CN111239343A - 一种气体采集测量装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种气体采集测量装置，采集测量装置包括探测器、送气装置和壳体，所述壳体上设有富集凹槽，所述探测器设置在所述壳体内，并与所述富集凹槽连接，所述送气装置安装至所述壳体，并用于将待测气体送入所述富集凹槽内。本申请实施例提供的气体采集测量装置，其气体收集效果好，测量精度高。

Description

一种气体采集测量装置
技术领域
本申请涉及但不限于气体采集监测领域，特别是一种气体采集测量装置。
背景技术
现有的烟气在线监测设备，工业有毒气体监测设备、防生化毒气监测设备等设备一般都是独立的探测器，按照应用直接悬挂或者放置在采集点，其采集点都是探测器自带的孔状负压采集口，不会对样品的采集效率做额外的设计。例如：Smith Detection的sabre5000痕量工业有毒气体探测仪、天津绰美科技有限公司的CEMS-8000型烟气排放连续监测系统，这些监测设备的精度仍有待提高。
发明内容
为解决上述问题至少之一，本申请提供了一种气体采集测量装置，其气体收集效果好，测量精度高。
本申请提供了一种气体采集测量装置，气体采集测量装置包括探测器、送气装置和壳体，所述壳体上设有富集凹槽，所述探测器设置在所述壳体内，并与所述富集凹槽连接，所述送气装置安装至所述壳体，并用于将待测气体送入所述富集凹槽内。
相比于现有技术，本申请具有以下有益效果：
本申请提供的气体采集测量装置，通过在壳体上设置富集凹槽用于吸收周围气体进行监测，送气装置主动将待测气体送入富集凹槽中，提高采集测量装置的气体采集效率，有利于提高采集测量装置中探测器的测量精度。此外，本申请提供的气体采集测量装置结构相对简单，工作可靠性高，使用寿命长，大大提高了该气体采集测量装置的实用性。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例一所述的气体采集测量装置的结构示意图(待机状态)；
图2为本申请实施例一所述的气体采集测量装置的结构示意图(有待检测人或物通过气体通道)；
图3为本申请实施例一所述的富集凹槽的结构示意图；
图4为本申请实施例一所述的遮挡片、多个富集凹槽及多个汇流导槽的局部结构示意图(正视图)；
图5为本申请实施例一所述的富集凹槽及遮挡片的结构示意图(遮挡片未显示完全)；
图6为本申请实施例一所述的气体采集测量装置的结构示意图(设置有超声波发射装置)；
图7为本申请实施例二所述的气体采集测量装置的结构示意图(待机状态)；
图8为本申请实施例二所述的气体采集测量装置的结构示意图(有待检测人或物通过气体通道)。
图示说明：
1-第一壳体，11-富集凹槽，12-汇流导槽，13-遮挡片，14-超声波发射装置，15-抽风装置，16-探测器，2-第二壳体，21-凹腔，211-第一侧腔壁，212-第二侧腔壁，213-底腔壁，3-气体通道，4-待检测人或物，41-待测气体。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
现有技术在研究方向上，更注重探测器的灵敏度，而对样品的收集都是被动式的吸气，其采样范围小，收集距离短。而气体(包括烟尘等含颗粒物的气体)在空间的扩散是立体式的，其随着距离增大，浓度是立方式衰减，故探测效率受很大限制。
本申请实施例提供的气体(包括烟尘等含颗粒物的气体)采集测量装置，可应用于环保VOCs监测、工业有毒气体监测、易燃易爆空间监测、嫌疑人员和物品气味识别、安全检查等领域。例如：旅客通过地铁口闸机通道时，可实时对其身上汽油、酒精等易燃易爆气体进行监测；或者，在工业排放的下风口，可以通过通道导流技术，对其排放物进行实时监测。
实施例一：
本申请实施例提供了一种气体采集测量装置，包括探测器16、送气装置和壳体，壳体上设有富集凹槽11，探测器16设置在壳体内，并与富集凹槽11连接，送气装置安装至壳体，并用于将待测气体41送入富集凹槽11内。
