CN214844966U - 气体检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种气体检测装置，本申请的气体检测装置包括：发光组件、电离室、测量室、第一检测组件和第二检测组件，电离室被配置为能使发光组件所发射的光线射入电离腔体内，以使电离腔体内的待测气体发生离子化；测量室具有出口孔道，出口孔道和电离腔体相通，以使离子化后的待测气体流出；第一检测组件包括收集电极和偏置电极；第二检测组件包括第一电极、第二电极和第三电极。故本申请具有选择性，通过第二检测组件控制待测气体的流量，并利用第一检测组件和第二检测组件对待测气体中不同组分的响应灵敏度不同来测量待测气体中不同组分的含量，有针对性地对待测气体进行测量，提高了对待测气体测量的准确性。

Description

气体检测装置

技术领域

本申请涉及气体传感器的技术领域，具体而言，涉及一种气体检测装置。

背景技术

光离子化气体检测器(Photo Ionization Detector，简称PID)是一种具有极高灵敏度，用途广泛的检测器，可以检测从极低浓度的10ppb(亿分之一)到较高浓度的10000ppm(1％)的挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，简称VOC)和其它有毒气体。它具有便携式，精度高，灵敏度高，响应快，可以连续测试等优点，从而被广泛用于工业安全、环保检测等领域。

光离子化气体检测器是待测气体吸收紫外灯发射的高于气体分子电离能的光子，被电离成正、负离子，然后在带有电位差的金属电极所产生的外加电场的作用下，离子偏移形成电流。光离子化电流与待测气体中的VOC浓度成比例，因此通过检测电流值来得知待测气体中VOC的浓度。

但是现有技术中，光离子化气体检测器不具有选择性，不能针对性地对待测气体进行测量，提高了对待测气体测量的准确性。例如；当待测气体为苯和甲苯混合气时，现有技术无法区分苯和甲苯不能选择只测量苯。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种气体检测装置，其具有选择性，能针对性地对待测气体进行测量，提高了对待测气体测量的准确性。

为了实现上述目的，

第一方面，本申请提供一种气体检测装置，包括：发光组件、电离室、测量室、第一检测组件和第二检测组件，发光组件用于发光；电离室具有用于容纳待测气体的电离腔体，电离室被配置为能使发光组件所发射的光线射入电离腔体内，以使电离腔体内的待测气体发生离子化；测量室具有贯穿测量室的出口孔道，出口孔道和电离腔体相通，以使离子化后的待测气体流出；第一检测组件包括收集电极和偏置电极，收集电极和偏置电极设于出口孔道，用于检测出口孔道内离子化后的待测气体；第二检测组件包括第一电极、第二电极和第三电极，第一电极设于电离室内，并远离测量室设置，第二电极设于测量室内，且位于出口孔道靠近电离室的一端；第三电极设于测量室内，且位于出口孔道远离电离室的一端。

于一实施例中，第一电极、第二电极和第三电极平行，并沿出口孔道的轴线方向排列。其中，第一电极为阳极，第二电极和第三电极均为阴极，且第三电极的电位与第二电极的电位一致。

于一实施例中，出口孔道为横向设置的直孔道，出口孔道的轴线方向与发光组件所发射的光线方向成相交设置；收集电极和偏置电极均设于出口孔道的内壁上，且为相对设置。

于一实施例中，第二电极上设有至少一个第二开孔，第三电极上设有至少一个第三开孔，第二开孔和第三开孔用于使出口孔道和电离腔体相通。

于一实施例中，出口孔道为竖直设置的直孔道，出口孔道的轴线方向与发光组件所发射的光线方向成相同设置；测量室和发光组件分别位于电离室的两侧；收集电极和偏置电极均设于出口孔道的内壁上，且为相对设置。

于一实施例中，第二电极上设有至少一个第二开孔，第三电极上设有至少一个第三开孔，第二开孔和第三开孔用于使出口孔道和电离腔体相通。第一电极上设有至少一个第一开孔，第一开孔用于使发光组件所发射的光线射入电离腔体内。

