CN218212210U - 可调式气体稀释采样系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可调式气体稀释采样系统，包括：引流单元、混合单元、气体采样单元、第一浓度采集单元、第二浓度采集单元、控制单元和流速调节单元；其中，第一浓度采集单元用于采集稀释前目标气体浓度，第二浓度采集单元用于采集稀释后的目标气体浓度；控制单元分别连接第一浓度采集单元、第二浓度采集单元和流速调节单元，以基于稀释前的目标气体浓度，与稀释后的目标气体浓度，通过控制流速调节单元来调节空气的流速大小，从而实现对目标气体的稀释比可调节式的稀释采集；大大提高了气体稀释采样过程中，稀释比反馈调节的精度和效率。

Description

可调式气体稀释采样系统

技术领域

本实用新型涉及气体稀释采样技术领域，更具体地涉及一种可调式气体稀释采样系统。

背景技术

随着环境污染的日益严重，人们对环境的保护日益关注，在与环境污染防治相关的研究中，如何准确地获取环境污染物的成分是重要的研究内容之一。

目前，对于如钢铁厂、电厂等污染物浓度较高区域的气体污染物采集，通常利用可调式气体稀释采样系统进行采集，即对污染物按照一可调节的稀释比例进行采集；然而，现有的稀释采样系统通常仅根据预先设置的稀释比进行稀释采样，于采样过程中难以对稀释比例进行调节；并且在实际采样过程中往往会由于操作不当，或采样环境变化等原因，导致实际采集到稀释比和预设的稀释比之间往往会存在一定的偏差，进而导致后续分析中产生误差。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种可调式气体稀释采样系统，用于解决现有的稀释采样系统于采样过程中难以对稀释比例进行调节，以及于采样过程中实际稀释比易存在偏差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种可调式气体稀释采样系统，用于对排放气体稀释采样；其中，所述排放气体包括目标气体；可调式气体稀释采样系统，包括：引流单元，包括第一引流口、第二引流口和输出口；其中，所述第一引流口用于引入空气，所述第二引流口用于引入所述排放气体；混合单元，连接所述引流单元的输出口，用于将空气和所述排放气体输出至所述混合单元中进行混合，以获得稀释后的排放气体；气体采样单元，连接所述混合单元的输出端，用于对所述稀释后的排放气体进行采样；第一浓度采集单元，设于所述引流单元的第二引流口处，用于采集稀释前的目标气体浓度；第二浓度采集单元，设于所述引流单元的输出口处，用于采集稀释后的目标气体浓度；控制单元，分别连接所述第一浓度采集单元、所述第二浓度采集单元和流速调节单元，以根据稀释前的所述目标气体浓度，与稀释后的所述目标气体浓度，生成对应的控制信号，并输出所述控制信号至所述流速调节单元；以及，所述流速调节单元，连接所述第一引流口，用于根据所述控制信号调节所述第一引流口引入空气的流速，从而调节所述排放气体的稀释比。

于本实用新型一实施例中，所述引流单元包括引流器，其第一引流口连接空气的加压输出装置，其第二引流口连接所述排放气体的输出装置。

于本实用新型一实施例中，所述混合单元包括混合器

于本实用新型一实施例中，所述气体采样单元包括气体采样管，其上设有气体采样口。

于本实用新型一实施例中，所述目标气体包括第一目标气体，且所述第一目标气体包括 NOx；则所述第一浓度采集单元包括第一NOx传感器；所述第二浓度采集单元包括第二NOx 传感器。

于本实用新型一实施例中，所述流速调节单元包括一控制阀，连接于所述引流器的第一引流口处，具有控制端。

于本实用新型一实施例中，所述控制单元包括一单片机。

于本实用新型一实施例中，所述可调式气体稀释采样系统，还包括：流量采集单元，设于所述混合单元的输出端和所述气体采样单元之间，用于采集所述稀释后的排放气体的流速信息；且所述流量采集单元连接所述控制单元，用于将采集的流速信息传输至所述控制单元中，以使所述控制单元调节所述控制单元的工作状态。

于本实用新型一实施例中，所述流量采集单元包括流量传感器。

于本实用新型一实施例中，所所述目标气体还包括第二气体，且所述第二气体包括O2；则所述第一浓度采集单元还包括第一O2传感器；所述第二浓度采集单元还包括第二O2传感器。

如上所述，本实用新型提供所述可调式气体稀释采样系统，基于第一浓度采集单元采集稀释前的目标气体浓度，基于第二浓度采集单元采集稀释后的目标气体浓度，以基于稀释前的目标气体浓度，与稀释后的目标气体浓度，生成对应的控制信号，并基于该控制信号控制流速调节单元的状态，进而调节空气的流速大小，从而实现对目标气体的稀释比可调节式的稀释采集；大大提高了气体稀释采样过程中，稀释比反馈调节的精度和效率。