本申请实施例提供的气体采集测量装置，将现有的气体采集装置的被动式吸气(采集口处负压)，改为主动(+被动)的集气方式，大大提高了气体采集测量装置的采集效率及测量精度。
在一示例性实施例中，壳体包括第一壳体1和第二壳体2，第一壳体1与第二壳体2相对设置，并在第一壳体1和第二壳体2之间形成待测气体41的气体通道3，第一壳体1的朝向第二壳体2的第一侧壁上设置有富集凹槽11，探测器16安装在第一壳体1内；送气装置包括安装至第二壳体2的第一风机(图中未示出)，第一风机将气体通道3内的待测气体41吹入富集凹槽11内。图1至图3中带箭头的虚线表示平面风运动方向。
探测器16设置在第一壳体1内部，用于检测由富集凹槽11进入的气体，可分辨气体种类(例如：检测是否存在易燃易爆或有毒气体等)、检测气体浓度等。探测器16(或所在的空腔)可连接后续通路，使经过探测器16检测的气体由通路流出，保证正常的气体循环，通路的设置采用常规设置即可，本申请对探测器16的具体结构不作详细探讨。
在一示例性实施例中，第一风机安装在第二壳体2内，第二壳体2的朝向第一壳体1的第二侧壁上形成朝向第二壳体2内凹陷的凹腔21，凹腔21的腔壁上设置有出风口，第一风机自出风口吹出的风将气体通道3内的待测气体41吹入富集凹槽11内。
出风口吹出来的热气流吹向其对面的富集凹槽11，从而形成一个主动收集区域，当待检测人或物4通过时，平面热气流能有效的对待检测人或物4表面的气体分子脱附，并以路径最短的方式送到富集凹槽11。点源风源吹出去的气流与补进来的气流会形成往回的绕流，从而导致待测气体41散开，而本申请实施例中出风口采用的平面风技术可以有效的控制绕流范围，从而保证待测气体41不被吹散，提高采集测量装置对气体的采集效率。平面风为从一个平面上吹出的气流，相对与从一个点上吹出的点源风，可有效控制气体的绕流现象。
平面风之间可以形成气流缓急配合(起到风帘作用)，保证富集凹槽11内的气体分子在一定时间内保持在一个较高的浓度，具体做法可以是：如图1至图3所示，将左侧气流设置为强气流，气流强度由左向右递减(与待检测人或物4的行进方向相反)，当待检测人或物4经过富集凹槽11处时，右侧气流以较慢的速度将气体送入富集凹槽11，待检测人或物4继续行进，左侧强气流以较快的速度将气体送入富集凹槽11，从而使左右两侧的气流最终同时抵达富集凹槽11，即：提高了富集凹槽11采集的气体(含有待测气体41分子)的浓度，最终提高采集测量装置的测量精度。
在一示例性实施例中，凹腔21的腔壁包括沿气体通道3的长度方向依次设置的第一侧腔壁211、底腔壁213和第二侧腔壁212，第一侧腔壁211和第二侧腔壁212相对于气体通道3的长度方向倾斜设置，且第一侧腔壁211和第二侧腔壁212的垂线朝向富集凹槽11延伸；出风口在第一侧腔壁211、底腔壁213和第二侧腔壁212上延伸。
凹腔21可包括多个出风平面(第一侧腔壁211、底腔壁213和第二侧腔壁212)，每个出风平面均朝富集凹槽11吹出平面风，平面风可采用热气流，以进一步提高富集凹槽11对气体的采集效率。应当注意的是，凹腔21的出风平面数量不一定是三个，还可以是两个或更多个，例如：凹腔21的出风平面为4个，包括底腔壁、第一侧腔壁、第二侧腔壁和第三侧腔壁。
在一示例性实施例中，富集凹槽11为通流截面积沿着远离开口的方向逐渐减小的锥形槽，且锥形槽为朝向气体通道3的下游偏斜的偏心槽。
气体分子通过富集凹槽11进入探测器16时，会产生向外的绕流，容易打散气体分子，富集凹槽11通过一定的斜角和深度能够有效控制绕流范围，提高采集效率。具体地，锥形槽为偏心结构，锥形槽的顶点朝向气体通道3的下游方向偏斜，即：锥形的顶点并不位于圆形底面的中心轴线上(图3中所示为锥形槽的顶点在圆形底面中心轴线左侧)，图3所示为锥形槽的截面示意图，其中，左侧的夹角θ1为60°-80°，右侧的夹角θ2为15°-30°，图3中所示的右侧凹槽斜面坡度较缓，有利于汇流导槽12中的气体沿该斜面进入富集凹槽11中，左侧凹槽斜面坡度较陡，有利于减少富集凹槽11中的气体通过该斜面溢出，从而提高富集凹槽11对气体的采集效率。