于一实施例中，气体检测装置还包括：遮光件，遮光件设于发光组件与第一电极之间。遮光件上设有第四开孔，第四开孔用于使发光组件所发射的光线射入电离腔体内。

于一实施例中，气体检测装置还包括：外壳体，电离室、测量室和发光组件均设于外壳体内，外壳体上设有通气口。

于一实施例中，气体检测装置还包括：防水透气膜，防水透气膜设于通气口。

于一实施例中，气体检测装置还包括：过滤网，过滤网设于通气口。

于一实施例中，发光组件包括：紫外灯、第一驱动电极、第二驱动电极、第二隔离件，第一驱动电极为环状结构，套设于紫外灯，并与紫外灯电性连接；第二驱动电极为环状结构，套设于紫外灯，并与紫外灯电性连接；第二隔离件为环状结构，套设于紫外灯，且夹设于第一驱动电极和第二驱动电极之间。

于一实施例中，外壳体包括：上盖、电路底板和外管，通气口设于上盖；外管的两端分别与上盖和电路底板连接。

于一实施例中，电路底板插接有电路连接板和多端口连接器，电路连接板与第一检测组件和第二检测组件电性连接；

于一实施例中，外管内设有塑胶内壳，塑胶内壳上设有用于固定测量室的第一支架以及用于安装紫外灯的灯套筒，灯套筒上设有用于固定第一驱动电极、第二驱动电极和第二隔离件的第二支架。

于一实施例中，气体检测装置还包括：电压控制器，电压控制器与第一检测组件和第二检测组件电性连接。

本申请与现有技术相比的有益效果是：

本申请通过第二检测组件控制待测气体的流量，并利用第一检测组件和第二检测组件对待测气体中不同组分的响应灵敏度不同来测量待测气体中不同组分的含量，从而对复杂待测气体成分进行定性和定量分析，区分待测气体中的各种成分，使得本申请具有选择性，能针对性地对待测气体进行测量，提高了对待测气体测量的准确性，例如当待测气体为苯和甲苯混合气，现有技术无法区分苯和甲苯不能选择只测量苯，而本申请了可以选择只测量苯，也可以选择只测量甲苯，还可以同时测量得到该混合气中苯浓度和甲苯浓度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例示出的气体检测装置的爆炸示意图。

图2为本申请一实施例示出的气体检测装置的爆炸示意图。

图3为本申请一实施例示出的气体检测装置的结构示意图。

图4为本申请一实施例示出的气体检测装置的立体图。

图5为本申请一实施例示出的气体检测装置的立体图。

图6为本申请一实施例示出的气体检测装置的结构示意图。

图7为本申请一实施例示出的气体检测装置的部分结构示意图。

图8为本申请一实施例示出的测量室的示意图。

图标：100-气体检测装置；200-电离室；210-电离腔体；210b-电离室的外侧壁；210c-电离室的外顶壁；210d-电离室的外底壁；210e-电离腔体的内侧壁；201-第一开口；202-第二开口；203-第三开口；204-安装凹槽；300-发光组件；310-紫外灯；320-第一驱动电极；330-第二驱动电极；340-第二隔离件；400-测量室；410-出口孔道；510-第一检测组件；511-收集电极；512-偏置电极；530-第二检测组件；531-第一电极；531a-第一开孔；532-第二电极；532a-第二开孔；533-第三电极；533a-第三开孔；550-电路模块；560-遮光件；561-第四开孔；600-外壳体；610-通气口；630-防水透气膜；640-过滤网；601-上盖；602-外管；603-电路底板；604-塑胶内壳；605-第一支架；606-灯套筒；607-第二支架；608-端口连接器；609-电路连接板；700-电压控制器。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置或元件必须具有特定的方位、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。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1，其为本申请一实施例示出的气体检测装置100的爆炸示意图。气体检测装置100包括：发光组件300、电离室200、测量室400、第一检测组件510和第二检测组件530。发光组件300包括用于发光的紫外灯310。电离室200和测量室400的材质可以是不透明塑料等具有遮光性的材质制成的，也可以是玻璃或透明塑料等具有透光性的材质制成的。