附图说明

图1显示为本实用新型所述可调式气体稀释采样系统于一实施例中的结构示意图；

图2显示为本实用新型所述可调式气体稀释采样系统于另一实施例中的结构示意图；

图3显示为本实用新型所述可调式气体稀释采样系统于一具体实施例中的连接结构示意图；

图4显示为本实用新型所述可调式气体稀释采样系统中所述单片机于一具体实施例中的连接结构示意图；

元件标号说明

100 可调式气体稀释采样系统 301 引流器 3081 总控芯片

110 引流单元 302 控制阀 3082 信号收发器

120 混合单元 303 混合器 3083 电路板

130 气体采样单元 304 气体采样管

140 第一浓度采集单元 305 第一NOx传感器

150 第二浓度采集单元 306 第二NOx传感器

160 控制单元 307 流量传感器

170 流速调节单元 308 单片机

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。为使图示尽量简洁，各附图中并未对所有的结构全部标示。

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种可调式气体稀释采样系统，通过设置第一浓度采集单元、第二浓度采集单元、流速调节单元和控制单元，以实现对排放气体的稀释比例可调节的采样过程。

其中，所述排放气体包括机动车尾气排放的气体、生产设备排放的气体或其他设备排放的其他气体。所述排放气体中包括目标气体，为用于测定气体稀释比的指标性气体；所述目标气体包括但不限于NOx、Cox、VOCs或其他的气体。

于本实施例中，所述目标气体包括第一气体；可选的，所述第一气体为NOx。

请参阅图1，示出为本实用新型提供的所述可调式气体稀释采样系统于本实施例中的结构示意图。

如图1所示，所述可调式气体稀释采样系统100包括引流单元110、混合单元120、气体采样单元130、第一浓度采集单元140、第二浓度采集单元150、控制单元160和流速调节单元170。

其中，所述引流单元110包括第一引流口、第二引流口和输出口；所述第一引流口用于引入高压空气；所述第二引流口用于引入所述排放气体；所述空气的气压大于所述排放气体的气压，所述引流单元利用高压的空气带动相对低压的排放流入所述稀释采样系统中。

所述第一引流口连接流速调节单元170，用于控制引入空气的气流大小，进而控制引入空气的气压大小；所述引流单元的输出口连接所述混合单元120，用于将空气和所述排放气体输出至所述混合单元120中进行混合，以获得稀释后的排放气体。

所述混合单元120的输出端连接所述气体采样单元130，用于对所述稀释后的排放气体进行采样。

于本实施例中，所述第一浓度采集单元140设于所述引流单元的第二引流口处，用于采集稀释前的所述目标气体浓度；所述第二浓度采集单元150设于所述引流单元的输出口处，用于采集稀释后的所述目标气体浓度。

所述控制单元160分别连接所述第一浓度采集单元140、所述第二浓度采集单元150和所述流速调节单元170，以根据稀释前的所述目标气体浓度，与稀释后的所述目标气体浓度，生成流速控制信号，并基于该流速控制信号控制所述流速调节单元，进而调节所述空气的流速大小。

可选的，如图2所示，所述可调式气体稀释采样系统100还包括流量采集单元180，设于所述混合单元120的输出端和所述气体采样单元130之间，用于采集所述稀释后的排放气体的流速信息；且所述流量采集单元180连接所述控制单元160，用于将采集的流速信息传输至所述控制单元160中，使控制单元根据所述流速信息和所述流速控制信号，控制所述流速调节单元的工作状态。

于其他实施例中，所述目标气体还包括第二气体，用于在稀释采样过程中，分别监测第一气体稀释比变化和第二气体稀释比变化，并通过比较所述第一气体稀释比变化量大小和所述第二气体稀释比的变化量大小，检测所述可调式气体稀释采样系统是否正常。

示例性的，当检测到所述第一气体稀释比的变化量大于所述第二气体稀释比的变化量，且两者之间的差值大于预设值时，则判定所述可调式气体稀释采样系统为非正常状态。

可选的，所述第二气体为O₂。

请参阅图3，显示为所述可调式气体稀释采样系统于一具体实施例中的连接结构示意图；

如图3所示，所述引流单元包括引流器301，其第一引流口连接空气的加压输出装置，以获得气压值大于环境气压的空气，其第二引流口连接所述排放气体的排放装置。

所述流速调节单元包括一控制阀302，连接于所述引流器的第一引流口处，其具有控制端，用于输入控制信号。

所述混合单元包括一混合器303，其具有混合腔室，所述混合腔室的容积大于所述引流器的容积，用于在该混合腔室内充分混合空气和所述排放气体，以利用空气对排放气体稀释，获得稀释后的排放气体。

所述气体采样单元包括气体采样管304，其上设有气体采样口，以基于该气体采样口，对所述稀释后的排放气体进行采样。

所述第一浓度采集单元包括第一NOx传感器305，用于采集稀释前的NOx浓度；所述第二浓度采集单元包括第二NOx传感器306，用于采集稀释后的NOx浓度。

于其他实施例中，所述第一浓度采集单元还包括第一O₂传感器，用于采集稀释前的O₂浓度；所述第二浓度采集单元包括第二O₂传感器，用于采集稀释后的O₂浓度。

所述流速采集单元包括一流量传感器307，其气体输入端连接所述混合器303的输出口，其气体输出端连接所述采样管304的输入口；所述流量传感器307的数据输出端与所述控制单元连接，以输出所述排放气体的流速信息至所述控制单元。

