸气浓度的误差小于或等于10％，则执行步骤S4；

S3：控制电路发出控制信号关闭所述的浓度标准监测机构，控制电路根据检测到的汞蒸气浓度和设定汞蒸气浓度计算出需要输入的饱和汞蒸气体积和载气体积，控制饱和汞气输送机构输出计算出的饱和汞蒸气体积，控制载气处理机构输出计算出的载气体积，由载气携带饱和汞蒸气输送给所述的气体配制机构，接着执行步骤S2；

S4：控制电路发出控制信号，使所述的多台气体测汞仪安装机构开始工作，将气体配制机构中混合均匀的汞气输送给待测的气体测汞仪，待测的气体测汞仪开始检测汞气浓度，检测数据输送给控制电路，控制电路根据待测的气体测汞仪送来的检测数据及浓度标准监测机构的检测数据判断待测的气体测汞仪的检测数据是否合格。

作为优选，所述的检测方法包括校准方法：

S5：工作人员通过所述的控制电路输入需要对浓度标准监测机构进行校准的命令，控制电路根据饱和汞气输送机构中温度传感器送来的温度值确定饱和汞蒸气浓度，控制电路根据校准命令中的体积要求控制饱和汞气输送机构向浓度标准监测机构输入饱和汞蒸气，经过多个体积的饱和汞蒸气输入的多次校准，浓度标准监测机构完成自动校准；

S6：工作人员通过所述的控制电路输入需要对待测的气体测汞仪进行校准的命令，控制电路根据饱和汞气输送机构中温度传感器送来的温度值确定饱和汞蒸气浓度，控制电路根据校准命令中的体积要求控制饱和汞气输送机构向待测的气体测汞仪输入饱和汞蒸气，经过多个体积的饱和汞蒸气输入的多次校准，完成待测的气体测汞仪的自动校准。

本发明的有益效果是：(1)能够为待测的气体测汞仪提供不同浓度的汞气供其检测，从而实现不同原理的多台测汞仪在检测量程范围内的多点浓度检测，便于准确检测测汞仪的性能；(2)通过饱和汞蒸气与除汞空气混合配制一定浓度的目标气体，实时分析混合气体的浓度，提高所配制的混合气体的浓度的准确性，减少了标准溶液配制过程中的操作误差，配制过程简单，准确度高；(3)通过多通道单独控制，实现多台待测的气体测汞仪的同步观测，以流量控制保证气体测汞仪采集气体浓度的一致性；(4)通过饱和汞蒸气定量进样，可为气体测汞仪进行自动校准，减少人为操作的误差，提高检测结果的可靠性；(5)通过嵌入式集成控制的中央处理单元，以单片机实现数据的分析处理，通过串口通讯或者网络通讯实现和待测的气体测汞仪之间的数据传输，提高了自动化和智能化程度，可快速分析待测气汞仪的准确度和重复性以及多台仪器的一致性，用于评价待测气汞仪的性能，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是本发明气体测汞仪自动检测装置的一种连接结构框图。

图2是本发明气体测汞仪自动检测装置的一种连接结构示意图。

图3是本发明气体测汞仪自动检测装置中多台气体测汞仪安装机构的一种连接结构示意图。

图4是本发明气体测汞仪自动检测装置中控制电路的一种电路原理连接结构框图。

图中1.载气处理机构，2.饱和汞气输送机构，3.气体配制机构，4.浓度标准监测机构，5.多台气体测汞仪安装机构，6.尾气处理机构，10.空气进气口，11.滤尘器，12.除汞器，13.一号气泵，14.一号流量计，21.饱和汞蒸气瓶，22.微量泵，31.发生器，32.二号气泵，33.气体扩散器，41.标准汞监测仪，51.一号六通分流器，52.二号六通分流器，53.三号六通分流器，54.二号流量计，55.待测的气体测汞仪，61.三通接头，62.三号气泵，63.尾气处理瓶，64.净化管，65.尾气排气口，71.中央处理单元，72.气路控制单元，73.显示单元，74.按键单元，75.数据采集处理单元，101.一号三通电磁阀，102.二号三通电磁阀，103.三号电磁阀，104.四号三通电磁阀，105.五号三通电磁阀，106.六号三通电磁阀，107.七号三通电磁阀。