电离室200具有用于容纳待测气体的电离腔体210，电离室200被配置为能使发光组件300所发射的光线射入电离腔体210内，以使电离腔体210内的待测气体发生离子化。本实施例中，电离室200为一由陶瓷或PTFE材料制成的，具有三个开口的壳体结构，三个开口分别是第一开口201、第二开口202和第三开口203。

其中，第一开口201设于电离室的外侧壁210b，用于与测量室400连通。第二开口202设于电离室的外顶壁210c，用于通气。第三开口203设于电离室的外底壁210d，用于与发光组件300连接，发光组件300中紫外灯310的发光端通过第三开口203伸入电离腔体210内，从而可以利用第三开口203，以使发光组件300所发射的光线射入电离腔体210内。其中，在第三开口203与紫外灯310之间可以设有密封圈，用于防止待测气体泄漏。

测量室400具有贯穿测量室400的出口孔道410，出口孔道410和电离腔体210相通，以使离子化后的待测气体流出；出口孔道410可以是直的孔道，也可以是弯曲的孔道。

其中，电离室200和测量室400可以是一体成型的管道结构，电离室200为空心圆柱状，测量室400为方管或者圆柱形状，测量室400的轴向长度大于进管650的轴向长度。出口孔道410为横向设置的直孔道，出口孔道410的轴线方向与发光组件300所发射的光线方向成相交设置。本实施例中，出口孔道410的轴线方向与发光组件300所发射的光线方向垂直。于一其他的实施例中，出口孔道410的轴线方向相对于发光组件300所发射的光线方向成倾斜设置。

第一检测组件510包括收集电极511和偏置电极512，收集电极511和偏置电极512均为一整体结构，且均设于出口孔道410的内壁上，且为相对平行设置，用于检测出口孔道410内离子化后的待测气体。

第二检测组件530包括第一电极531、第二电极532和第三电极533，第一电极531设于电离室200内，并远离测量室400设置；第二电极532设于测量室400内，且位于出口孔道410靠近电离室200的一端；第三电极533设于测量室400内，且位于出口孔道410远离电离室200的一端。

收集电极511与第一电极531垂直，且第一电极531、第二电极532和第三电极533平行，并沿出口孔道410的轴线方向(从左至右)排列。

第二电极532上设有至少一个第二开孔532a，第三电极533上设有至少一个第三开孔533a，第二开孔532a和第三开孔533a用于使出口孔道410和电离腔体210相通。本实施例中，第二电极532和第三电极533为环状结构、半环状结构或者多孔蜂窝形结构，以利于通气。第二电极532和第三电极533与出口孔道410的连接方式可以是粘结、卡接或者内嵌。

为减少第一电极531被紫外灯310的紫外光照射的机会，第一电极531通过凹槽嵌设于电离腔体的内侧壁210e。

偏置电极512为阳极，用于接收待测气体离子化后形成的电子和/或负离子；收集电极511为阴极，用于接收待测气体离子化后形成的正离子；在收集电极511和偏置电极512之间可以形成一个利于检测的纵向的第一偏转电场。

第一电极531为阳极，第二电极532为阴极。第一电极531和第二电极532可以产生横向的第一加速电场，且与待测气体的气流方向同向设置。本实施例通过第一电极531和第二电极532形成的第一加速电场驱动电离室200内的待测气体离子化后形成的电子和阳离子沿横向的方向加速移动。

第三电极533为阴极，第三电极533的电位与第二电极532的电位一致，同时，偏置电极512的电位高于第二电极532。如此设置，则第二电极532和第三电极533间所产生的横向电场为零，待测气体离子化后形成的电子和阳离子在进入测量室400后沿横向的方向匀速移动，同时待测气体离子化后形成的电子和阳离子在纵向的方向受到第一偏转电场的驱动发生偏转。

