一種高濃度氣體測量用的稀釋氣路控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種高濃度氣體測量用的稀釋氣路控制 裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在核空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，需要采用氣利昂泄漏試驗法進行核空氣凈化系統(tǒng)中艦吸 附器（排架）泄漏率的檢驗試驗。試驗中采用氣利昂作為示蹤氣體在艦吸附器上游端注入， 然后分別用面素氣體檢測儀測量艦吸附器上、下游面素氣體的濃度并通過計算來判定其泄 漏率是否滿足設(shè)計規(guī)定（泄漏率《0. 05% )。為了保護環(huán)境，試驗中要盡可能投放少量的 示蹤劑，且能滿足泄漏率測量的要求，運就要求面素氣體檢測裝置的靈敏度要高，測量下游 濃度時應(yīng)可探測到Ippb的濃度，且測量范圍要寬，測量上游濃度時，可探測IOppm W上的 面素氣體濃度，運樣才能判定下游、上游的濃度比是否達到設(shè)計規(guī)定值。
[0003] 在面素氣體檢測儀中，傳感器是核屯、部件。由于電化學(xué)氣敏傳感器靈敏度高，可 達到PPb級氣體濃度的測量，故可W滿足下游面素氣體濃度的探測要求。然而電化學(xué)式氣 敏傳感器測量的面素氣體濃度不宜高于百萬分之一，濃度過高傳感器會出現(xiàn)飽和或中毒現(xiàn) 象，導(dǎo)致儀器無響應(yīng)或響應(yīng)時間過長。因此電化學(xué)式氣敏傳感器不能直接用來測量上游 IOppm W上濃度的面素氣體的測量。為了采用電化學(xué)式氣敏傳感器實現(xiàn)卵m級面素氣體的 檢測，本發(fā)明提出了一種設(shè)計思路：將高濃度的被測氣體（ppm級）按一定比例稀釋至低濃 度后（PPb級），再進入傳感器測量，測量后的結(jié)果經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊運算后顯示出其初始 濃度。
[0004] 本發(fā)明雖然是針對面素氣體檢測進行的具體實施例，但可W應(yīng)用于其它高濃度氣 體測量時的稀釋控制及氣體測量裝置設(shè)計中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種高濃度氣體測量用的稀釋氣路控 制裝置及方法，避免了采用電化學(xué)氣敏傳感器測量高濃度氣體時，因出現(xiàn)飽和或中毒的現(xiàn) 象而導(dǎo)致儀器無響應(yīng)或響應(yīng)時間過長的問題，實現(xiàn)了采用電化學(xué)氣敏傳感器進行寬量程范 圍，即由PPB級到PPM級的氣體測量。
[0006] 為達到W上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種高濃度氣體測量用的稀釋 氣路控制裝置，包括氣路部分和控制部分，所述氣路部分包括兩套進氣管路和一條排氣管 路，其中一套進氣管路接通零空氣，另一條進氣管路接通高濃度被測氣體；所述控制部分包 括控制模塊，所述控制模塊分別與兩套進氣管路連接，該控制模塊用于控制兩套進氣管路 的進氣時間，并按照每套進氣管路的設(shè)定進氣時間進行定時切換，從而將兩套進氣管路中 的氣體在所述排氣管路上按一定的比例混合，稀釋高濃度被測氣體。
[0007] 進一步，所述控制模塊包括基準(zhǔn)時鐘源、計數(shù)器I、計數(shù)器II、兩個計數(shù)器切換電 路W及電磁閥；所述基準(zhǔn)時鐘源分別與兩個計數(shù)器連接，兩個計數(shù)器均與所述計數(shù)器切換 電路連接，所述計數(shù)器切換電路與所述電磁閥連接；所述基準(zhǔn)時鐘源用于發(fā)出頻率信號； 兩個所述計數(shù)器用于輪流對基準(zhǔn)時鐘源發(fā)出的頻率信號進行計數(shù)，兩個計數(shù)器設(shè)定不同的 計數(shù)值；所述計數(shù)器切換電路根據(jù)兩個計數(shù)器計數(shù)值定時切換兩套進氣管路的進氣時間， 并通過驅(qū)動電磁閥接通零空氣進氣管路或高濃度被測氣體進氣管路。
[0008] 進一步，兩套所述進氣管路之間設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥。
[0009] 進一步，所述基準(zhǔn)時鐘源采用市電50化的交流波形作為基準(zhǔn)時鐘源。
[0010] 進一步，兩個所述計數(shù)器均使用十進制計數(shù)忍片。
[0011] 進一步，所述計數(shù)器切換電路采用CD4011型電路模塊和MC14012型電路模塊。
[0012] 進一步，所述電磁閥為兩位S通閥。
[0013] 本發(fā)明還提供一種利用上述控制裝置進行控制的方法，包括如下步驟：
[0014] (1)將兩套進氣管路分別接通零空氣和高濃度被測氣體；
[0015] (2)通過控制模塊控制兩套進氣管路的接通時間；按照每條進氣管路設(shè)定的進氣 時間進行定時切換；
[0016] (3)將兩套進氣管路中的氣體在出氣管路內(nèi)按一定的比例混合，從而稀釋高濃度 的被測氣體。
[0017] 進一步，在步驟（2)中，所述控制模塊通過一個基準(zhǔn)時鐘源、兩個計數(shù)器、計數(shù)器 切換電路W及電磁閥實現(xiàn)兩套進氣管路接通時間和定時切換；其中，基準(zhǔn)時鐘源發(fā)出頻率 信號，兩個計數(shù)器輪流對基準(zhǔn)時鐘源進行計數(shù)，兩個計數(shù)器設(shè)定不同的計數(shù)值，按照每個計 數(shù)器的計數(shù)值，通過計數(shù)器切換電路控制零空氣接通時間和高濃度被測氣體接通時間，并 驅(qū)動電磁閥接通零空氣進氣管路或高濃度被測氣體的進氣管路。