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：本实施例的气体测汞仪自动检测装置，如图1所示，包括载气处理机构1、饱和汞气输送机构2、气体配制机构3、浓度标准监测机构4、多台气体测汞仪安装机构5、尾气处理机构6和控制电路。饱和汞气输送机构，为气体配制机构及校准时的浓度标准监测机构和气体测汞仪提供饱和汞蒸气；载气处理机构，对输入的空气进行滤尘和除汞处理，将处理后的空气作为载气，携带饱和汞气输送机构提供的饱和汞蒸气输送给气体配制机构；气体配制机构，将载气和饱和汞蒸气混合均匀形成汞气，为待测的气体测汞仪提供稳定浓度的汞气；浓度标准监测机构，监测气体配制机构中混合均匀的汞气的浓度；多台气体测汞仪安装机构，连接多台待测的气体测汞仪，将气体配制机构中混合均匀的汞气输送给待测的气体测汞仪进行汞气检测；尾气处理机构，对气体配制机构、浓度标准监测机构及气体测汞仪排出的尾气进行处理；控制电路，分别对载气处理机构、饱和汞气输送机构、气体配制机构、浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构及尾气处理机构进行控制，接收浓度标准监测机构及待测的气体测汞仪的检测数据，并进行处理和显示。

如图2所示，载气处理机构1包括滤尘器11、除汞器12、一号三通电磁阀101、一号气泵13和一号流量计14；饱和汞气输送机构2包括饱和汞蒸气瓶21、微量泵22、二号三通电磁阀102和五号三通电磁阀105。空气进气口10、滤尘器、除汞器和一号三通电磁阀的第一进气口依次相连，一号三通电磁阀的第二进气口和二号三通电磁阀的第一出气口相连，一号三通电磁阀的公共出气口经一号气泵和一号流量计相连，一号流量计再和气体配制机构相连。饱和汞蒸气瓶和微量泵、二号三通电磁阀的公共进气口依次相连，二号三通电磁阀的第二出气口和五号三通电磁阀的公共进气口相连，五号三通电磁阀的第一出气口和浓度标准监测机构相连，五号三通电磁阀的第二出气口和多台气体测汞仪安装机构相连。

气体配制机构3包括发生器31、三号电磁阀103和二号气泵32，发生器的内部是个呈圆柱体的腔体，发生器有两个进口和四个出口，发生器的第一进口和第一出口、第二出口、第四出口位于发生器的顶部，发生器的第二进口和第三出口位于发生器的底部，发生器的第一进口和第二进口上均装有朝向发生器内部的气体扩散器33。发生器的第一进口和载气处理机构中的一号流量计相连，发生器的第一出口、第二出口及第三出口分别和浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构、尾气处理机构相连，发生器的第四出口依次经三号电磁阀和二号气泵与发生器的第二进口相连。

浓度标准监测机构4包括四号三通电磁阀104和标准汞监测仪41，四号三通电磁阀的第一进气口和发生器的第一出口相连，四号三通电磁阀的第二进气口和饱和汞气输送机构中的五号三通电磁阀的第一出气口相连，四号三通电磁阀的公共出气口和标准汞监测仪的进口相连，标准汞监测仪的出口和尾气处理机构相连。

如图2、图3所示，多台气体测汞仪安装机构5包括一号六通分流器51、二号六通分流器52、三号六通分流器53、五个六号三通电磁阀106和五个二号流量计54，一号六通分流器的公共进气口和发生器的第二出口相连，一号六通分流器的五个出气口分别和五个六号三通电磁阀的第一进气口相连，三号六通分流器的公共进气口和饱和汞气输送机构中的五号三通电磁阀的第二出气口相连，三号六通分流器的五个出气口分别和五个六号三通电磁阀的第二进气口相连，五个六号三通电磁阀的公共出气口分别经五个二号流量计和五台待测的气体测汞仪55的进口相连，五台待测的气体测汞仪的出口分别和二号六通分流器的五个进气口相连，二号六通分流器的公共出气口和尾气处理机构相连。图2中为了便于看清气体流向，只画出了一号、二号及三号六通分流器的一路通道和一个六号三通电磁阀、一个二号流量计和一台待测的气体测汞仪的连接结构。

