CN115127998A - 一种带自动校准功能的气体分析装置及校准方法 - Google Patents

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Beijing Care Corp ltd
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Abstract

本发明公开了一种带自动校准功能的气体分析装置及校准方法，包括：顺序连接的驱动电路、激光器、校准轮、测量气室、检测器、放大电路和控制电路；校准轮上设有一个装有高纯氮气的工作气室和至少一个装有已知浓度标准气体的标准气室，校准轮与驱动电机相连，驱动电机驱动校准轮转动，使工作气室或标准气室进入光路。当需要校准时，可通过驱动电机驱动校准轮转动，使校准轮上已知浓度的校准气室进入光路，基于标准气体的已知浓度和光路的测量信号进行自动校准，其减少了校正仪器的工作量和标准气体的使用量，避免了对环境的污染；同时，本发明还可根据多个标准气体室的不同浓度实现对气体分析装置的多点校准。

Description

一种带自动校准功能的气体分析装置及校准方法
技术领域
本发明涉及气体分析技术领域，具体涉及一种带自动校准功能的气体分析装置及校准方法。
背景技术
现有的气体分析仪在对被测气体进行浓度测量前，都需要用标准气体进行校对，以校正分析仪的误差；校正后，对被测气体进行浓度测量。
但上述校正过程中，既浪费人工和标准气体，又由于经常使用标气、容易造成环境的污染。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种带自动校准功能的气体分析装置及校准方法。
本发明公开了一种带自动校准功能的气体分析装置，包括：顺序连接的驱动电路、激光器、校准轮、测量气室、检测器、放大电路和控制电路；
所述校准轮上设有一个装有高纯氮气的工作气室和至少一个装有已知浓度标准气体的标准气室，所述校准轮在驱动电机的驱动下转动，使所述工作气室或标准气室进入光路。
作为本发明的进一步改进，所述测量气室上设有进气口和出气口，通过所述进气口向所述测量气室内通入被测气体，或通入氮气或零气，然后通过所述出气口排出。
作为本发明的进一步改进，
当所述气体分析装置正常工作时，所述测量气室内通入被测气体，所述驱动电机驱动所述校准轮转动，使所述工作气室进入光路；
当所述气体分析装置需校准时，所述测量气室内通入氮气或零气，所述驱动电机驱动所述校准轮转动，使所述标准气室进入光路。
作为本发明的进一步改进，所述校准轮上设有至少两个所述标准气室，所述标准气室内填充有不同已知浓度的标准气体。
作为本发明的进一步改进，所述校准轮包括轮体，所述驱动电机的输出端安装在所述轮体中心的安装孔上；
以安装孔为中心，所述工作气室和所有所述标准气室环布在所述轮体上。
本发明还公开了一种带自动校准功能的气体分析装置的校准方法，包括：
正常工作时：
向所述测量气室内通入被测气体，所述驱动电机驱动所述校准轮转动，使所述工作气室进入光路；而后，所述控制电路控制所述驱动电路输出驱动信号到所述激光器，所述激光器发出的激光依次经过所述工作气室、所述测量气室后，到达所述检测器；所述检测器将光信号变为电信号，并经所述放大电路将信号放大后进入所述控制电路，完成被测气体浓度的测量；
当需要进行一点校准时：
向所述测量气室内通入氮气或零气，所述驱动电机驱动所述校准轮转动，使所述标准气室进入光路；而后，所述控制电路控制所述驱动电路输出驱动信号到所述激光器，所述激光器发出的激光依次经过所述标准气室、所述测量气室后，到达所述检测器；所述检测器将光信号变为电信号，并经所述放大电路将信号放大后进入所述控制电路，所述控制电路根据标准气体的已知浓度和测量信号，对电信号进行校准，实现一点校准。
作为本发明的进一步改进，还包括：
当需要进行多点校准时：
所述驱动电机驱动所述校准轮转动，使装有不同已知浓度标准气体的其它所述校准气室进入光路；而后，所述控制电路控制所述驱动电路输出驱动信号到所述激光器，所述激光器发出的激光依次经过所述标准气室、所述测量气室后，到达所述检测器；所述检测器将光信号变为电信号，并经所述放大电路将信号放大后进入所述控制电路，所述控制电路根据标准气体的已知浓度和测量信号，对电信号进行校准，实现多点校准。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明可通过驱动电机驱动校准轮转动，使校准轮上已知浓度的校准气室进入光路，基于标准气体的已知浓度和光路的测量信号进行自动校准，其减少了校正仪器的工作量和标准气体的使用量，避免了对环境的污染；同时，本发明还可在校准轮上设有多个不同已知浓度的校准气室，根据多个标准气体室的不同浓度实现对气体分析装置的多点校准。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的带自动校准功能的气体分析装置的结构示意图；
