CN201488970U - 电化学气体传感器残留样气清除装置及采用此装置的气体检测设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电化学气体传感器残留样气清除装置，其包括过滤器、微型真空泵、缓冲气室和电磁阀，空气经过滤器过滤后，由微型真空泵泵入缓冲气室，再经电磁阀进入电化学气体传感器检测设备的样气气路。本实用新型通过在电化学气体传感器的样气气路中设置由常闭电磁阀控制导通的残留样气清除装置，在每次测量完毕后将清洁空气通过微型真空泵泵入样气气路中，成功的实现了测量完毕后气路和气室中样气的排出，保证气路中无吸附气体、气室无残留样气，最大限度提高了电化学传感器的测量准确性并相对延长了使用寿命。本实用新型同时提供采用上述残留样气清除装置的电化学传感器气体检测设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电化学气体传感器的辅助装置，具体涉及一种电化学气体传感器残留样气清除装置及采用此装置的气体检测设备。
背景技术
最早的电化学传感器可以追溯到20世纪50年代，当时用于氧气监测。到20世纪80年代中期，小型电化学传感器开始用于检测PEL范围内的多种不同有毒气体，并显示出了良好的敏感性与选择性。目前，为保护人身安全起见，各种电化学传感器广泛应用于许多静态与移动应用场合。
电化学传感器通过与目标气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成，并由一个薄电解层隔开。气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应，然后是憎水屏障，最终到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应，以形成充分的电信号，同时防止电解质漏出传感器。
穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对目标气体而设计的电极材料进行催化。通过电极间连接的电阻器，与目标气体浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流，电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。
中国专利申请CN200810009540.0公开了一种电化学气体传感器，其包括设置在外壳内的气敏电极和反电极，所述外壳具有使气体进入的开口，所述气敏电极和反电极被含有电解液的区域隔开，以及用于将气敏电极和反电极连接到传感电路的机构。电解液吸收元件被设置在所述开口的内侧，位于外壳和气敏电极之间，以吸收通过气敏电极的电解液，同时维持通过所述电解液吸收元件的气体通道。
电化学气体传感器的气体交换室都采用扩散式结构设计，扩散的方式会导致气体滞留在气室，那么在相邻的两次测量中，第一次样气的残留会干扰第二次不同浓度样气的测量结果。同时整个采样系统通路的材料表面对活泼气体有吸附作用，气体一旦被吸收，当下一次的样气流经时，被吸收的气体就脱附进入气流里，这样也会影响下一次的测量准确性，尤其是在混合气体中有多种目标气体和使用多个电化学传感器同时测量的情况下更为严重。另外，因气室与排出端的外界压力基本相同，样气从气室的排出依赖于外界空气与气室样气的自然渗透，残留样气排出速度缓慢同时也无法完全排除干净。样气残留在装有电化学传感器的气室中会缩短电化学传感器的使用寿命。
实用新型内容
有鉴于此，为了克服目前电化学气体传感器的气体交换室样气残留影响测量准确性的问题，本实用新型提供一种电化学气体传感器残留样气清除装置，可安装于现有的电化学气体传感器的样气气路中，排出气路和气室的样气，清洁采气系统，保证气路无吸附气体、气室无残留样气，最大限度提高电化学传感器的测量准确性并相对延长使用寿命。
本实用新型的另一目的在于提供采用上述残留样气清除装置的电化学传感器气体检测设备。
本实用新型提供的一种电化学气体传感器残留样气清除装置，其包括过滤器、微型真空泵和电磁阀，经过滤器过滤的空气由微型真空泵泵出，经电磁阀进入电化学气体传感器的样气气路，所述电磁阀为常闭电磁阀。