如图2所示，尾气处理机构6包括三通接头61、七号三通电磁阀107、三号气泵62、尾气处理瓶63和净化管64，三通接头的第一口和标准汞监测仪的出口相连，三通接头的第二口和多台气体测汞仪安装机构中的二号六通分流器的公共出气口相连，三通接头的第三口和七号三通电磁阀的第一进气口相连，七号三通电磁阀的第二进气口和发生器的第三出口相连，七号三通电磁阀的公共出气口和三号气泵、尾气处理瓶、净化管及尾气排气口65依次相连。

如图4所示，控制电路包括中央处理单元71、气路控制单元72、显示单元73、按键单元74及数据采集处理单元75，气路控制单元、显示单元、按键单元及数据采集处理单元分别和中央处理单元相连，气路控制单元分别和一号三通电磁阀、二号三通电磁阀、三号电磁阀、四号三通电磁阀、五号三通电磁阀、五个六号三通电磁阀、七号三通电磁阀、一号气泵、二号气泵、三号气泵、微量泵、一号流量计及五个二号流量计相连，本发明中的流量计均为可控流量计，数据采集处理单元分别和饱和汞蒸气瓶中的温度传感器、标准汞监测仪及五个待测的气体测汞仪相连。

中央处理单元是控制电路的核心，可采用单片机、嵌入式集成电路芯片。中央处理单元发出控制信号给气路控制单元，由气路控制单元再发出控制信号分别控制各电磁阀的开闭状态、开闭方向及各气泵、流量计的运行状态。饱和汞蒸气瓶中温度传感器测得的温度值及标准汞监测仪、待测的气体测汞仪测得的汞气浓度值分别由数据采集处理单元接收和处理后输送给中央处理单元。通过按键单元进行工作状态的设定和操作指令的输入，显示单元用于显示工作状态、各工作阶段的相关参数及温度值、汞浓度值和检测结果。

本发明在工作过程中有四种气路通道：

1、使标准汞监测仪检测不同浓度的汞气：空气流入载气处理机构，流经滤尘器过滤掉空气中的粉尘和水蒸汽，流经除汞器吸收掉空气中的痕量汞气，除汞空气作为载气，与饱和汞蒸气瓶输出的饱和汞蒸气在一号三通电磁阀处汇合，载气携带饱和汞蒸气输送给发生器，经发生器混合均匀后，输送给标准汞监测仪进行检测，标准汞监测仪排出的尾气经三通接头流向尾气处理机构，最后从尾气排气口排出；

2、使待测的气体测汞仪检测不同浓度的汞气：空气流入载气处理机构，流经滤尘器过滤掉空气中的粉尘和水蒸汽，流经除汞器吸收掉空气中的痕量汞气，除汞空气作为载气，与饱和汞蒸气瓶输出的饱和汞蒸气在一号三通电磁阀处汇合，载气携带饱和汞蒸气输送给发生器，经发生器混合均匀后，输送给待测的气体测汞仪进行检测，待测的气体测汞仪排出的尾气经三通接头流向尾气处理机构，最后从尾气排气口排出；

3、不使用载气处理机构和气体配制机构，饱和汞蒸气瓶输出的饱和汞蒸气通过五号三通电磁阀和四号三通电磁阀输送给标准汞监测仪，用于对标准汞监测仪进行校准，标准汞监测仪排出的尾气经三通接头流向尾气处理机构，最后从尾气排气口排出；

4、不使用载气处理机构和气体配制机构，饱和汞蒸气瓶输出的饱和汞蒸气通过五号三通电磁阀和六号三通电磁阀输送给待测的气体测汞仪，用于对待测的气体测汞仪进行校准，待测的气体测汞仪排出的尾气经三通接头流向尾气处理机构，最后从尾气排气口排出。

上述气体测汞仪自动检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1：工作人员通过按键输入需要配制设定汞蒸气浓度的汞气的指令给中央处理单元，数据采集处理单元接收饱和汞蒸气瓶中温度传感器送来的温度值并输送给中央处理单元，中央处理单元根据温度值计算出饱和汞蒸气瓶中的饱和汞蒸气的浓度，中央处理单元发出控制信号给气路控制单元，由气路控制单元发出信号打开一号三通电磁阀及二号三通电磁阀，并启动微量泵、一号气泵和一号流量计，使饱和汞蒸气瓶输出初定体积的饱和汞蒸气，使载气处理机构输出初定体积的除汞空气作为载气，由载气携带饱和汞蒸气输送给发生器；

