CN115480026A - 用于校准气体检测装置的方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本文公开了用于校准气体检测器的方法、装置和系统。示例校准装置可以包括：气体供应元件，其被配置成在校准装置的至少一部分内提供背景气态物质；雾化元件，其被配置成通过将测试溶液与背景气态物质结合转化来产生测试气态物质；压力控制元件，其被配置成调节气流，以便在校准装置的至少一部分内保持恒定的空气压力；以及控制器部件，其与气体供应元件、雾化元件和压力控制元件电子连通。
Description
背景技术
气体检测装置可以检测和/或测量气态物质和/或气态物质中的化合物(包括例如有机化合物和无机化合物)的浓度水平。许多气体检测装置受到技术挑战和限制的困扰。例如，气体检测装置在使用之前可能需要校准，以便产生准确的读数。在许多示例中，这种校准技术可能耗时和/或技术复杂。
发明内容
本文描述的各种实施例涉及用于校准气体检测部件、设备和装置(例如，气体检测器)的方法、装置和系统。
根据本公开的各种示例，提供了一种装置。该装置可以包括：气体供应元件，其被配置成在校准装置的至少一部分内提供背景气态物质；雾化元件，其被配置成通过将测试溶液与背景气态物质结合转化来产生测试气态物质；压力控制元件，其被配置成调节气流，以便在校准装置的至少一部分内保持恒定的空气压力；以及控制器部件，其与气体供应元件、雾化元件和压力控制元件电子连通。
根据本公开的各种示例，提供了一种方法。该方法可以包括：由气体供应元件在校准装置的至少一部分内提供背景气态物质；由雾化元件并与背景气态物质结合将设置在校准装置的至少一部分内的测试溶液转化为测试气态物质；以及由压力控制元件调节气流，以便在校准装置的至少一部分内保持恒定的空气压力。
在下面的详细描述及其附图中，进一步解释了前述说明性发明内容以及本公开的其他示例性目的和/或优点，以及实现这些目的和优点的方式。
附图说明
说明性实施例的描述可以结合附图来阅读。应当理解，为了图示的简单和清楚，附图中所示的元件不一定按比例绘制，除非另有描述。例如，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，除非另有描述。结合本公开的教导的实施例相对于这里呈现的附图被示出和描述，在附图中：
图1示出了描绘根据本公开的各种实施例的系统的示例示意图；
图2示出了描绘根据本公开的各种实施例的系统的示例透视图；
图3示出了描绘根据本公开的各种实施例的装置的剖视图；
图4示出了描绘根据本公开的各种实施例的装置的一部分的示意图；
图5示出了根据本公开的各种实施例的与示例装置的各种其他部件电子连通的示例控制器部件；和
图6是示出根据本公开的各种实施例的示例操作的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开的一些实施例，在附图中示出了本公开的一些但不是所有实施例。事实上，这些公开可以以许多不同的形式来体现，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开满足适用的法律要求。相同的数字始终表示相同的元件。
附图中示出的部件表示在本文描述的本公开的各种实施例中可能存在或可能不存在的部件，使得实施例可以包括比附图中示出的部件更少或更多的部件，而不脱离本公开的范围。一些部件可以从一个或多个图中省略，或者以虚线示出，以便底层部件可见。
短语“在一个示例实施例中”、“一些实施例”、“各种实施例”等通常意味着该短语之后的特定特征、结构或特性可以包括在本公开的至少一个实施例中，并且可以包括在本公开的不止一个实施例中(重要的是，这些短语不一定指相同的实施例)。
词语“示例”或“示例性”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为相比其它实施方式优选或有利。
如果说明书陈述了部件或特征“可以”、“可”、“能够”、“应该”、“将”、“优选地”、“可能地”、“典型地”、“任选地”、“例如”、“经常”或“可能”(或其他这样的语言)被包括或具有特性，则不要求特定的部件或特征被包括或具有该特性。这样的部件或特征可以任选地被包括在一些实施例中，或者可以被排除。
在本公开中，术语“电子联接”或“与...电子连通”是指通过有线装置(例如但不限于导线或迹线)和/或无线装置(例如但不限于无线网络、电磁场)连接的两个或更多个电气元件(例如但不限于示例处理电路系统、通信模块、输入/输出模块存储器、气体检测装置)和/或(多个)电路，使得数据和/或信息(例如，电子指示、信号)可以被传输到电联接的电子元件和/或(多个)电路和/或从电子元件和/或(多个)电路接收。
各种装置(诸如但不限于气体检测器)可以测量气态物质中挥发性有机化合物的浓度水平。术语“挥发性有机化合物”(或“VOC”)可以指在普通室温下可以具有高蒸气压力的有机化合物(即，它们可以容易地变成气体或蒸气)。示例VOC中的示例化学品可以包括，例如但不限于甲醛、甲烷和苯。气态物质(例如室内空气或室外空气)中高浓度水平的VOC可能对健康和环境造成不利影响。因此，气体检测器可以用于测量和监测在各种室内和/或室外场所中的VOC的浓度水平。
如上所述，气体检测装置在使用之前可能需要校准，以便产生准确的读数。例如，为了准确地检测特定VOC的浓度水平，可能需要校准气体检测装置。在一些示例中，可以提供包含VOC的液体溶液，并且应用研磨方法/技术将液体溶液转化为气态物质，以用于在使用之前(例如，在现场部署或交付给客户之前)校准气体检测装置。这种用于校准气体检测装置的技术带来了许多技术挑战和限制。
在各种示例中，由于法规和安全考虑，VOC或化合物可以提供在液体溶液中以用于测试。举例来说，为了产生用于校准目的的含有VOC的气态物质，可以采用研磨方法，其中含有VOC的液体溶液可以在闭环管道系统中与其他试剂混合，直到VOC被完全蒸发(即，转化或转换成气态物质)。在一些示例中，使用这种技术，可能需要一个小时或更长时间来完全蒸发VOC或化合物。因此，研磨方法和类似技术可能是耗时且复杂的，并且在一些情况下，可能无法将含有VOC的示例液体溶液转化为稳定的气态物质。在一些情况下，在研磨方法期间加热测试溶液可能导致校准误差(例如VOC分解)，这又可能导致校准的气体检测装置产生不准确的读数。此外，当使用研磨方法时，可能产生负压，这也可能导致校准的气体检测装置被不正确地校准，并导致不准确的读数。