所述控制单元包括一单片机308，如图4所示，所述单片机包括总控芯片3081、信号收发器3082和电路板3083；所述总线收发器3082的输入端包括包括第一信号输入引脚至第三信号输入信号，所述第一信号输入引脚连接所述第一NOx传感器305，所述第二信号输入引脚连接所述第二NOx传感器306；所述第三信号引脚连接所述流量传感器307；所述单片机的输出端连接所述控制阀302，以根据目标气体稀释前和稀释后的浓度信息，生成对应的控制信号，并输出该控制信号至所述控制阀中，使控制阀根据该控制信号调整控制阀的阀门开合大小，以控制空气的流速大小，进入控制流入空气的气压大小。

可选的，所述信号收发器包括CAN总线收发器，以实现所述单片机与各所述传感器之间的CAN总线通信。

于一具体实施方式中，所述单片机根据获取的目标气体的稀释前浓度信息和稀释后浓度信息，构建稀释比dr，为：

所述单片机获取实时的稀释比dr，并将实时的稀释比与设定的目标稀释比相比较，利用线性调节方法，调节控制阀，从而实现对实时的稀释比进行反馈控制。

综上所述，本实用新型提供所述可调式气体稀释采样系统，基于第一浓度采集单元采集稀释前的目标气体浓度，基于第二浓度采集单元采集稀释后的目标气体浓度，以基于稀释前的目标气体浓度，与稀释后的目标气体浓度，生成对应的控制信号，并基于该控制信号控制流速调节单元的状态，进而调节空气的流速大小，从而实现对目标气体的稀释比可调节式的稀释采集；大大提高了气体稀释采样过程中，稀释比反馈调节的精度和效率；此外，通过设置流量采集单元，并将所述流量采集单元连接控制单元，可以根据稀释采样过程中气体流量的变化，以实验人员提供最大采样流量参考依据，提高了气体稀释采样的稀释比调节效率和准确性。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种可调式气体稀释采样系统，其特征在于，用于对排放气体稀释采样；其中，所述排放气体包括目标气体；可调式气体稀释采样系统，包括：

引流单元，包括第一引流口、第二引流口和输出口；其中，所述第一引流口用于引入空气，所述第二引流口用于引入所述排放气体；

混合单元，连接所述引流单元的输出口，用于将空气和所述排放气体输出至所述混合单元中进行混合，以获得稀释后的排放气体；

气体采样单元，连接所述混合单元的输出端，用于对所述稀释后的排放气体进行采样；

第一浓度采集单元，设于所述引流单元的第二引流口处，用于采集稀释前的目标气体浓度；

第二浓度采集单元，设于所述引流单元的输出口处，用于采集稀释后的目标气体浓度；

控制单元，分别连接所述第一浓度采集单元、所述第二浓度采集单元和流速调节单元，以根据稀释前的所述目标气体浓度，与稀释后的所述目标气体浓度，生成对应的控制信号；以及

流速调节单元，连接所述第一引流口，用于根据所述控制单元输出的控制信号调节所述第一引流口引入空气的流速，从而调节所述排放气体的稀释比。

2.根据权利要求1所述的可调式气体稀释采样系统，其特征在于，所述引流单元包括引流器，其第一引流口连接空气的加压输出装置，其第二引流口连接所述排放气体的输出装置。

3.根据权利要求1所述的可调式气体稀释采样系统，其特征在于，所述混合单元包括混合器。

4.根据权利要求1所述的可调式气体稀释采样系统，其特征在于，所述气体采样单元包括气体采样管，其上设有气体采样口。

5.根据权利要求1所述的可调式气体稀释采样系统，其特征在于，所述目标气体包括第一目标气体，且所述第一目标气体包括NOx；则所述第一浓度采集单元包括第一NOx传感器；

所述第二浓度采集单元包括第二NOx传感器。

6.根据权利要求2所述的可调式气体稀释采样系统，其特征在于，所述流速调节单元包括一控制阀，连接于所述引流器的第一引流口处，具有控制端。

7.根据权利要求1所述的可调式气体稀释采样系统，其特征在于，所述控制单元包括一单片机。

8.根据权利要求1所述的可调式气体稀释采样系统，其特征在于，还包括：

流量采集单元，设于所述混合单元的输出端和所述气体采样单元之间，用于采集所述稀释后的排放气体的流速信息；且所述流量采集单元连接所述控制单元，用于将采集的流速信息传输至所述控制单元中，以使所述控制单元调节所述控制单元的工作状态。

9.根据权利要求8所述的可调式气体稀释采样系统，其特征在于，所述流量采集单元包括流量传感器。

10.根据权利要求1所述的可调式气体稀释采样系统，其特征在于，所述目标气体还包括第二气体，且所述第二气体包括O₂；则所述第一浓度采集单元还包括第一O₂传感器；所述第二浓度采集单元还包括第二O₂传感器。

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