本实用新型通过在电化学气体传感器的样气气路中设置由常闭电磁阀控制导通的残留样气清除装置，在每次测量完毕后将清洁空气通过微型真空泵泵入样气气路中，成功的实现了电化学气体传感器每次测量完毕后气路内与外界的压力差，排出气路和气室的样气，清洁气路系统，保证气路中无吸附气体、气室无残留样气，最大限度提高了电化学传感器的测量准确性并延长了使用寿命。
进一步，所述由微型真空泵泵出的空气进入缓冲气室，在缓冲气室缓冲后，经电磁阀进入电化学气体传感器的样气气路，所述缓冲气室的出口端设有减压阀。
由于微型真空泵常用的都是膜片泵类型，会产生脉冲气流，所以在微型真空泵的排气端设置缓冲气室，消除脉冲压力，并形成一定压力的压缩空气，有利于气路中样气的排出，并减少脉冲对传感器的损耗。
进一步，从所述缓冲气室流出的空气经高分子膜式干燥器后，经电磁阀进入电化学气体传感器的样气气路。
所述高分子膜式干燥器中高分子中空隔膜只可供水蒸气透过，当湿的压缩空气进入中空膜时，大量水蒸气便穿过隔膜由少量压缩空气带到器外，输出的便是干燥空气。因中空隔膜外侧总处于低的水蒸气分压状态，故能不断进行除湿，不需要设置排水器。
进一步，所述微型真空泵和所述电磁阀安装在气路基体上。
本实用新型将微型真空泵和电磁控制阀都安装在气路基体上，旁置缓冲气室，结构简单，外形紧凑，通过设备控制系统对微型真空泵和电磁阀的控制运行，可以很好地实现对电化学传感器气体检测设备的残留样气清除。
进一步，所述微型真空泵、电磁阀和所述缓冲气室均安装在气路基体上。这样设计的装置结构将更为紧凑。
本实用新型提供的采用上述残留样气清除装置的电化学传感器气体检测设备，其包括样气气路进气端、电化学传感器模块、样气气路排气端、电子流量计、电源输入、电池组及充电器、主控板、液晶显示器和由常闭电磁阀控制与样气气路进气端导通的电化学气体传感器残留样气清除装置，所述主控板控制所述电磁阀的导通与所述微型真空泵的运转。
本实用新型的有益效果在于：
1.本实用新型通过在电化学气体传感器的样气气路中设置由常闭电磁阀控制导通的残留样气清除装置，在每次测量完毕后将过滤器滤去灰尘后的清洁空气通过微型真空泵泵入样气气路中(在微型真空泵的排气端设置缓冲气室消除脉冲压力，经高分子膜式干燥器去除空气中的水蒸气，以此形成干燥清洁的空气)，清洁气路系统，保证气路中无吸附气体、气室无样气残留，最大限度提高了电化学传感器的测量准确性并相对延长使用寿命。
2.本实用新型装置对空气进行精细的灰尘过滤、水蒸气清除等处理后成为洁净空气，方可进入采气系统，以免污染电化学传感器，造成额外的损害。采用自然环境中的空气作为气源，不需要另外的高纯气体，实用方便，有很好的经济性。
3.微型真空泵和电磁控制阀都安装在气路基体上，旁置缓冲气室，结构简单，外形紧凑。
附图说明
图1本实用新型电化学气体传感器残留样气清除装置示意图
图2本实用新型提供的采用上述残留样气清除装置的电化学传感器气体检测设备
其中，1-电磁阀，2-气路基体，3-过滤器，4-微型真空泵，5-缓冲气室，6-空气干燥器，7-样气气路进气端，8-电化学传感器残留样气清除装置，9-电化学传感器模块，10-电源输入，11-样气气路排气端，12-电子流量计，13-电池组及充电器，14-主控板，15-开关，16-液晶显示器。
具体实施方式
以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
实施例1
一种电化学气体传感器残留样气清除装置，由过滤器3、微型真空泵4、缓冲气室5、气路基体2和电磁阀1组成，所述微型真空泵4和所述电磁阀1安装在气路基体2上。所述电磁阀为常闭电磁阀，在电化学气体传感器每次测量结束后，电磁阀打开，微型真空泵运转，空气经过滤器3进入微型真空泵4，由微型真空泵4泵出的空气进入缓冲气室5，所述缓冲气室5的出口端设有减压阀，空气在缓冲气室中形成一定压力的压缩空气。从所述缓冲气室5流出的空气，经电磁阀1进入电化学气体传感器的样气气路，形成气路内与外界的压力差，排出气路和气室的样气，清洁气路系统，保证气路中无吸附气体、气室无样气残留，最大限度提高电化学传感器的测量准确性并相对延长使用寿命。