根据本公开的各种实施例，提供了示例方法、装置和系统。
例如，本公开可以提供配置成产生测试气态物质的校准装置。该校准装置可以包括：气体供应元件，其被配置成在校准装置的至少一部分内提供背景气态物质；雾化元件，其被配置成通过将测试溶液与背景气态物质结合转化来产生测试气态物质；压力控制元件，其被配置成调节气流，以便在校准装置的至少一部分内保持恒定的空气压力；以及控制器部件，其与气体供应元件、雾化元件和压力控制元件电子连通。在一些示例中，校准装置还包括邻近雾化元件设置的可密封窗口，其中可密封窗口被配置成接收测试溶液。在一些示例中，校准装置还包括气体流动通道，该气体流动通道包括至少一个气体入口和至少一个气体出口，气态物质可以通过该至少一个气体入口和至少一个气体出口进入或离开校准装置。在一些示例中，校准装置还包括连接到气体流动通道的至少一个阀，该阀被配置成调节气态物质的流量。在一些示例中，至少一个阀设置在校准装置和气体检测装置之间。在一些示例中，控制器部件还被配置成：响应于确定测试气态物质满足一个或多个目标参数，发送控制指示以致动至少一个阀，以便使测试气态物质的至少一部分进入气体检测装置。在一些示例中，压力控制元件包括压力传感器。在一些示例中，压力控制元件包括气袋。在一些示例中，控制器部件还被配置成：响应于确定测试溶液被完全转化，使得测试气态物质的至少一部分与泵的输出空气结合进入气体检测装置。在一些示例中，雾化元件包括超声波雾化器。在一些示例中，气体检测装置包括光电离检测器或红外泄漏检测器。
根据本公开的一些实施例，提供了一种方法。该方法可以包括：由气体供应元件在校准装置的至少一部分内提供背景气态物质；由雾化元件并与背景气态物质结合将设置在校准装置的至少一部分内的测试溶液转化为测试气态物质；以及由压力控制元件调节气流，以便在校准装置的至少一部分内保持恒定的空气压力。在一些示例中，该方法可以包括经由邻近雾化元件设置的可密封窗口沉积测试溶液。在一些示例中，校准装置包括气体流动通道，该气体流动通道包括至少一个气体入口和至少一个气体出口，气态物质可以通过该至少一个气体入口和至少一个气体出口进入或离开校准装置。在一些示例中，校准装置包括连接到气体流动通道的至少一个阀，该阀被配置成调节气态物质的流量。在一些示例中，该方法包括：响应于由与雾化元件和压力控制元件电子连通的控制器部件确定测试气态物质满足一个或多个参数，由控制器部件传输控制指示以致动至少一个阀。在一些示例中，压力控制元件包括压力传感器。在一些示例中，压力控制元件包括气袋。在一些示例中，该方法还包括：响应于由控制器部件确定测试溶液被完全转化，由控制器部件致动泵，以便使测试气态物质的至少一部分与泵的输出空气结合进入气体检测装置。在一些示例中，雾化元件包括超声波雾化器。在一些示例中，气体检测装置包括光电离检测器或红外泄漏检测器。
现在参考图1，提供了描绘根据本公开的各种实施例的示例系统100的示例示意图。如所描绘，系统100包括校准装置102和气体检测装置116。校准装置102可以被配置成提供测试气态物质，以便校准气体检测装置116。示例气体检测装置116可以是或包括例如但不限于光电离检测器(PID)、红外泄漏检测器、电化学传感器检测器、校准坞站等。
如图1所描绘，示例系统100包括校准装置102。校准装置102可以被配置成接收测试溶液(例如，分散在液体中的化合物、VOC等)。校准装置102可以被配置成将测试溶液转化成测试气态物质，以便校准气体检测装置116。如图1所描绘，校准装置102包括气体供应元件120、压力控制元件104、雾化元件106、第一阀101、第二阀103、第三阀105和泵107。
示例校准装置102可以限定气体流动通道。气体流动通道可以指具有至少一个气体入口和至少一个气体出口的一个或多个通路，背景气态物质和测试溶液可以通过该至少一个气体入口和至少一个气体出口进入(例如，从气体供应元件120)、流过校准装置102并从校准装置102排出。气体流动通道可以是或包括例如但不限于管道、导管、管状结构和/或类似物。在各种示例中，(多个)气体流动通道可以包括操作来控制和/或调节气态物质通过校准装置102的流量的阀。示例阀可以是双向阀，其被配置成允许气态物质相对于气体流动通道内的位置在两个方向上流动。在一些示例中，阀可以是或包括螺旋管阀、气动阀等。
再次参考图1，校准装置102可以包括配置成供应背景气态物质的气体供应元件120和配置成接收测试溶液(例如，包括VOC)的雾化元件106。在各种示例中，气体供应元件120和校准装置102可以形成整体式主体，或者在一些情况下可以彼此不同。气体供应元件120可以是或包括金属气瓶或用于容纳/固定气态物质的任何其他合适的设备。在一些示例中，气态物质可以是或包括背景气态物质，诸如氮气(N2)。雾化元件106可以包括窗口、腔体等，用于将测试溶液沉积/混合到背景气态物质中，使得背景气态物质和测试溶液可以被输送到校准装置102。在沉积测试溶液之后，可以在继续进一步操作之前关闭或密封窗口或腔体。在一些示例中，测试溶液可以沉积到另一个部件中或者从校准装置102的另一部分沉积。
背景气态物质和测试溶液可以通过校准装置102的外壳的表面上的一个或多个开口(例如，(多个)气体入口/(多个)出口)进入校准装置102，并且然后可以被输送通过校准装置102。举例来说，如图1所描绘，背景气态物质可以经由气体流动通道从邻近校准装置102的第一阀101设置的气体入口输送。第一阀101可以被配置成响应于从控制器部件接收到控制信号而致动(例如，自动打开)以开始校准操作。如上所述，测试溶液可以例如经由可密封窗口或孔口直接沉积到雾化元件106中。