S2：载气携带饱和汞蒸气从发生器的第一进口进入，经气体扩散器的扩散流入发生器内部，中央处理单元发出控制信号给气路控制单元，由气路控制单元发出信号打开三号电磁阀及二号气汞，使得发生器中的部份气体从第四出口流出，流经三号电磁阀和二号气汞，再从第二进口流入，再经气体扩散器的扩散流到发生器内部，对输入的载气和饱和汞蒸气进行混合，一段时间后，发生器内的汞气逐渐分布均匀，此时中央处理单元发出控制信号给气路控制单元，由气路控制单元发出信号打开四号三通电磁阀、七号三通电磁阀和三号气汞，启动标准汞监测仪，使标准汞监测仪从发生器中抽取气体进行汞蒸气浓度检测，检测信号经数据采集处理单元输送给中央处理单元进行判断，标准汞监测仪排出的尾气经三通接头、七号三通电磁阀和三号气泵流入尾气处理瓶和净化管，处理后从尾气排气口排出；如果检测到的汞蒸气浓度与设定汞蒸气浓度的误差大于10％，则执行步骤S3；如果检测到的汞蒸气浓度与设定汞蒸气浓度的误差小于或等于10％，则执行步骤S4；

S3：中央处理单元发出控制信号关闭四号三通电磁阀和标准汞监测仪，中央处理单元根据检测到的汞蒸气浓度和设定汞蒸气浓度计算出需要输入的饱和汞蒸气体积和载气体积，控制微量泵和二号三通电磁阀的开启时间使饱和汞蒸气瓶输出计算出的饱和汞蒸气体积，控制一号三通电磁阀、一号气泵和一号流量计的开启时间以输出计算出的载气体积，由载气携带饱和汞蒸气输送给发生器，接着执行步骤S2；

S4：中央处理单元发出控制信号给气路控制单元，由气路控制单元发出信号打开六号三通电磁阀和五个待测的气体测汞仪，将发生器中混合均匀的汞气通过一号六通分流器分别输送给五个待测的气体测汞仪，待测的气体测汞仪开始检测汞气浓度，检测数据经数据采集处理单元输送给中央处理单元，中央处理单元根据待测的气体测汞仪送来的检测数据及标准汞监测仪的检测数据判断待测的气体测汞仪的性能；待测的气体测汞仪排出的尾气经三通接头、七号三通电磁阀和三号气泵流入尾气处理瓶和净化管，处理后从尾气排气口排出；

还包括校准方法：

S5：工作人员通过按键输入需要对标准汞监测仪进行校准的命令，数据采集处理单元接收饱和汞蒸气瓶中温度传感器送来的温度值并输送给中央处理单元，中央处理单元根据温度值确定饱和汞蒸气瓶中的饱和汞蒸气的浓度，中央处理单元根据校准命令中的体积要求控制二号三通电磁阀、五号三通电磁阀及四号三通电磁阀的开启时间，由饱和汞蒸气瓶输出饱和汞蒸气给标准汞监测仪进行检测，经过多个体积的饱和汞蒸气输入的多次校准，标准汞监测仪完成自动校准；

S6：工作人员通过按键输入需要对待测的气体测汞仪进行校准的命令，数据采集处理单元接收饱和汞蒸气瓶中温度传感器送来的温度值并输送给中央处理单元，中央处理单元根据温度值确定饱和汞蒸气瓶中的饱和汞蒸气的浓度，中央处理单元根据校准命令中的体积要求控制二号三通电磁阀、五号三通电磁阀及六号三通电磁阀的开启时间，由饱和汞蒸气瓶输出饱和汞蒸气给待测的气体测汞仪进行检测，经过多个体积的饱和汞蒸气输入的多次校准，完成待测的气体测汞仪的自动校准。

本发明能够为待测的气体测汞仪提供不同浓度的汞气供其检测，提供不同体积的饱和汞蒸气供其校准，特别是能提供几十到几百皮克的汞气，实现气体测汞仪在检测量程范围内的多点校准和多点检测，便于检测气体测汞仪的性能并实现气体测汞仪的自动校准，检测准确，可靠性高。本发明所有过程都由装置自动完成，实现气路的自动控制和自动切换，并能对多台待测的气体测汞仪进行检测，检测方便，自动化程度高，提高检测效率。