图2为图1中校准轮的结构示意图。
图中：
1、测量气室；1-1、进气口；1-2、出气口；2、检测器；3、校准轮；3-1、轮体；3-2、工作气室；3-3、第一校准气室；3-4、第二校准气室；3-5、第三校准气室；3-6、安装孔；4、驱动电机；5、激光器；6、驱动电路；7、控制电路；8、放大电路。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动的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。
本发明公开了一种带自动校准功能的气体分析装置，包括：顺序连接的驱动电路、激光器、校准轮、测量气室、检测器、放大电路和控制电路；校准轮上设有一个装有高纯氮气的工作气室和至少一个装有已知浓度标准气体的标准气室，校准轮与驱动电机相连，驱动电机驱动校准轮转动，使工作气室或标准气室进入光路。当需要校准时，向测量气室内通入氮气或零气，通过驱动电机驱动校准轮转动，使校准轮的校准气室进入光路，基于标准气体的已知浓度和光路的测量信号进行自动校准，其减少了校正仪器的工作量和标准气体的使用量，避免了对环境的污染；同时，本发明还可根据多个标准气体室的不同浓度实现对气体分析装置的多点校准。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
本发明以三个标准气体室(第一校准气室3-3、第二校准气室3-4、第三校准气室3-5)为例进行说明，在此需说明的是，本发明并不局限于采用两个标准气体室，其还可采用一个标准气体室实现一点校准，采用二个标准气体室二点校准等。
如图1、2所示，本发明提供一种带自动校准功能的气体分析装置，包括：测量气室1、检测器2、校准轮3、驱动电机4、激光器5、驱动电路6、控制电路7和放大电路8，驱动电路6、激光器5、校准轮3、测量气室1、检测器2、放大电路8和控制电路7顺序连接；
具体为：
本发明的驱动电路6与激光器5电连接，用于向激光器5发送驱动信号，使激光器5开启，发出激光。
本发明的激光器5的激光进入校准轮3的工作气室或标准气室，即从工作气室或标准气室的一端面射入、从相对的另一端面射出；其中，如图2所示，本发明的校准轮3上设有一个装有高纯氮气(99.999％)的工作气室3-2和三个装有不同已知浓度标准气体的第一校准气室3-3、第二校准气室3-4、第三校准气室3-5，校准轮3在驱动电机4的驱动下转动，使工作气室3-2或标准气室(3-3、3-4、3-5)进入光路。具体的，校准轮3包括轮体3-1，驱动电机4的输出端安装在轮体3-1中心的安装孔3-6上，以使驱动电机4带动校准轮3旋转，另外，本发明还可采用其它驱动机构替换驱动电机4。以安装孔为中心，工作气室3-2和标准气室(3-3、3-4、3-5)环布在轮体3-1上，以使在校准轮3旋转时，使工作气室3-2、第一校准气室3-3、第二校准气室3-4或第三校准气室3-5均可进入光路中。使用时，当气体分析装置正常工作时，驱动电机4驱动校准轮3转动，使工作气室3-2进入光路，由于工作气室3-2内充的是高纯氮气，没有被测气体的成分，是分析装置在正常分析测试过程中激光通过的窗口，因此不会对测量结果有影响；当气体分析装置需校准时，驱动电机4驱动校准轮3转动，使第一校准气室3-3、第二校准气室3-4或第三校准气室3-5进入光路。
进一步，本发明的工作气室3-2、第一校准气室3-3、第二校准气室3-4或第三校准气室3-5为标准模块，已有的校准气室可拆卸更换不同气体的不同浓度的标准气室；更进一步，工作气室3-2、第一校准气室3-3、第二校准气室3-4或第三校准气室3-5采用常规的锁扣结构安装在轮体3-1对应的孔位上。
本发明从校准轮3的工作气室3-2或标准气室(3-3、3-4、3-5)射出的激光再次进入测量气室1，即从测量气室1的一端面射入、从相对的另一端面射出；测量气室1上设有进气口1-1和出气口1-2，通过进气口1-1向测量气室1内通入被测气体，或通入氮气或零气，然后通过出气口1-2排出。使用时，当气体分析装置正常工作时，测量气室1内通入被测气体；当气体分析装置需校准时，测量气室1内通入氮气或零气，保证测量气室1对校准激光不产生影响。
本发明的检测器2检测从测量气室1射出的激光，并将光信号变为电信号，并发送至放大电路8。
本发明的放大电路8将检测器2转换的电信号进行放大，并发送至控制电路7。
本发明的控制电路7在正常工作时可基于放大的电信号对被测气体浓度的测量，在校准时可根据标准气体的已知浓度和测量信号，对电信号进行校准；同时，还用于控制驱动电路6输出驱动信号到激光器5。
进一步，本发明的驱动电路6、控制电路7、放大电路8等电路结构为常规的电路模块。