于一操作过程中，当待测气体从第二开口202进入电离室200内，待测气体中的VOC气体分子受紫外灯310照射后离解成电子和阳离子，电子在第一加速电场的作用下向阳极的第一电极531加速移动，阳离子在第一加速电场的作用下向阴极的第二电极532加速移动。部分阳离子会被第二电极532捕获，还有一部分阳离子会通过第二开孔532a穿过第二电极532进入测量室400。

而由于第三电极533的电位与第二电极532的电位一致，则第一加速电场加速的阳离子在进入测量室400后沿横向的方向匀速移动，同时气流中的电子和阳离子会在第一偏转电场的作用下发生偏转，阳离子流向收集电极511，并被收集电极511捕获，电子流向偏置电极512，并被偏置电极512捕获，剩余气流和剩余的电子和阳离子可以通过第三电极533的第三开孔533a流出。

故本实施例可以提取两组测量信号：一组为第二检测组件530中第二电极532的信号，第二电极532对混合气中的所有离子均有响应，第二电极532捕获不同离子的效率与第一电极531和第二电极532之间的电压、第一电极531和第二电极532结构、离子的质荷比有关；另一组为收集电极511的信号，收集电极511捕获效率与第二电极532不同。故本实施例可以利用这两组信号可对混气中的某种成分进行选择性测量。

再者，由于第二检测组件530的结构设计使得离子进入测量室后在垂直收集电极511和偏置电极512的方向上为匀速运动，且该速度与第一加速电场有关，本实施例可以通过控制第二检测组件530的电压来控制第一加速电场，从而可以控制待测气体的流量。

具体地，本申请可以通过第二检测组件530控制待测气体的流量，并利用第一检测组件510和第二检测组件530对待测气体中不同组分的响应灵敏度不同来测量待测气体中不同组分的含量，从而对复杂待测气体成分进行定性和定量分析，区分待测气体中的各种成分，使得本申请具有选择性，能针对性地对待测气体进行测量，提高了对待测气体测量的准确性，例如当待测气体为苯和甲苯混合气，现有技术无法区分苯和甲苯不能选择只测量苯，而本申请了可以选择只测量苯，也可以选择只测量甲苯，还可以同时测量得到该混合气中苯浓度和甲苯浓度。

请参照图2，其为本申请一实施例示出的气体检测装置100的爆炸示意图。气体检测装置100还包括：电压控制器700，电压控制器700与第一检测组件510和第二检测组件530电性连接，用于控制电压。于一实施例中，电压控制器700还可以包括用于检测电压的电压传感器。

于一实施例中，电压控制器700可以控制收集电极511和偏置电极512之间、第一电极531和第二电极532之间和第一电极531和第三电极533之间的电压恒定。

于一实施例中，电压控制器700也可以调控收集电极511和偏置电极512之间、第一电极531和第二电极532之间以及第一电极531和第三电极533之间的电压使其达到指定电压值，灵活调整电压，进而满足更复杂的测量需求。

请参照图3，其为本申请一实施例示出的气体检测装置100的结构示意图。请参照图4和图5，其分别为本申请一实施例示出的气体检测装置100两个视角的立体图。气体检测装置100还包括：外壳体600，电离室200、测量室400和发光组件300均设于外壳体600内，外壳体600的顶面上设有与电离腔体210和出口孔道410相通的通气口610。外壳体600的材质可以包括塑料和金属。本实施例中通过只设置在外壳体600顶部的一个大圆孔形状的通气口610，通气口610与电离室200的第二开口202和出气孔道相通，同时用于电离腔体210的进气和出口孔道410的出气。

气体检测装置100还包括：一个防水透气膜630和一个过滤网640。防水透气膜630和过滤网640均为圆柱形，设于外壳体600顶部的通气口610中，并与电离室200的侧壁和测量室400接触。过滤网640的材质为金属。