在一示例性实施例中，富集凹槽11为通流截面积沿着远离开口的方向逐渐减小的锥形槽；气体采集测量装置还包括第二风机，第二风机与锥形槽连接。
锥形槽连接有第二风机(图中未示出)，使富集凹槽11的入口处形成负压区域，产生有方向的气流，使主动收集区域外的气体分子进入富集凹槽11，进而被探测器16检测。
在一示例性实施例中，气体采集测量装置还包括超声波发射装置14，超声波发射装置14设置在第二壳体2上，且超声波发射装置14的发射头朝向第一壳体1的第一侧壁；或者，气体采集测量装置还包括超声波发射装置14，超声波发射装置14设置第一壳体1的第一侧壁上。
利用超声波的震动，可以对气体通道3内的待检测人或物4表面的气体分子进行脱附，使气体分子进入富集凹槽11中，进一步提升采集测量装置的气体采集效率。超声波发射装置14可设置在第一壳体1的第一侧壁上，也可设置在第二壳体2上。
在一示例性实施例中，第一壳体1的第一侧壁上还设置有与富集凹槽11连通的汇流导槽12，汇流导槽12沿着气体通道3的长度方向延伸，并位于富集凹槽11的上游。
气体通道3内的气体分子整体向采集点方向运动(由于出风口吹出的平面风)，但是在这过程中气体分子的浓度是以立方式衰减，汇流导槽12增加了气流经过的表面积，能有效的锁住通道末端的气体分子，提高富集凹槽11采集的气体分子浓度。富集凹槽11的负压作用，使汇流导槽12内的气体分子向富集凹槽11中移动。其中，汇流导槽12可以与第一壳体1一体成型，也可通过安装隔板等结构在第一壳体1上形成。
富集凹槽11的数量可以为多个，多个富集凹槽11的顶点(顶端)均连通至探测器16，每个富集凹槽11对应多个平行设置的汇流导槽12。
在一示例性实施例中，富集凹槽11的外围设置有防止待测气体41从富集凹槽11中溢出的遮挡片13。
遮挡片13包围富集凹槽11和汇流导槽12，以进一步防止气体从富集凹槽11(及汇流导槽12)中溢出或散开，从而提高富集凹槽11对气体的采集效率。当富集凹槽11设置为多个时，遮挡片13设置在最外侧的富集凹槽11及汇流导槽12的外围即可。
在一示例性实施例中，气体通道3为非直线通道。
当气体通道3为非直线通道时，当待检测人或物4通过气体通道3时，会以不同角度面对吹风口，吹风口吹出的热平面风可更彻底的将待检测人或物4上的气体分子进行脱附，以进一步提高采集测量装置对气体的采集效率。具体地，气体通道3可设置为弧形通道、S形通道、Z形通道等。气体通道3的宽度可根据不同的需求进行调整。
实施例二：
本实施例提供了一种气体(包括烟尘等含颗粒物的气体)采集测量装置，其与实施例一的不同之处主要在于，壳体的结构。
在一示例性实施例中，壳体包括第一壳体1，富集凹槽11设置在第一壳体1的第一侧壁上，探测器16设置在第一壳体1内；送气装置包括安装至第一壳体1的抽风装置15，抽风装置15将待测气体41吸入富集凹槽11内。抽风装置15可加快气体通道3中的气体进入探测器16中的速度。
富集凹槽11连接有抽风装置15(例如：抽风机或者吸气泵等)，平时处于待机状态，当待检测人或物4在气体通道3中行进，经过富集凹槽11时，富集凹槽11连接的抽风装置15动作，迅速将待检测人或物4周围的气体抽入富集凹槽11中(后续经过探测器16检测)，可迅速采集人和物体上的待测气体41，并且减少了其他不相关气体的采集量，增加了待测气体41的浓度，从而提高了采集测量装置的测量精度。这种结构测量精度高，且完全不受气体通道3的宽度影响，可应用在通道非常宽而导致其他采集装置无法使用的场景，提高了本申请实施例中采集测量装置的实用性。富集凹槽11的入口处，可设置网状格栅，用于避免意外杂物落入富集凹槽11中。
本实施例提供的气体(包括烟尘等含颗粒物的气体)采集测量装置，通过主动引流，对大范围有浓度梯度的气体分时做出反应，在实时监测时，既保证瞬时气体浓度，也保证采集范围足够大，并对难以采集的气体实施主动脱附再收集，提高了采样效率，扩大了采集测量装置的的采集范围。
通过试验验证，本申请的技术方案在部分情况下，其探测限可提高1-3个数量级。