Claims (10)

1.一种气体测汞仪自动检测装置，其特征在于包括载气处理机构、饱和汞气输送机构、气体配制机构、浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构、尾气处理机构和控制电路；

饱和汞气输送机构，为气体配制机构及校准时的浓度标准监测机构和气体测汞仪提供饱和汞蒸气；

载气处理机构，对输入的空气进行滤尘和除汞处理，将处理后的空气作为载气，携带饱和汞气输送机构提供的饱和汞蒸气输送给气体配制机构；

气体配制机构，将载气和饱和汞蒸气混合均匀形成汞气，为待测的气体测汞仪提供稳定浓度的汞气；

浓度标准监测机构，监测气体配制机构中混合均匀的汞气的浓度；

多台气体测汞仪安装机构，连接多台待测的气体测汞仪，将气体配制机构中混合均匀的汞气输送给待测的气体测汞仪进行汞气检测；

尾气处理机构，对气体配制机构、浓度标准监测机构及气体测汞仪排出的尾气进行处理；

控制电路，分别对载气处理机构、饱和汞气输送机构、气体配制机构、浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构及尾气处理机构进行控制，接收浓度标准监测机构及待测的气体测汞仪的检测数据，并进行处理和显示。

2.根据权利要求1所述的气体测汞仪自动检测装置，其特征在于所述的载气处理机构包括滤尘器、除汞器、一号三通电磁阀、一号气泵和一号流量计，空气进气口、滤尘器、除汞器和一号三通电磁阀的第一进气口依次相连，一号三通电磁阀的第二进气口和所述的饱和汞气输送机构相连，一号三通电磁阀的公共出气口经一号气泵和一号流量计相连，一号流量计再和所述的气体配制机构相连，一号三通电磁阀、一号气泵及一号流量计分别和所述的控制电路电连接。

3.根据权利要求1所述的气体测汞仪自动检测装置，其特征在于所述的饱和汞气输送机构包括饱和汞蒸气瓶、微量泵、二号三通电磁阀和五号三通电磁阀，饱和汞蒸气瓶和微量泵、二号三通电磁阀的公共进气口依次相连，二号三通电磁阀的第一出气口和所述的载气处理机构相连，二号三通电磁阀的第二出气口和五号三通电磁阀的公共进气口相连，五号三通电磁阀的第一出气口和所述的浓度标准监测机构相连，五号三通电磁阀的第二出气口和所述的多台气体测汞仪安装机构相连，饱和汞蒸气瓶、微量泵、二号三通电磁阀及五号三通电磁阀分别和所述的控制电路电连接。

4.根据权利要求1所述的气体测汞仪自动检测装置，其特征在于所述的浓度标准监测机构包括四号三通电磁阀和标准汞监测仪，四号三通电磁阀的第一进气口和所述的气体配制机构相连，四号三通电磁阀的第二进气口和所述的饱和汞气输送机构相连，四号三通电磁阀的公共出气口和标准汞监测仪的进口相连，标准汞监测仪的出口和所述的尾气处理机构相连，四号三通电磁阀及标准汞监测仪分别和所述的控制电路电连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的气体测汞仪自动检测装置，其特征在于所述的气体配制机构包括发生器、三号电磁阀和二号气泵，发生器的第一进口和所述的载气处理机构相连，发生器的第一出口、第二出口及第三出口分别和所述的浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构、尾气处理机构相连，发生器的第四出口依次经三号电磁阀和二号气泵与发生器的第二进口相连，三号电磁阀及二号气泵分别和所述的控制电路电连接。