发光组件300包括相互电性连接的紫外灯310、第一驱动电极320、以及第二驱动电极330。第一驱动电极320和第二驱动电极330之间夹设有第二隔离件340。第一驱动电极320、第二驱动电极330和第二隔离件340均为环状结构，且均套设于紫外灯310。第二隔离件340的材质为橡胶等绝缘材质。本实施例中，第一驱动电极320为阴极，第二驱动电极330为阳极。

外壳体600包括依次连接的上盖601、外管602和电路底板603，通气口610设于上盖601；外管602的两端分别与上盖601和电路底板603连接。外管602内设有塑胶内壳604，塑胶内壳604上设有用于固定测量室400的第一支架605，塑胶内壳604内还设有用于安装紫外灯310的灯套筒606，灯套筒606上设有用于固定第一驱动电极320、第二驱动电极330和第二隔离件340的第二支架607。上盖601、第一支架605、灯套筒606和第二支架607的材质可以是塑料。

电路底板603可以是电路板(PCBA，Printed Circuit Board Assembly)，电路底板603上还可以是插接有其他电路连接板609和多端口连接器608。电路连接板609上设有电路模块550，电路连接板609通过电路模块550与第一检测组件510和第二检测组件530电性连接，电路模块550包括放大电路和信号处理器。

于一实施例中，气体检测装置100还包括控制中心，控制中心包括通信器、存储器、电流传感器、处理器和人机交互部件，与电路模块550、电压控制器700、第一检测组件510和第二检测组件530相连，用于检测电流。

请参照图6，其为本申请一实施例示出的气体检测装置100的结构示意图。请参照图7，其为本申请一实施例示出的气体检测装置100的部分结构示意图。出口孔道410为竖直设置的直孔道，出口孔道410的轴线方向与发光组件300所发射的光线方向成相同设置；测量室400和发光组件300分别位于电离室200的两侧；收集电极511和偏置电极512均设于出口孔道410的内壁上，且为相对设置。

气体检测装置100还包括：遮光件560，遮光件560设于发光组件300与第一电极531之间，用于遮光，降低第二检测组件530因发光组件300所发的光长期照射而损坏的风险，从而能够延长第二检测组件530的使用寿命，且提高测量的准确性，可有效降低基线电流，并提高气体检测装置100基线的稳定。

第一电极531上设有至少一个第一开孔531a，遮光件560上设有第四开孔561，第一开孔531a和第四开孔561用于使发光组件300所发射的光线射入电离腔体210内。本实施例中，遮光件560的材质可以为能遮挡紫外光的材质。遮光件560、第一电极531、第二电极532和第三电极533均为环形有孔片，且形状、尺寸均相同。

本实施例中，遮光件560、第一电极531、第二电极532和第三电极533的外径与出口孔道410的内径相等。于一其他的实施例中，遮光件560、第一电极531、第二电极532和第三电极533不是环形有孔片，而是缺圆形状，相对于出口孔道410径向截面缺了一部分的结构。

第二电极532上设有至少一个第二开孔532a，第三电极533上设有至少一个第三开孔533a，第二开孔532a和第三开孔533a用于使出口孔道410和电离腔体210相通。

本实施例中，通气口610与出口孔道410连接，既用于电离腔体210的进气，也用于出口孔道410的出气，从而可以用扩散模式对气体进行测量，提高测量的精度。其中，扩散模式是指待测气体从上向下扩散，离子在电场作用下从下向上移动。

电离室200为具有两个开口的壳体结构，两个开口分别是第一开口201和第三开口203。

其中，第一开口201设于电离室的外顶壁210c，用于与测量室400连通和通气。第三开口203设于电离室的外底壁210d，用于与发光组件300连接。

第一开口201的内径小于第三开口203的内径，形成用于安装紫外灯310的凹槽，第一开口201的内径小于出口孔道410的内径，形成用于安装第二电极532的台阶面。

电离腔体的内侧壁210e上设有安装凹槽204，遮光件560紧贴或者粘接于第一电极531，且遮光件560和第一电极531均通过安装凹槽204嵌设于电离腔体的内侧壁210e。