在本申请中的描述中，需要说明的是，术语“多个”是指两个或更多个，“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“左”、“右”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，术语“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的技术方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它技术方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的技术方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种气体采集测量装置，其特征在于，包括探测器、送气装置和壳体，所述壳体上设有富集凹槽，所述探测器设置在所述壳体内，并与所述富集凹槽连接，所述送气装置安装至所述壳体，并用于将待测气体送入所述富集凹槽内。
2.根据权利要求1所述的气体采集测量装置，其特征在于，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体相对设置，并在所述第一壳体和所述第二壳体之间形成所述待测气体的气体通道，所述第一壳体的朝向所述第二壳体的第一侧壁上设置有所述富集凹槽，所述探测器安装在所述第一壳体内；
所述送气装置包括安装至所述第二壳体的第一风机，所述第一风机将所述气体通道内的待测气体吹入所述富集凹槽内。
3.根据权利要求2所述的气体采集测量装置，其特征在于，所述第一风机安装在所述第二壳体内，所述第二壳体的朝向所述第一壳体的第二侧壁上形成朝向所述第二壳体内凹陷的凹腔，所述凹腔的腔壁上设置有出风口，所述第一风机自所述出风口吹出的风将所述气体通道内的待测气体吹入所述富集凹槽内。
4.根据权利要求3所述的气体采集测量装置，其特征在于，所述凹腔的腔壁包括沿所述气体通道的长度方向依次设置的第一侧腔壁、底腔壁和第二侧腔壁，所述第一侧腔壁和所述第二侧腔壁相对于所述气体通道的长度方向倾斜设置，且所述第一侧腔壁和所述第二侧腔壁的垂线朝向所述富集凹槽延伸；
所述出风口在所述第一侧腔壁、所述底腔壁和所述第二侧腔壁上延伸。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的体采集测量装置，其特征在于，所述富集凹槽为通流截面积沿着远离开口的方向逐渐减小的锥形槽，且所述锥形槽为朝向所述气体通道的下游偏斜的偏心槽。
6.根据权利要求2至4中任意一项所述的气体采集测量装置，其特征在于，所述富集凹槽为通流截面积沿着远离开口的方向逐渐减小的锥形槽；
所述气体采集测量装置还包括第二风机，所述第二风机与所述锥形槽连接。
7.根据权利要求2至4中任意一项所述的气体采集测量装置，其特征在于，所述气体采集测量装置还包括超声波发射装置，所述超声波发射装置设置在所述第二壳体上，且所述超声波发射装置的发射头朝向所述第一壳体的第一侧壁；
或者，所述气体采集测量装置还包括超声波发射装置，所述超声波发射装置设置所述第一壳体的第一侧壁上。
8.根据权利要求2至4中任意一项所述的气体采集测量装置，其特征在于，所述第一壳体的第一侧壁上还设置有与所述富集凹槽连通的汇流导槽，所述汇流导槽沿着所述气体通道的长度方向延伸，并位于所述富集凹槽的上游。
9.根据权利要求2至4中任意一项所述的气体采集测量装置，其特征在于，所述富集凹槽的外围设置有防止待测气体从所述富集凹槽中溢出的遮挡片。
10.根据权利要求1所述的气体采集测量装置，其特征在于，所述壳体包括第一壳体，所述富集凹槽设置在所述第一壳体的第一侧壁上，所述探测器设置在所述第一壳体内；
所述送气装置包括安装至所述第一壳体的抽风装置，所述抽风装置将所述待测气体吸入所述富集凹槽内。
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