如上所述，并且如图1所描绘，校准装置102包括压力控制元件104。压力控制元件104可以被配置成调节/控制校准装置102的至少一部分内的空气压力。压力控制元件104可以是气袋(例如，包括纺织品、纸等)。随着背景气态物质/测试溶液流入校准装置102的气体流动通道，校准装置102的外壳内的空气压力可以增加。作为响应，设置在压力控制元件104内的空气108可以从压力控制元件104/校准装置102排出(例如，通过气体入口/出口)，以便在校准装置102的外壳的至少一部分内保持稳定的系统空气压力。在一些示例中，当空气108已经从压力控制元件104排出/移除并且校准装置102包含由气体供应元件120供应的目标量的背景气态物质时，可以通过提供控制信号来停用或关闭(多个)阀来停用一个或多个阀。例如，通过提供控制信号来停用或关闭第一阀101和/或第二阀103，可以同时停用第一阀101和/或第二阀103。因此，可以提供准确校准所需的具有均匀浓度的目标量的背景气态物质/测试溶液。
如上所述，并且如图1所描绘，校准装置102包括雾化元件106。在各种示例中，雾化元件106可以被配置成与背景气态物质结合来转化(例如，调节、雾化、气雾化、汽化、分散和/或类似地转化)测试溶液(例如，包括VOC)，以便提供其中分散有均匀浓度的目标物质或化合物(例如，VOC)的测试气态物质。在一些示例中，雾化元件106可以是或包括超声波雾化器。示例超声波雾化器可以操作以将测试溶液和背景气态物质转化成测试气态物质，而不使用可能使测试溶液降解从而导致不准确的校准操作的热量。例如，如果目标化合物不均匀地分散在目标气态物质中，示例气体检测装置在校准期间可能产生不准确的测量，这可能导致气体检测装置在现场部署时出现故障和次优性能。
示例超声波雾化器可以包括换能器，该换能器产生超声波，当声波入射到测试溶液上时，该超声波能够将测试溶液转换成小液滴。在各种示例中，雾化元件106可以是或包括能够将液体溶液转化(例如，调节、雾化、气雾化、汽化、分散和/或类似地转化)成所得的测试气态物质的其他类型的部件/设备，诸如加湿器、喷射喷雾器或网状喷雾器。另外，雾化元件106能够在短时间段内将测试溶液(例如，包括VOC)转化为测试气态物质。在一些示例中，在10秒或更短的时间内。
如上所述，并且如图1中进一步描绘的，系统100包括可操作地联接和/或连接到校准装置102的气体检测装置116。在各种示例中，当结合校准装置102操作时，气体检测装置116可以被校准。例如，在校准操作期间，为了确保气体检测装置116满足一个或多个目标操作参数，可以关于测试气态物质进行多次测量。举例来说，可以测量分散在测试气态物质中的特定VOC的浓度，以确保气体检测装置116被配置成准确地检测VOC。
如图1所描绘，校准装置102包括泵107。泵107可以被配置成将测试气态物质的至少一部分输送到气体检测装置116，以便为了校准目的而测量测试气态物质中的物质的浓度。在一些实施例中，由于由泵107产生的空气流，气态物质可以在一个方向上被输送。例如，泵107可以在气体流动通道中靠近气体检测装置116的位置处产生空气流，诸如通过将测试气态物质的至少一部分通过邻近连接到气体检测装置116的第三阀105设置的气体出口排出(即，推动)。因此，测试气态物质的至少一部分可以通过校准装置102的表面上的开口(例如，气体出口)被接收，并流入气体检测装置116。
在一些实施例中，泵107可以是或包括例如但不限于压缩机、真空泵、手动泵、电动泵等。在一些示例中，第三阀105可以被配置成响应于接收到指示设置在校准装置102内的背景气态物质和液体物质已经完全转化(例如，雾化、汽化、分散和/或类似地转化)为测试气态物质的控制信号而被自动地致动(例如，打开)。在一些示例中，第三阀105可以在预定时间段过去之后自动地致动，在该预定时间段内可以假设测试溶液在背景气态物质中完全雾化/汽化(例如，1分钟的时间段)。在一些示例中，随着泵107产生气流以将测试气态物质的至少一部分排出/推入气体检测装置116的气体流动通道，校准装置102的外壳内的空气压力可能降低。响应于在一段时间内空气压力的降低，压力控制元件104可以通过第二阀103吸入空气，以便在校准装置102内保持恒定的空气压力。就这一点而言，在一些示例中，压力控制元件可以包括感测部件(例如，压力传感器)，以监测校准装置102的至少一部分内的空气压力。在各种示例中，从校准装置102排出到气体检测装置的测试气态物质的量可以用空气代替，以便在系统100内保持恒定的空气压力。在气体检测装置116的校准期间空气压力中的不希望的波动也可能导致不准确的测量，并且因此当气体检测装置被部署在现场时导致设备故障。
在校准操作终止时，测试气态物质可以经由校准装置102的一个或多个阀被完全清除或排出。例如，测试气态物质可以经由第二阀103、第三阀105和/或另一专用阀排出。
虽然图1提供了包括校准装置102和气体检测装置116的系统100的示例，但是应当注意，本公开的范围不限于图1所示的示例。在一些示例中，示例系统100可以包括一个或多个附加的和/或备选的元件，和/或可以不同于图1所示的那些元件来构造/定位。
现在参考图2，提供了描绘根据本公开的各种实施例的示例系统200的透视图的示例示意图。如所描绘，系统200包括校准装置202和气体检测装置201。校准装置202可以被配置成提供测试气态物质，以便校准气体检测装置201。
如图2所描绘，示例系统200包括校准装置202。如图所示，校准装置202包括基本上圆柱形的外壳，该外壳可以包括金属材料(例如，不锈钢)或塑料材料(例如，特氟隆、聚碳酸酯等)。校准装置202可以被配置成接收测试溶液(例如，包括目标化合物、VOC等)。在一些示例中，测试溶液可以包括分散在液体溶液中的目标化合物或VOC。校准装置202可以被配置成将测试溶液转化成测试气态物质，以便校准气体检测装置201。如图2所描绘，校准装置202包括压力控制元件204、雾化元件206、第一气体入口/出口208A、第二气体入口/出口208B、第三气体入口/出口208C、第四气体入口/出口208D、第五气体入口/出口208E和第六气体入口/出口208F。