请参照图8，其为本申请一实施例示出的测量室400的示意图。测量室400与电离室200为分体式结构，可以通过螺栓连接、焊接或者插接等方式连接在一起。测量室400为方管结构，收集电极511位于偏置电极512的上方，收集电极511和偏置电极512通过粘贴或者嵌设等方式贴设于出口孔道410的内壁。收集电极511的横向截面大小、偏置电极512的横向截面大小、测量室400的横向截面大小相同。

出口孔道410横向截面的宽度、收集电极510横向截面的宽度和偏置电极520横向截面的宽度均为a，出口孔道410横向截面的长度、收集电极510横向截面的长度和偏置电极520横向截面的长度均为L，收集电极510和偏置电极520之间的距离以及出口孔道410的高度均为d。待测气体通过测量室400的出口孔道410所需时间可以采用公式(1)进行计算：

其中，τ为待测气体通过测量室400的出口孔道410所需时间；V＝adL为出口孔道410的体积；A＝ad为出口孔道410沿垂直气流方向的横截面积；F为待测气体进入测量室后的气体体积流量。

当本申请采用图1至图7任一实施例时，由于本申请通过图1至图7的结构设计使得离子进入测量室后在垂直收集电极511和偏置电极512的方向上为匀速运动，F与待测气体中离子在第一电极531和第二电极532所产生横向的第一加速电场加速后进入测量室的线速度v_s有关。在一理想状况下，F＝Av_s，则

收集电极511和偏置电极512之间所产生电场的场强E可以采用公式(2)进行计算：

其中，U为收集电极511和偏置电极512之间所加的电压；d为收集电极511和偏置电极512之间的距离。

带电离子i包括待测气体离子化所产生的阳离子，带电离子i由电离室200引入测量室400后，带电离子i在收集电极511和偏置电极512之间所产生的电场作用下发生偏移，不是所有的离子都会被收集电极511收集到，其中，带电离子i被收集电极511收集所需时间t_i与带电离子i进入测量室400后与收集电极511间的垂直距离有关。

带电离子i被收集电极511收集所需时间t_i可以采用公式(3)进行计算：

其中，m_i为待测气体中带电离子i的质量；q_i为带电离子i所带电量；U为收集电极511和偏置电极512之间所加的电压，y_i为带电离子i与收集电极511的垂直距离。

根据公式(3)可知，距离收集电极511近的带电离子i被收集电极511收集所需时间较短，距离收集电极511远的带电离子i被收集所需时间长。当带电离子i与收集电极511的垂直距离y_i等于收集电极511和偏置电极512之间的距离d即y_i＝d时，则带电离子i被收集电极511收集所需时间t_i最长。

当带电离子i被收集电极511收集所需最大时间小于待测气体通过测量室400的出口孔道410所需时间τ，即

时，所有进入测量室400的带电离子i全部被收集电极511收集，此时收集电极511收集效率最高，灵敏度最高。

当带电离子i被收集电极511收集所需最大时间大于待测气体通过测量室400的出口孔道410所需时间τ，即

时，只有部分进入测量室400的带电离子i被收集电极511收集，此时，只有带电离子i与收集电极511的垂直距离y_i满足

的带电离子i被收集，而带电离子i与收集电极511的垂直距离y_i满足

的带电离子i不被收集。

根据上述关系则带电离子i被收集的离子比例可以采用公式(4)进行计算：

其中，R_i为带电离子i被收集电极511收集的比例；y_i(τ)为带电离子i可被收集电极511收集时其距离电极的最大距离；m_i为待测气体中带电离子i的质量；q_i为带电离子i所带电量；U为收集电极511和偏置电极512之间所加的电压，y_i为带电离子i与收集电极511的垂直距离。

于一实施例中，当F＝Av_s，则

根据公式(4)可以得出R_i与带电离子i的质荷比、待测气体的流量、在第一检测组件510和第二检测组件530中所施加的收集电压及气体检测装置100电极结构设计有关，在气体检测装置100结构固定的条件下，不同质荷比的带电离子i在收集电极511上被收集的比例不同，质荷比小的带电离子i被收集得多，质荷比大的带电离子i被收集得少。