[0018] 進一步，在步驟（3)中，混合后氣體濃度，利用下面的公式進行計算：
[0019]
[0020] T :基準(zhǔn)時鐘源的周期，單位秒；
[0021] Cl:計數(shù)器1的計數(shù)值，控制零空氣進氣管路接通時間；
[0022] C2 :計數(shù)器2的計數(shù)值，控制高濃度被測氣體進氣管路接通時間； 陽02引 Mb :高濃度氣體濃度，單位PPM ;
[0024] Ms :混合后氣體濃度，單位PPB。
[00巧]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：
[00%] (1)本發(fā)明通過設(shè)置兩套進氣管路，能夠?qū)⒏邼舛缺粶y氣體與零空氣混合，從而 稀釋高濃度被測氣體，使高濃度被測氣體ppm級的濃度降低到適合傳感器測量的PPb級濃 度；
[0027] (2)本發(fā)明通過設(shè)置控制模塊，能夠控制兩條進氣管路零空氣的進氣時間和被測 氣體的進氣時間，并對兩條進氣管路的進氣時間進行定時切換。
[0028] (3)方法簡單，操作容易。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發(fā)明高濃度氣體測量用的稀釋氣路控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2是圖1中控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖3是基準(zhǔn)時鐘源電路原理圖；
[0032] 圖4是計數(shù)器和計數(shù)器切換電路圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的描述。
[0034] 如圖1所示，是本發(fā)明提供的高濃度氣體測量用的稀釋氣路控制裝置，
[0035] 包括兩部分，一部分為氣路部分，另一部分為控制部分。氣路部分包括兩套進氣管 路和一套排氣管路，其中一套進氣管路接通零空氣，另一條進氣管路接通高濃度被測氣體。 控制部分包括控制模塊，控制模塊分別與兩套進氣管路連接，用于控制兩套進氣管路的進 氣時間，并按照每套進氣管路的設(shè)定進氣時間進行定時切換。從而將兩套進氣管路中的氣 體在排氣管路內(nèi)按一定的比例混合，稀釋高濃度被測氣體，使最終被測氣體濃度為傳感器 適合測量的PPb量級濃度。
[0036] 本發(fā)明為了保證進入空氣的純凈度，在零空氣進入管路的進入端設(shè)有活性炭過濾 器和預(yù)過濾器；為了保證進入高濃度被測氣體的純凈度，在被測氣體進入管線的進入端設(shè) 有預(yù)過濾器。
[0037] 本發(fā)明為了能夠調(diào)節(jié)兩套進氣管路內(nèi)的氣體流量，在兩套進氣管路之間設(shè)有流量 調(diào)節(jié)閥，在流量調(diào)節(jié)閥上設(shè)有氣體排出管道，從而將多余的氣體排出。
[0038] 本發(fā)明在出氣管路上設(shè)有傳感器，優(yōu)選為電化學(xué)氣敏傳感器，用于檢測稀釋后氣 體的濃度。
[0039] 如圖2所示，控制模塊包括基準(zhǔn)時鐘源、兩個計數(shù)器、計數(shù)器切換電路W及電磁 閥，其中，兩個計數(shù)器分別為計數(shù)器I和計數(shù)器II，電磁閥采用兩位=通閥。基準(zhǔn)時鐘源分 別與兩個計數(shù)器連接，兩個計數(shù)器均與計數(shù)器切換電路連接，計數(shù)器切換電路與電磁閥連 接?；鶞?zhǔn)時鐘源用于發(fā)出頻率信號，兩個計數(shù)器用于輪流對基準(zhǔn)時鐘源發(fā)出的頻率信號進 行計數(shù)，兩個計數(shù)器設(shè)定不同的計數(shù)值，計數(shù)器切換電路根據(jù)兩個計數(shù)器的計數(shù)值定時切 換兩套進氣管路的進氣時間，并通過驅(qū)動電磁閥接通零空氣進氣管路或高濃度被測氣體的 進氣管路，從而達到控制每條進氣管路進氣時間。
[0040] 如圖3所示，是基準(zhǔn)時鐘源電路原理圖。為了省去基準(zhǔn)時鐘忍片及電路，節(jié)約成 本，本發(fā)明使用市電50化的交流波形作為基準(zhǔn)時鐘源，市電從化ader2進入，被CD4011組 成的電路模塊整形后變成50化的TTL方波輸出，作為儀器的時鐘基準(zhǔn)信號。
[0041] 如圖4所示，計數(shù)器和計數(shù)器切換電路。其中使用CD4518十進制計數(shù)忍片，構(gòu)成 計數(shù)器I和計數(shù)器II ;使用CD4011和MC14012構(gòu)成兩個計數(shù)器的切換電路。
[0042] 控制模塊工作過程：基準(zhǔn)時鐘源發(fā)生出一定頻率的方波信號，計數(shù)器I，計數(shù)器II 輪流對基準(zhǔn)時鐘源進行計數(shù)。計數(shù)器I控制零氣氣路的接通時間，計數(shù)器II控制高濃度氣 體的接通時間，計數(shù)器切換電路控制計數(shù)器I和計數(shù)器II的輪流切換計數(shù)并驅(qū)動電磁閥， 即兩位=通閥接通零空氣氣路或者高濃度氣體氣路。通過設(shè)置計數(shù)器I和計數(shù)器II的不 同的計數(shù)比，可W控制零空氣與高濃度氣體不同比例的稀釋混合比，就可實現(xiàn)高濃度氣體 稀釋至適合測量的PPb級濃度進入傳感器測量。
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