示例校准装置202可以限定气体流动通道216，该气体流动通道216可以指具有至少一个气体入口和至少一个气体出口的一个或多个通路，背景气态物质和测试溶液可以通过该至少一个气体入口和至少一个气体出口进入、流过校准装置202并从校准装置102排出。气体流动通道216可以是或包括例如但不限于管道、导管、管状结构和/或类似物。如所描绘，气体流动通道216限定了将压力控制元件204连接到背景气体入口的导管，背景气态物质可以通过该背景气体入口进入校准装置202。在一些示例中，校准装置202可以包括气体供应元件，该气体供应元件被配置成向校准装置202供应背景气态物质，并且在一些示例中供应测试溶液(例如，分散在液体中的VOC)。背景气态物质可以经由背景气体入口214流入校准装置202，并被输送通过气体流动通道216的至少一部分，直到其到达校准装置202的一部分(例如，压力控制元件204和/或雾化元件206)。
如上所述，并且如图2所描绘，校准装置202包括压力控制元件204。如所描绘，压力控制元件204设置在校准装置202的外壳的上部部分内。压力控制元件204可以是气袋或类似设备，其被配置成基于设置在其中的气态物质(例如空气)的量而膨胀和收缩。示例气袋可以包括纺织品、纸等。压力控制元件204可以被配置成调节/控制校准装置202的至少一部分内的空气压力。随着背景气态物质/测试溶液流入校准装置202的气体流动通道，校准装置202的外壳内的空气压力可以增加。作为响应，压力控制元件204然后可以从压力控制元件204/校准装置202内排出被置换的空气，以便在校准装置202的至少一部分内保持稳定的系统空气压力。因此，可以提供准确校准所需的具有均匀浓度的目标量的背景气态物质/测试溶液。
如上所述，并且如图2所描绘，校准装置202包括雾化元件206。如所描绘，雾化元件206在压力控制元件204下方/附近设置在校准装置202的外壳的下部部分内。在各种示例中，雾化元件206可以被配置成使得测试溶液可以直接沉积在其上。例如，雾化元件206可以包括用于接收测试溶液的孔口、窗口等。如图2所描绘，雾化元件206包括可密封的窗口210，测试溶液可以通过该窗口沉积(例如，使用注射器或其他类似的器械)。在各种示例中，雾化元件206操作用于与背景气态物质结合来转化(例如，调节、雾化、气雾化、汽化、分散和/或类似地转化)测试溶液(例如，包括VOC)，以便提供其中分散有均匀浓度的目标物质或化合物(例如，VOC)的测试气态物质。在一些示例中，雾化元件206可以是或包括超声波雾化器。示例超声波雾化器可以操作用于将测试溶液和背景气态物质转化为测试气态物质，而不需要可能使目标物质(例如，VOC)降解的加热。
如上所述，并且如图2中进一步描绘的，系统200包括可操作地联接和/或连接到校准装置202的气体检测装置201。在一些示例中，气体检测装置201可以是PID。气体检测装置201可以经由导管212连接到校准装置202，导管212连接到校准装置202的第三气体入口/出口208C。在各种示例中，当结合校准装置202操作时，气体检测装置201可以被校准。例如，在操作期间，可以由气体检测装置201关于测试气态物质进行多次测量，以便确保由气体检测装置201获得的测量结果满足一个或多个目标操作参数。举例来说，分散在测试气态物质中的特定VOC的浓度可以由气体检测装置201来测量，以便确保气体检测装置201被配置成准确地检测VOC。
在各种示例中，校准装置202可以被配置成将测试气态物质的至少一部分输送到气体检测装置201，以便为了校准目的而测量测试气态物质中的目标物质(例如，VOC)的浓度。例如，可以向校准装置202提供背景气态物质和目标物质(例如，过氧化氢(H2O2))，以便产生具有目标浓度的目标物质的测试气态物质，例如，100份/百万份(ppm)的H2O2。在各种示例中，产生测试气态物质所需的背景气态物质和目标物质的量可以手动地或由控制器部件自动地确定。例如，控制器部件可以包括用于自动地确定产生目标浓度的测试气态物质所需的背景气态物质的量和测试溶液的量的程序代码指令。下表1中提供了用于产生100ppm的H2O2的示例计算：
| 值 | 单位 | |
| H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>溶液浓度 | 30 | 克/升(g/L) |
| H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>相对分子质量 | 34.01 | 克/摩尔(g/mol) |
| 理想气体摩尔体积 | 22.4 | 升/摩尔(L/mol) |
| 室容积 | 50 | 升(L) |
| H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>的目标浓度 | 100 | 份/百万份(ppm) |
| 测试溶液容积 | 0.000253 | 升(L) |
表1：用于产生100ppm的H2O2的示例计算。
如上所指，需要0.000253L的测试溶液，以在具有50L的容积的室中从具有30g/L的H2O2浓度的测试溶液中产生具有100ppm的目标浓度的H2O2的测试气态物质。
返回图2，在由校准装置202提供测试气态物质(例如，具有100ppm的示例目标物质(例如，H2O2)的浓度)之后，在用测试气态物质校准之后，气体检测装置201可以被设置到100ppm。
如上所述，校准装置202包括多个气体入口/出口。如图所示，校准装置202包括设置在校准装置202的外壳的表面上的第一气体入口/出口208A、第二气体入口/出口208B、第三气体入口/出口208C、第四气体入口/出口208D、第五气体入口/出口208E和第六气体入口/出口208F。多个气体入口和/或出口208A、208B、208C、208D、208E和208F可以操作以将气态物质(例如，空气、(多种)背景气态物质、(多种)测试气态物质等)接收到校准装置202中和/或排出校准装置202以及接收和/或排出到校准装置202和其他设备/部件(例如，气体检测装置201)之间。