过滤器过滤材料采用不锈钢粉末冶金材料，过滤孔径为微米级，能够有效滤除空气中的灰尘颗粒物。
由于微型真空泵常用的都是膜片泵类型，会产生脉冲气流，所以在微型真空泵的排气端设置缓冲气室，消除脉冲压力，并形成一定压力的压缩空气，有利于气路中样气的排出，并减少脉冲对传感器的损耗。
微型真空泵和电磁控制阀都安装在气路基体上，旁置缓冲气室，结构简单，外形紧凑。
实施例2
一种电化学气体传感器残留样气清除装置，由过滤器3、微型真空泵4、缓冲气室5、气路基体2、高分子膜式空气干燥器6和电磁阀1组成，所述微型真空泵4和所述电磁阀1安装在气路基体2上。所述电磁阀为常闭电磁阀，在电化学气体传感器每次测量结束后，电磁阀打开，微型真空泵运转，空气经过滤器3进入微型真空泵4，由微型真空泵4泵出的空气进入缓冲气室5，所述缓冲气室5的出口端设有减压阀，空气在缓冲气室中形成一定压力的压缩空气。从所述缓冲气室5流出的空气经高分子膜式空气干燥器6后，经电磁阀1进入电化学气体传感器的样气气路，形成气路内与外界的压力差，排出气路和气室的样气，清洁气路系统，清洁干燥的空气避免了对电化学传感器的污染。
实施例3
与实施例1基本相同，所不同之处在于，气路基体和缓冲气室构成一个整体。
实施例4
一种采用本实用新型残留样气清除装置的电化学传感器气体检测设备，由样气气路进气端7、电化学传感器模块9、样气气路排气端11、电子流量计12、电源输入10、电池组及充电器13、主控板14、液晶显示器16和由常闭电磁阀控制与样气气路进气端导通的电化学气体传感器残留样气清除装置8组成，所述主控板控制所述电磁阀1的导通与所述微型真空泵4的运转。所述电化学气体传感器残留样气清除装置8与实施例1中的描述相同。
在电化学气体传感器检测样气的过程中，电磁阀关闭，残留样气清除装置不工作。外接电源给电池组充电后，电池组就可以给整个检测设备供电。样气由进气端进入检测设备，直接流进后面的电化学传感器模块，然后经过电子流量计，最后从排气端排出设备之外。
当测量完毕后，主控板控制微型真空泵运转产生压缩空气，同时残留样气清除装置的电磁阀打开。空气经过滤器3进入微型真空泵4，由微型真空泵4泵出的空气进入缓冲气室5，所述缓冲气室5的出口端设有减压阀，空气在缓冲气室中形成一定压力的压缩空气。经电磁阀1进入电化学气体传感器的样气气路，清洗管路和电化学传感器模块，然后经过电子流量计，从排气端排出。所有的操作过程由主控板中央控制并显示在液晶显示器上。
实施例5
与实施例4基本相同，所不同之处在于所述电化学气体传感器残留样气清除装置8与实施例2中的描述相同。
尽管通过参照本实用新型的某些优选实施例，已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围。
Claims (6)
1.一种电化学气体传感器残留样气清除装置，其特征在于，包括过滤器、微型真空泵和电磁阀，经过滤器过滤的空气由微型真空泵泵出，经电磁阀进入电化学气体传感器的样气气路，所述电磁阀为常闭电磁阀。
2.按照权利要求1所述的电化学气体传感器残留样气清除装置，其特征在于，所述由微型真空泵泵出的空气进入缓冲气室，在缓冲气室缓冲后，经电磁阀进入电化学气体传感器的样气气路，所述缓冲气室的出口端设有减压阀。
3.按照权利要求2所述的电化学气体传感器残留样气清除装置，其特征在于，从所述缓冲气室流出的空气经高分子膜式干燥器后，经电磁阀进入电化学气体传感器的样气气路。
4.按照权利要求1或2所述的电化学气体传感器残留样气清除装置，其特征在于，所述微型真空泵和所述电磁阀安装在气路基体上。
5.按照权利要求2所述的电化学气体传感器残留样气清除装置，其特征在于，所述微型真空泵、电磁阀和所述缓冲气室均安装在气路基体上。
6.采用权利要求1所述残留样气清除装置的电化学传感器气体检测设备，其特征在于，包括样气气路进气端、电化学传感器模块、样气气路排气端、电子流量计、电源输入、电池组及充电器、主控板、液晶显示器和由常闭电磁阀控制与样气气路进气端导通的电化学气体传感器残留样气清除装置，所述主控板控制所述电磁阀的导通与所述微型真空泵的运转。
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