6.根据权利要求5所述的气体测汞仪自动检测装置，其特征在于所述的发生器的内部是个呈圆柱体的腔体，所述的发生器的第一进口和第四出口设在发生器的顶部，发生器的第二进口和第三出口设在发生器的底部，发生器的第一进口和第二进口上均设有朝向发生器内部的气体扩散器。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的气体测汞仪自动检测装置，其特征在于所述的多台气体测汞仪安装机构包括一号六通分流器、二号六通分流器、三号六通分流器、五个六号三通电磁阀和五个二号流量计，一号六通分流器的公共进气口和所述的气体分配机构相连，一号六通分流器的五个出气口分别和五个六号三通电磁阀的第一进气口相连，三号六通分流器的公共进气口和所述的饱和汞气输送机构相连，三号六通分流器的五个出气口分别和五个六号三通电磁阀的第二进气口相连，五个六号三通电磁阀的公共出气口分别经五个二号流量计和五台待测的气体测汞仪的进口相连，五台待测的气体测汞仪的出口分别和二号六通分流器的五个进气口相连，二号六通分流器的公共出气口和所述的尾气处理机构相连，五个六号三通电磁阀及五个二号流量计分别和所述的控制电路电连接。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的气体测汞仪自动检测装置，其特征在于所述的尾气处理机构包括三通接头、七号三通电磁阀、三号气泵、尾气处理瓶和净化管，三通接头的第一口、第二口分别和所述的浓度标准监测机构、多台气体测汞仪安装机构相连，三通接头的第三口和七号三通电磁阀的第一进气口相连，七号三通电磁阀的第二进气口和所述的气体配制机构相连，七号三通电磁阀的公共出气口和三号气泵、尾气处理瓶、净化管及尾气排气口依次相连，七号三通电磁阀及三号气泵分别和所述的控制电路电连接。

9.一种如权利要求1所述的气体测汞仪自动检测装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：工作人员通过所述的控制电路输入需要配制设定汞蒸气浓度的汞气的指令，控制电路根据所述的饱和汞气输送机构中温度传感器送来的温度值计算出饱和汞气输送机构中饱和汞蒸气的浓度，控制电路分别发出控制信号给所述的饱和汞气输送机构及所述的载气处理机构，使饱和汞气输送机构输出初定体积的饱和汞蒸气，使载气处理机构输出初定体积的除汞空气作为载气，由载气携带饱和汞蒸气输送给所述的气体配制机构；

S2：气体配制机构对输入的载气和饱和汞蒸气进行混合，一段时间后，气体配制机构内的汞气逐渐分布均匀，此时控制电路发出控制信号，使所述的浓度标准监测机构从气体配制机构中抽取气体进行汞蒸气浓度检测，检测信号输送给控制电路进行判断；如果检测到的汞蒸气浓度与设定汞蒸气浓度的误差大于10％，则执行步骤S3；如果检测到的汞蒸气浓度与设定汞蒸气浓度的误差小于或等于10％，则执行步骤S4；

S3：控制电路发出控制信号关闭所述的浓度标准监测机构，控制电路根据检测到的汞蒸气浓度和设定汞蒸气浓度计算出需要输入的饱和汞蒸气体积和载气体积，控制饱和汞气输送机构输出计算出的饱和汞蒸气体积，控制载气处理机构输出计算出的载气体积，由载气携带饱和汞蒸气输送给所述的气体配制机构，接着执行步骤S2；

S4：控制电路发出控制信号，使所述的多台气体测汞仪安装机构开始工作，将气体配制机构中混合均匀的汞气输送给待测的气体测汞仪，待测的气体测汞仪开始检测汞气浓度，检测数据输送给控制电路，控制电路根据待测的气体测汞仪送来的检测数据及浓度标准监测机构的检测数据判断待测的气体测汞仪的检测数据是否合格。

10.根据权利要求9所述的气体测汞仪自动检测装置的检测方法，其特征在于包括校准方法：

S5：工作人员通过所述的控制电路输入需要对浓度标准监测机构进行校准的命令，控制电路根据饱和汞气输送机构中温度传感器送来的温度值确定饱和汞蒸气浓度，控制电路根据校准命令中的体积要求控制饱和汞气输送机构向浓度标准监测机构输入饱和汞蒸气，经过多个体积的饱和汞蒸气输入的多次校准，浓度标准监测机构完成自动校准；

S6：工作人员通过所述的控制电路输入需要对待测的气体测汞仪进行校准的命令，控制电路根据饱和汞气输送机构中温度传感器送来的温度值确定饱和汞蒸气浓度，控制电路根据校准命令中的体积要求控制饱和汞气输送机构向待测的气体测汞仪输入饱和汞蒸气，经过多个体积的饱和汞蒸气输入的多次校准，完成待测的气体测汞仪的自动校准。

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