如图所示，校准装置202包括第一气体入口/出口208A，其可以是气体入口/出口，以接收和/或排出来自压力控制元件204的气体。如进一步描绘，校准装置202包括第三气体出口208C，其可以是气体入口/出口，以向气体检测装置201提供测试气态物质的至少一部分。在一些实施例中，由于由泵产生的空气流，测试气态物质可以在一个方向上被输送。例如，泵可以在气体流动通道中靠近气体检测装置201的位置处产生空气流，诸如通过将测试气态物质的至少一部分通过连接到气体检测装置201的气体入口/出口208C排出(即，推动)。因此，测试气态物质的至少一部分可以通过气体入口/出口208C接收，并流入气体检测装置201。额外的气体入口/出口208B、208D、208E和208F可以用于将校准装置202连接到其他设备和部件(例如，一次一个以上的气体检测装置，以便并行/同时运行校准操作)。在校准操作终止时，测试气态物质可以经由校准装置202的一个或多个气体入口/出口208A、208B、208C、208D、208E和208F被完全清除或排出。例如，测试气态物质可以经由第一气体入口/出口208A排出。
虽然图2提供了包括校准装置202和气体检测装置201的系统200的示例，但是应当注意，本公开的范围不限于图2所示的示例。在一些示例中，示例系统200可以包括一个或多个附加的和/或备选的元件，和/或可以不同于图2所示的那些元件来构造/定位。
现在参考图3，提供了描绘根据本公开的各种实施例的示例校准装置302的剖视图300的示例示意图。校准装置302可以被配置成提供测试气态物质，以便校准气体检测装置。
如图3所描绘，示例校准装置302包括基本上圆柱形的外壳，该外壳可以包括金属。校准装置302可以被配置成接收测试溶液(例如，分散在液体中的VOC或目标化合物)。校准装置302可以被配置成将测试溶液(例如，与背景气态物质结合)转化成测试气态物质，以便校准示例气体检测装置。如图3所描绘，校准装置302包括压力控制元件304、雾化元件306、控制器部件312、第一气体入口/出口308A、第二气体入口/出口308B、第三气体入口/出口308C和第四气体入口/出口308D。
示例校准装置302可以限定气体流动通道310，该气体流动通道310可以指具有至少一个气体入口和至少一个气体出口的一个或多个通路，背景气态物质和测试溶液可以通过该至少一个气体入口和至少一个气体出口进入、流过校准装置302并从校准装置302排出。如图3所描绘，气体流动通道310的至少一部分可以将压力控制元件304连接到环境(例如，外部空气)。气体流动通道310可以是或包括例如但不限于管道、导管、管状结构和/或类似物。如所描绘，气体流动通道310限定了将压力控制元件304连接到雾化元件306和多个气体入口/出口308A、308B、308C和308D的一个或多个导管。在一些示例中，背景气态物质和测试溶液可以通过多个气体入口/出口308A、308B、308C和308D中的一个进入校准装置302。在一些示例中，校准装置302可以包括气体供应元件，该气体供应元件被配置成向校准装置302供应背景气态物质，并且在一些示例中供应测试溶液(例如，分散在液体中的VOC)。背景气态物质可以经由背景气体入口214流入校准装置302，并被输送通过气体流动通道310的至少一部分，直到其到达校准装置302的一部分(例如，压力控制元件304和/或雾化元件306)。多个气体入口/出口308A、308B、308C和308D可以用于将校准装置302连接到其他设备和部件(例如，气体检测装置)。例如，第一气体/入口308A可以将压力控制元件304连接到环境(例如，外部空气)。在校准操作终止时，测试气态物质可以经由气体入口/出口308A、308B、308C和308D中的一个或多个被完全清除或排出。
如上所述，并且如图3所描绘，校准装置302包括压力控制元件304。如所描绘，压力控制元件304设置在校准装置302的外壳的上部部分内。如图3中进一步描绘的，压力控制元件304包括设置在压力控制元件304和雾化元件306之间的支撑托架305，其可以为压力控制元件304提供支撑。如所描绘，支撑托架305限定了圆形框架，并且可以包括金属、塑料或任何其他合适的材料。压力控制元件304可以是气袋或类似设备，其被配置成基于设置在其中的气态物质(例如空气)的量而膨胀和收缩。示例气袋可以包括纺织品、纸等。压力控制元件304可以被配置成控制校准装置302的至少一部分内的空气压力。随着背景气态物质/测试溶液流过校准装置302，校准装置302的外壳内的空气压力可以增加。作为响应，压力控制元件304可以从压力控制元件304/校准装置302内排出空气，以便在校准装置302的至少一部分内保持稳定的系统空气压力。因此，可以提供准确校准所需的具有均匀浓度的目标量的背景气态物质/测试溶液。
如上所述，并且如图3所描绘，校准装置302包括雾化元件306。如所描绘，雾化元件306在压力控制元件304下方/附近设置在校准装置302的外壳的下部部分内。另外，如所描绘，雾化元件306包括安装在安装框架303上的雾化器301。如图所示，安装框架303附接到校准装置302的内底部表面，使得雾化器301居中地设置并且在校准装置302内相对不受约束。在各种示例中，雾化器301可以被配置成在背景气态物质内转化(例如，调节、雾化、气雾化、汽化、分散和/或类似地转化)测试溶液(例如，包括VOC)，以便提供其中分散有均匀浓度的目标物质或化合物(例如，VOC)的测试气态物质。在一些示例中，雾化器301可以是高频超声波雾化器。测试气态物质可以例如经由多个气体入口/出口308A、308B、308C和308D中的一个或多个提供到气体检测装置(例如，PID)，以用于校准目的。
在各种示例中，校准装置302可以被配置成将测试气态物质的至少一部分输送到气体检测装置，以便为了校准目的而测量测试气态物质中的目标物质(例如，VOC)的浓度。如上所述，并且如图3所进一步描绘，校准装置302包括控制器部件312。控制器部件312可以可操作地与校准装置302联接，以便控制校准装置302的一个或多个操作参数。控制器部件可以与校准装置302(例如，与雾化元件306和压力控制元件304)交换(例如，发送和接收)呈电信号形式的数据。例如，控制器部件312可以发送控制信号/控制指示来开始和停止雾化元件306和/或压力控制元件304的操作。举例来说，响应于确定测试气态物质的一个或多个目标参数被满足(例如，测试溶液已经被转化成测试气态物质)，控制器部件312可以发送控制指示以引起阀和/或泵的致动，使得测试气态物质的至少一部分进入可操作地连接到校准装置302的气体检测装置。