本发明提供一种带自动校准功能的气体分析装置的校准方法，包括：
正常工作时：
向测量气室1内通入被测气体，驱动电机4驱动校准轮3转动，使工作气室3-2进入光路；而后，控制电路7控制驱动电路6输出驱动信号到激光器5，激光器5发出的激光依次经过工作气室3-2、测量气室1后，到达检测器2；检测器2将光信号变为电信号，并经放大电路8将信号放大后进入控制电路7，完成被测气体浓度的测量；
在对被测气体进行浓度测量前或者气体分析一段时间等需要校准时：
当需要进行一点校准时，向测量气室1内通入氮气或零气，驱动电机4驱动校准轮3转动，使第一标准气室3-3进入光路；而后，控制电路7控制驱动电路6输出驱动信号到激光器5，激光器5发出的激光依次经过第一标准气室3-3、测量气室1后，到达检测器2；检测器2将光信号变为电信号，并经放大电路8将信号放大后进入控制电路7，控制电路7根据第一标准气室3-3内标准气体的已知浓度和测量信号，对电信号进行校准，实现一点校准；
当需要进行二点校准时，通过驱动电机4继续驱动校准轮3转动，使第二工作气室3-4进入光路；而后，采用上述相同的方法进行对电信号进行另一浓度的校准，实现二点校准；
当需要进行三点校准时，通过驱动电机4继续驱动校准轮3转动，使第三工作气室3-5进入光路；而后，采用上述相同的方法进行对电信号进行另一浓度的校准，实现三点校准
校准完成后，可继续对测量气室1内被测气体的浓度进行准确的测量。
本发明的优点为：
本发明可通过驱动电机驱动校准轮转动，使校准轮上已知浓度的校准气室进入光路，基于标准气体的已知浓度和光路的测量信号进行自动校准，其减少了校正仪器的工作量和标准气体的使用量，避免了对环境的污染；同时，本发明还可在校准轮上设有多个不同已知浓度的校准气室，根据多个标准气体室的不同浓度实现对气体分析装置的多点校准。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带自动校准功能的气体分析装置，其特征在于，包括：顺序连接的驱动电路、激光器、校准轮、测量气室、检测器、放大电路和控制电路；
所述校准轮上设有一个装有高纯氮气的工作气室和至少一个装有已知浓度标准气体的标准气室，所述校准轮在驱动电机的驱动下转动，使所述工作气室或标准气室进入光路。
2.如权利要求1所述的气体分析装置，其特征在于，所述测量气室上设有进气口和出气口，通过所述进气口向所述测量气室内通入被测气体，或通入氮气或零气，然后通过所述出气口排出。
3.如权利要求2所述的气体分析装置，其特征在于，
当所述气体分析装置正常工作时，所述测量气室内通入被测气体，所述驱动电机驱动所述校准轮转动，使所述工作气室进入光路；
当所述气体分析装置需校准时，所述测量气室内通入氮气或零气，所述驱动电机驱动所述校准轮转动，使所述标准气室进入光路。
4.如权利要求1～3中任一项所述的气体分析装置，其特征在于，所述校准轮上设有至少两个所述标准气室，所述标准气室内填充有不同已知浓度的标准气体。
5.如权利要求1～3中任一项所述的气体分析装置，其特征在于，所述校准轮包括轮体，所述驱动电机的输出端安装在所述轮体中心的安装孔上；
以安装孔为中心，所述工作气室和所有所述标准气室环布在所述轮体上。
6.一种基于如权利要求1～5中任一项所述的气体分析装置的校准方法，其特征在于，包括：
正常工作时：
向所述测量气室内通入被测气体，所述驱动电机驱动所述校准轮转动，使所述工作气室进入光路；而后，所述控制电路控制所述驱动电路输出驱动信号到所述激光器，所述激光器发出的激光依次经过所述工作气室、所述测量气室后，到达所述检测器；所述检测器将光信号变为电信号，并经所述放大电路将信号放大后进入所述控制电路，完成被测气体浓度的测量；
当需要进行一点校准时：
向所述测量气室内通入氮气或零气，所述驱动电机驱动所述校准轮转动，使所述标准气室进入光路；而后，所述控制电路控制所述驱动电路输出驱动信号到所述激光器，所述激光器发出的激光依次经过所述标准气室、所述测量气室后，到达所述检测器；所述检测器将光信号变为电信号，并经所述放大电路将信号放大后进入所述控制电路，所述控制电路根据标准气体的已知浓度和测量信号，对电信号进行校准，实现一点校准。
7.如权利要求6所述的校准方法，其特征在于，还包括：
当需要进行多点校准时：
所述驱动电机驱动所述校准轮转动，使装有不同已知浓度标准气体的其它所述校准气室进入光路；而后，所述控制电路控制所述驱动电路输出驱动信号到所述激光器，所述激光器发出的激光依次经过所述标准气室、所述测量气室后，到达所述检测器；所述检测器将光信号变为电信号，并经所述放大电路将信号放大后进入所述控制电路，所述控制电路根据标准气体的已知浓度和测量信号，对电信号进行校准，实现多点校准。
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