公式(4)成立的条件有以下几点：(1)气体检测装置100中电离室200与测量室400分离；(2)待测气体以固定流速流过测量室400；(3)偏置电极512和收集电极511均与待测气体的气流方向垂直；(4)偏置电极512与收集电极511结构尺寸可根据待测气体特征进行设计；(5)偏置电极512与收集电极511间电压可根据待测气体特征进行调整。

本申请通过图1-图7的结构通过图1至图7的结构设计，从而满足固定公式(4)成立的以上几个条件。依此，在固定气体检测装置100结构设计及电压固定不变的前提下，可采用第一检测组件510和第二检测组件530(如图1-图7的结构)来测量，求解混合气中不同气体的浓度，实现对复杂气体环境中目标气体的选择性测量。

故本气体检测方法可以根据此特点选择性地测量VOC气体，还可以测量混合气体中不同组分的含量。

于一实施例中，气体检测方法可以应用于气体检测装置100的控制中心，气体检测方法包括如下步骤：

以测量苯和甲苯混合气中为例说明上述步骤S110-步骤S130。

步骤S110：获取第一检测组件510对待测气体中不同成分的第一响应灵敏度以及第二检测组件530对待测气体中不同成分的第二响应灵敏度。

步骤S120：获取第一检测组件510的第一响应电流和第二检测组件530的第二响应电流。

步骤S130：根据第一响应灵敏度、第二响应灵敏度、第一响应电流和第二响应电流，计算得到待测气体的成分浓度信息。

当采用如图1-图5所示实施例的装置时，电压控制器700控制收集电极511和偏置电极512之间、第一电极531和第二电极532之间和第一电极531和第三电极533之间的电压恒定。混合气中苯和甲苯被紫外灯310电离后所产生的两种阳离子均会被收集电极511和第二电极532捕获，但其响应灵敏度不同，收集电极511和第二电极532满足关系：

I₃₀₁＝k₃₀₁C_C6H6+K₃₀₁C_C7H8 (5)

I₃₀₂＝k₃₀₂C_C6H6+K₃₀₂C_C7H8 (6)

其中，C_C6H6为待测气体中苯浓度，C_C7H8为待测气体中甲苯浓度，I₃₀₁为收集电极511的第一响应电流，k₃₀₁为收集电极511对苯的第一响应灵敏度，K₃₀₁分别为左侧的收集电极511对甲苯的第一响应灵敏度，I₃₀₂为第二电极532的第二响应电流，k₃₀₂为第二电极532对苯的第二响应灵敏度，K₃₀₂为第二电极532对甲苯的第二响应灵敏度。

本示例中由于收集电极511和第二电极532分别捕获了部分苯和甲苯离子，但捕获的比例不同，待测气体到达收集电极511后其离子数量会发生不同程度的变化，表现为k₃₀₁和K₃₀₁发生不同比例的变化，这样通过联立方程(5)和公式(6)就可分别求出苯和甲苯的浓度。

本示例中，步骤S310中的第一响应灵敏度指的是公式(5)中的k₃₀₁和K₃₀₁；第二响应灵敏度指的是公式(6)中的k₃₀₂和K₃₀₂，k₃₀₁、K₃₀₁、k₃₀₂和K₃₀₃为已知参数，可以通过事先测量、试验或者计算得到。步骤S320中的第一响应电流指的是公式(5)中的I₃₀₁，第二响应电流指的是公式(6)中的I₃₀₂，I₃₀₁和I₃₀₂可以在操作过程中通过电流传感器等检测部件测量得到。步骤S330中待测气体的成分浓度信息指的是公式(5)和公式(6)中C_C6H6和C_C7H8。而电压控制器700控制的恒定收集电压为已知参数，可以通过事先测量、试验或者应用公式(4)计算得到。