虽然图3提供了包括校准装置302的系统的示例，但是应当注意，本公开的范围不限于图3所示的示例。在一些示例中，示例校准装置302可以包括一个或多个附加的和/或备选的元件，和/或可以不同于图3所示的那些元件来构造/定位。
现在参考图4，提供了描绘根据本公开的各种实施例的校准装置400的示例部分的示例示意图。如所描绘，校准装置400的该部分包括控制器部件402、第一气体入口/出口416、第二气体入口/出口418、第三气体入口/出口401A、第四气体入口/出口401B、第五气体入口/出口401C、第六气体入口/出口401D、401E和第七气体入口/出口401F。校准装置400的示例部分限定了校准装置400的底部部分/表面。校准装置400可以被配置成接收测试溶液(例如，分散在液体中的化合物、VOC等)。校准装置400可以被配置成将测试溶液(例如，分散在液体溶液内的VOC或化合物)转化为测试气态物质，以便校准气体检测装置。
如图4所描绘，校准装置400的示例部分包括控制器部件402。如所描绘，控制器部件402可以包括或可操作地连接到第一阀406、第二阀408、第三阀410和泵414。控制器部件402可以操作来控制和/或调节气态物质在校准装置400内、进入和离开校准装置400的流量。示例阀406、408、410可以是双向阀，其被配置成允许气态物质相对于气体流动通道内的位置在两个方向上流动。
如图4所描绘，校准装置400的示例部分可以限定气体流动通道。气体流动通道可以指具有至少一个气体入口和至少一个气体出口的一个或多个通路，背景气态物质和测试溶液可以通过该至少一个气体入口和至少一个气体出口进入、流过校准装置400并从校准装置400排出。气体流动通道可以是或包括例如但不限于管道、导管、管状结构和/或类似物。如所描绘，校准装置400的气体流动通道包括管状结构的网络。如图所示，校准装置包括第一管状结构403、第二管状结构405、第三管状结构407、第四管状结构409和第五管状结构411，其被配置成在校准装置400的元件之间输送气态物质以及输送气态物质进入和离开校准装置400。
如上所述，校准装置400包括第一气体入口/出口416、第二气体入口/出口418、第三气体入口/出口401A、第四气体入口/出口401B、第五气体入口/出口401C、第六气体入口/出口401D、401E和第七气体入口/出口401F。如所描绘，气体入口/出口中的每一个在校准装置400的外表面上限定开口，并且可以经由管状结构和与其相关联的阀连接到气体流动通道。举例来说，如图所示，第一气体入口/出口416连接到第三阀410和第四管状结构409。如进一步描绘，第一阀406和第二管状结构405连接到第五气体入口/出口401C。第一阀406和第二管状结构405可以被配置成将背景气态物质和测试溶液(即，测试气体溶液)输送到校准装置400中(例如，经由连接到第五气体入口/出口401C的导管412)。在另一个示例中，第二气体入口/出口418连接到第二阀408和第一管状结构403。第二气体入口/出口418、第二阀408和第一管状结构403可以被配置成例如与由泵414产生的输出空气结合从校准装置400排出/清除气态物质。如进一步描绘，第五气体入口/出口401C连接到第二管状结构405。第五气体入口/出口401C和第二管状结构405(与相关联的阀406结合)可以被配置成经由连接到第五气体入口/出口401C的导管412将测试气态物质的至少一部分输送到气体检测装置。在另一个示例中，第三阀410和第三管状结构407可以被配置成将背景气态物质的至少一部分输送到校准装置400中(例如，输送到校准装置400的雾化元件)。在另一个示例中，第三气体入口/出口401A可以被配置成从控制器部件402的压力控制元件排出气态物质(例如，空气)。在各种示例中，控制器部件402可以提供(例如，传输、发送)控制信号/控制指示来致动或停用示例阀406、408和410，从而调节校准装置400内、进入和离开校准装置400的气态物质的流量。
虽然图4提供了校准装置400的示例部分，但是应当注意，本公开的范围不限于图4所示的示例。在一些示例中，示例校准装置400可以包括一个或多个附加的和/或备选的元件，和/或可以不同于图4所示的那些元件来构造/定位。
现在参考图5，提供了描绘根据本公开的各种实施例的与各种其他部件电子连通的示例校准装置的示例控制器部件500的示意图。如图所示，控制器部件500包括处理电路系统501、通信模块503、输入/输出模块505、存储器507和/或配置成执行本文描述的各种操作、过程、功能等的其他部件。
如图所示，控制器部件500(诸如处理电路系统501、通信模块503、输入/输出模块505和存储器507)电联接到压力控制元件509、雾化元件511和在一些示例中的气体检测装置513和/或与它们电子连通。如所描绘，压力控制元件509、雾化元件511和气体检测装置513中的每一个可以与控制器部件500的处理电路系统501交换(例如，发送和接收)数据。
处理电路系统501可以被实现为例如各种设备，包括带有附带数字信号处理器的一个或多个微处理器；没有附带数字信号处理器的一个或多个处理器；一个或多个协处理器；一个或多个多核处理器；一个或多个控制器；处理电路；一台或多台计算机；和各种其他处理元件(包括集成电路，诸如ASIC或FPGA，或它们的某种组合)。在一些实施例中，处理电路系统501可以包括一个或多个处理器。在一个示例性实施例中，处理电路系统501被配置成执行存储在存储器507中或者处理电路系统501可访问的指令。当由处理电路系统501执行时，这些指令可以使控制器部件500能够执行本文描述的一个或多个功能。无论是否由硬件、固件/软件方法或它们的组合来配置，处理电路系统501都可以包括能够在相应地配置时执行根据本发明的实施例的操作的实体。因此，例如，当处理电路系统501被实现为ASIC、FPGA等时，处理电路系统501可以包括用于实现本文描述的一个或多个操作的专门配置的硬件。备选地，作为另一个示例，当处理电路系统501被实现为指令(诸如可以存储在存储器507中的那些指令)的致动器时，指令可以具体地配置处理电路系统501来执行本文描述的一个或多个算法和操作，诸如参照图5讨论的那些。
存储器507可以包括例如易失性存储器、非易失性存储器或者它们的某种组合。尽管在图4中示出为单个存储器，但是存储器507可以包括多个存储器部件。在各种实施例中，存储器507可以包括例如硬盘驱动器、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪存、压缩光盘-只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘-只读存储器(DVD-ROM)、光盘、配置成存储信息的电路或它们的某种组合。存储器507可以被配置成存储信息、数据、应用程序、指令等，使得控制器部件500可以根据本公开的实施例执行各种功能。例如，在至少一些实施例中，存储器507被配置成缓存输入数据以供处理电路系统501处理。附加地或备选地，在至少一些实施例中，存储器507被配置成存储程序指令以供处理电路系统501执行。存储器507可以以静态和/或动态信息的形式存储信息。当功能被执行时，存储的信息可以被控制器部件500存储和/或使用。
通信模块503可以被实现为包括在电路、硬件、计算机程序产品或它们的组合中的任何装置，其被配置成从/向另一个部件或装置接收和/或发送数据。计算机程序产品包括存储在计算机可读介质(例如，存储器507)上并由控制器部件500(例如，处理电路系统501)执行的计算机可读程序指令。在一些实施例中，通信模块503(如同本文讨论的其他部件一样)可以至少部分地被实现为处理电路系统501或者由处理电路系统501控制。就这一点而言，通信模块503可以例如通过总线与处理电路系统501通信。通信模块503可以包括例如天线、发射器、接收器、收发器、网络接口卡和/或支持硬件和/或固件/软件，并且用于建立与另一个装置的通信。通信模块503可以被配置成通过使用可以用于装置之间通信的任何协议来接收和/或发送可以由存储器507存储的任何数据。通信模块503可以附加地或备选地通过总线与存储器507、输入/输出模块505和/或控制器部件500的任何其他部件通信。
在一些实施例中，控制器部件500可以包括输入/输出模块505。输入/输出模块505可以与处理电路系统501通信，以接收由用户输入的指令和/或向用户提供听觉、视觉、机械或其他输出。因此，输入/输出模块505可以包括支持设备，诸如键盘、鼠标、显示器、触摸屏显示器和/或其他输入/输出机构。备选地，输入/输出模块505的至少一些方面可以在用户用来与控制器部件500通信的设备上实现。输入/输出模块505可以例如通过总线与存储器507、通信模块503和/或任何其他部件通信。控制器部件500中可以包括一个或多个输入/输出模块和/或其他部件。
例如，压力控制元件509可以类似于上面参照图2描述的压力控制元件204。例如，压力控制元件509可以被配置成调节/控制校准装置的至少一部分内的空气压力。在一些实施例中，雾化元件511可以类似于上面参照图2描述的雾化元件206。例如，雾化元件511可以被配置成将测试溶液与背景气态物质结合转化，以便提供测试气态物质。在一些实施例中，气体检测装置可以类似于上面参照图2描述的气体检测装置201。例如，气体检测装置413可以产生指示测试气态物质中测试化合物的浓度水平的测量结果。
现在参考图6，提供了描绘根据本公开的各种实施例的示例操作600的流程图。
在一些示例中，方法600可以由处理电路系统(例如但不限于专用集成电路(ASIC)、中央处理单元(CPU))来执行。在一些示例中，处理电路系统可以电联接到示例装置的其他电路系统和/或与其他电路系统电子连通，该其他电路系统为诸如但不限于压力控制元件、除湿器部件、气体检测器、存储器(诸如例如用于存储计算机程序指令的随机存取存储器(RAM))和/或显示电路系统(用于在显示器上呈现读数)。
在一些示例中，图6中描述的一个或多个过程可以由计算机程序指令来实施，该计算机程序指令可以由采用本公开的实施例的系统的存储器(诸如非暂时性存储器)来存储，并且由该系统的处理电路系统(诸如处理器)来执行。这些计算机程序指令可以指示系统以特定方式运行，使得存储在存储器电路系统中的指令产生一种制品，该制品的执行实现(多个)流程图步骤/操作中指定的功能。此外，系统可以包括一个或多个其他电路系统。系统的各种电路系统可以电子联接在彼此之间和/或之中，以发送和/或接收能量、数据和/或信息。
在一些示例中，实施例可以采取存储计算机可读程序指令(例如，计算机软件)的非暂时性计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式。可以使用任何合适的计算机可读存储介质，包括非暂时性硬盘、CD-ROM、闪存、光存储设备或磁存储设备。
示例方法600始于步骤/操作601。在步骤/操作601，将液体溶液添加到校准装置。测试溶液可以是或包括分散在液体中的测试化合物。在一些示例中，液体溶液可以沉积到校准装置的雾化元件中，诸如在样本窗口(例如，可密封窗口)、腔体等内。在其他示例中，液体溶液可以直接沉积到背景气态物质中(例如，与背景气态物质混合)。
在步骤/操作601之后，示例方法600前进到步骤/操作603。在步骤/操作603，将背景气态物质供应到校准装置。在一些示例中，背景气态物质可以经由气体供应元件(例如，气瓶)供应。背景气态物质和测试溶液可以通过校准装置的外壳的表面上的一个或多个开口(例如，(多个)气体入口)进入校准装置，并且被输送通过校准装置。举例来说，可以提供包括0.000253升(L)的具有30克/升(g/L)的浓度、34.01克/摩尔(g/mol)的相对分子质量、22.4L/mol的理想气体摩尔体积的H2O2和50L的N2的测试溶液来产生具有100ppm的目标H2O2浓度的测试气态物质。液体溶液的相对量可以手动计算或由处理电路系统(诸如但不限于上面讨论的结合图5示出的控制器部件500的处理电路系统501)确定和/或滴定。处理电路系统可以提供控制指示，以使背景气态物质和/或测试溶液进入校准装置，诸如通过致动一个或多个阀。