其中，待测气体可以是包含挥发性有机化合物(VOC)的气体样本。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体检测装置，其特征在于，包括：

发光组件，用于发光；

电离室，具有用于容纳待测气体的电离腔体，所述电离室被配置为能使所述发光组件所发射的光线射入所述电离腔体内，以使所述电离腔体内的待测气体发生离子化；

测量室，具有贯穿所述测量室的出口孔道，所述出口孔道和所述电离腔体相通，以使离子化后的所述待测气体流出；

第一检测组件，包括收集电极和偏置电极，所述收集电极和所述偏置电极设于所述出口孔道，用于检测所述出口孔道内离子化后的所述待测气体；以及

第二检测组件，包括第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极设于所述电离室内，并远离所述测量室设置，所述第二电极设于所述测量室内，且位于所述出口孔道靠近所述电离室的一端；所述第三电极设于所述测量室内，且位于所述出口孔道远离所述电离室的一端。

2.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极平行，并沿所述出口孔道的轴线方向排列；

其中，所述第一电极为阳极，第二电极和第三电极均为阴极，且第三电极的电位与第二电极的电位一致。

3.根据权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，所述出口孔道为横向设置的直孔道，所述出口孔道的轴线方向与所述发光组件所发射的光线方向成相交设置；所述收集电极和所述偏置电极均设于所述出口孔道的内壁上，且为相对设置；

其中，所述第二电极上设有至少一个第二开孔，所述第三电极上设有至少一个第三开孔，所述第二开孔和所述第三开孔用于使所述出口孔道和所述电离腔体相通。

4.根据权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，所述出口孔道为竖直设置的直孔道，所述出口孔道的轴线方向与所述发光组件所发射的光线方向成相同设置；所述收集电极和所述偏置电极均设于所述出口孔道的内壁上，且为相对设置；所述测量室和所述发光组件分别位于所述电离室的两侧；

其中，所述第一电极上设有至少一个第一开孔，所述第二电极上设有至少一个第二开孔，所述第三电极上设有至少一个第三开孔，所述第二开孔和所述第三开孔用于使所述出口孔道和所述电离腔体相通，所述第一开孔用于使所述发光组件所发射的光线射入所述电离腔体内。

5.根据权利要求4所述的气体检测装置，其特征在于，还包括：

遮光件，设于所述发光组件与所述第一电极之间；

其中，所述遮光件上设有第四开孔，第四开孔用于使所述发光组件所发射的光线射入所述电离腔体内。

6.根据权利要求1至5任一项所述的气体检测装置，其特征在于，所述气体检测装置还包括：

外壳体，所述电离室、所述测量室和所述发光组件均设于所述外壳体内，所述外壳体上设有通气口；

防水透气膜，设于所述通气口上。

7.根据权利要求6所述的气体检测装置，其特征在于，所述气体检测装置还包括：

过滤网，设于所述通气口上。

8.根据权利要求6所述的气体检测装置，其特征在于，所述发光组件包括：

紫外灯；

第一驱动电极，为环状结构，套设于所述紫外灯，并与所述紫外灯电性连接；

第二驱动电极，为环状结构，套设于所述紫外灯，并与所述紫外灯电性连接；以及

第二隔离件，为环状结构，套设于所述紫外灯，且夹设于第一驱动电极和第二驱动电极之间。

9.根据权利要求8所述的气体检测装置，其特征在于，所述外壳体包括：

上盖，所述通气口设于所述上盖；

电路底板，插接有电路连接板和多端口连接器，所述电路连接板与所述第一检测组件和所述第二检测组件电性连接；

外管，所述外管的两端分别与所述上盖和所述电路底板连接，所述外管内设有塑胶内壳，所述塑胶内壳上设有用于固定所述测量室的第一支架以及用于安装所述紫外灯的灯套筒，所述灯套筒上设有用于固定所述第一驱动电极、第二驱动电极和所述第二隔离件的第二支架。

10.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述气体检测装置还包括：

电压控制器，与所述第一检测组件和所述第二检测组件电性连接。

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