在步骤/操作603之后，方法600前进到步骤/操作605。在步骤/操作605，处理电路系统发送控制指示以启动雾化元件。雾化元件可以被配置成将测试溶液(例如，与背景气态物质结合)转化(例如，调节、雾化、汽化等)成测试气态物质。在包括H2O2的测试溶液的上述示例中，雾化元件可以在雾化元件被启动的10秒内将测试溶液转化成测试气态物质。另外，压力控制元件可以操作以控制校准装置的至少一部分内的空气压力，以确保通过响应于检测到校准装置的至少一部分内的空气压力降低或增加而将空气分别排出和/或吸入校准装置中来产生精确量的测试气态物质。
在步骤/操作605之后，方法600前进到步骤/操作607。在步骤/操作607，可以执行校准，例如，通过向气体检测装置(例如，PID)提供测试气态物质的至少一部分。因此，由校准装置提供的测试气态物质可以用于校准气体检测装置。
在步骤/操作607之后，方法600前进到步骤/操作609。在步骤/操作609，在执行校准操作之后，处理电路系统发送控制指示以启动雾化，诸如通过致动一个或多个阀经由校准装置的一个或多个气体入口/出口清除或排出测试气态物质。如上所述，校准装置和处理电路系统因此可以操作以提供用于校准目的的均匀测试气态物质。
受益于前述描述和相关联的附图中给出的教导，这些实施例所涉及的领域的技术人员将会想到本文阐述的本公开的许多修改和其他实施例。因此，应当理解，本公开不限于所公开的具体实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管前述描述和相关联的附图在元件和/或功能的某些示例组合的上下文中描述了示例实施例，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，备选实施例可以提供元件和/或功能的不同组合。就这一点而言，例如，与上面明确描述的那些不同的元件和/或功能的组合也是可以设想的，如所附权利要求中的一些可能阐述的。尽管本文使用了特定的术语，但是它们仅在一般和描述性的意义上使用，而不是为了限制的目的。
Claims (20)
1.一种配置成产生测试气态物质的校准装置，所述校准装置包括：
气体供应元件，其被配置成在所述校准装置的至少一部分内提供背景气态物质；
雾化元件，其被配置成通过将测试溶液与所述背景气态物质结合转化来产生所述测试气态物质；
压力控制元件，其被配置成调节气流，以便在所述校准装置的所述至少一部分内保持恒定的空气压力；和
控制器部件，其与所述气体供应元件、所述雾化元件和所述压力控制元件电子连通。
2.根据权利要求1所述的校准装置，还包括：
可密封窗口，其邻近所述雾化元件设置，其中，所述可密封窗口被配置成接收所述测试溶液。
3.根据权利要求2所述的校准装置，还包括：
气体流动通道，其包括至少一个气体入口和至少一个气体出口，气态物质可以通过所述至少一个气体入口和所述至少一个气体出口进入或离开所述校准装置。
4.根据权利要求3所述的校准装置，还包括：
至少一个阀，其连接到所述气体流动通道，所述至少一个阀被配置成调节所述气态物质的流量。
5.根据权利要求4所述的校准装置，其中，所述至少一个阀设置在所述校准装置和气体检测装置之间，并且其中，所述控制器部件还被配置成：
响应于确定所述测试气态物质满足一个或多个目标参数，发送控制指示以致动所述至少一个阀，以便使所述测试气态物质的至少一部分进入所述气体检测装置。
6.根据权利要求1所述的校准装置，其中，所述压力控制元件包括压力传感器。
7.根据权利要求1所述的校准装置，其中，所述压力控制元件包括气袋。
8.根据权利要求1所述的校准装置，其中，所述控制器部件还被配置成：
响应于确定所述测试溶液被完全转化，使所述测试气态物质的所述至少一部分与泵的输出空气结合进入气体检测装置。
9.根据权利要求1所述的校准装置，其中，所述雾化元件包括超声波雾化器。
10.根据权利要求5所述的校准装置，其中，所述气体检测装置包括光电离检测器或红外泄漏检测器。
11.一种方法，包括：
由气体供应元件在校准装置的至少一部分内提供背景气态物质；
由雾化元件并与所述背景气态物质结合将设置在所述校准装置的所述至少一部分内的测试溶液转化成测试气态物质；和
由压力控制元件调节气流，以便在所述校准装置的所述至少一部分内保持恒定的空气压力。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
经由邻近所述雾化元件设置的可密封窗口沉积所述测试溶液。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述校准装置包括气体流动通道，所述气体流动通道包括至少一个气体入口和至少一个气体出口，气态物质可以通过所述至少一个气体入口和所述至少一个气体出口进入或离开所述校准装置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述校准装置包括连接到所述气体流动通道的至少一个阀，所述至少一个阀被配置成调节所述气态物质的流量。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
响应于由与所述雾化元件和所述压力控制元件电子连通的控制器部件确定所述测试气态物质满足一个或多个参数，
由所述控制器部件发送控制指示以致动所述至少一个阀。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述压力控制元件包括压力传感器。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述压力控制元件包括气袋。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括：
响应于由控制器部件确定所述测试溶液被完全转化，
由所述控制器部件致动泵，以便使所述测试气态物质的至少一部分与所述泵的输出空气结合进入气体检测装置。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述雾化元件包括超声波雾化器。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述气体检测装置包括光电离检测器或红外泄漏检测器。
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