專利名稱:應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置，包括：壓力檢測(cè)單元，用于取樣循環(huán)通道內(nèi)的壓力值；壓力傳感器單元，壓力傳感器單元與壓力檢測(cè)單元連接，將壓力檢測(cè)單元取樣到的壓力值信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；熱式風(fēng)速傳感器，用于測(cè)量工作區(qū)內(nèi)的下降氣流流速和流入氣流流速；主控制器，主控制器用于處理由壓力傳感器單元及熱式風(fēng)速傳感器發(fā)送的信號(hào)。本實(shí)用新型應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置主控制器通過另外兩個(gè)正常的傳感器輸出的信號(hào)判斷是哪一個(gè)傳感器出現(xiàn)了故障，避免了單獨(dú)壓力測(cè)量法不夠準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)，而且熱式風(fēng)速傳感器和差壓傳感器兩者相互監(jiān)控具有多重監(jiān)控作用，兩者相互監(jiān)控更加安全，能夠最大程度得為實(shí)驗(yàn)操作人員和樣品提供保護(hù)。
【專利說明】應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及生物安全柜【技術(shù)領(lǐng)域】，具體設(shè)及一種應(yīng)用于生物安全柜的多重安 全監(jiān)控作用的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 生物安全柜是一種是防止操作過程中含有危害性或未知生物氣溶膠散逸的空氣 凈化安全裝置，對(duì)操作人員、產(chǎn)品及環(huán)境起到保護(hù)作用的實(shí)驗(yàn)室專用防護(hù)設(shè)備。生物安全柜 由前窗操作口向內(nèi)吸入的氣流用W保護(hù)人員的安全；經(jīng)高效過濾器過濾的下降氣流用W保 護(hù)產(chǎn)品的安全和交叉污染；氣流經(jīng)高效過濾器過濾后排出安全柜W保護(hù)環(huán)境。
[0003] 所有生物安全柜實(shí)現(xiàn)防護(hù)生物危害，提供安全工作環(huán)境都是通過下面幾個(gè)原理： 1.通過高效空氣過濾器（肥PA)對(duì)氣體實(shí)現(xiàn)高效過濾；2.控制風(fēng)道系統(tǒng)，使工作區(qū)被負(fù)壓包 圍，形成完善的氣流模式。生物安全柜對(duì)前窗流入氣流的流速和工作區(qū)下降氣流的流速有 嚴(yán)格的要求，不能過低也不能過高，否則不能起到保護(hù)人員和實(shí)驗(yàn)樣品的作用。生物安全柜 內(nèi)部設(shè)有風(fēng)速測(cè)量裝置，實(shí)際應(yīng)用中有一種方式是通過壓力測(cè)量法，將兩個(gè)測(cè)壓管分別安 裝在安全柜的負(fù)壓通道和正壓通道內(nèi)；根據(jù)伯努利方程得出風(fēng)壓和風(fēng)速的關(guān)系式：
[0004] V'= KX2P/P
[000引其中P為風(fēng)壓（Pa)，K為常數(shù)，P為空氣密度化g/m3)，V為風(fēng)速（m/s)。
[0006] 由于生物安全柜的流入氣流被吸入負(fù)壓通道內(nèi)，在負(fù)壓通道內(nèi)的測(cè)壓管取樣到的 壓力和流入氣流風(fēng)速V有相關(guān)性，再通過壓力傳感器將測(cè)壓管壓力值轉(zhuǎn)換為電壓值，主控 模塊根據(jù)壓力傳感器輸出的電信號(hào)得到壓力P再通過上述公式計(jì)算氣流流速V。同樣，根據(jù) 正壓通道內(nèi)的測(cè)壓管測(cè)到的壓力用壓力傳感器轉(zhuǎn)換后計(jì)算出工作區(qū)下降氣流流速。但是采 用壓力測(cè)量的方式間接測(cè)量風(fēng)速在實(shí)際使用中有一定的風(fēng)險(xiǎn)，測(cè)量到的壓力信號(hào)往往受到 其他因素干擾的影響；比如在使用過程中設(shè)備進(jìn)風(fēng)口被遮擋時(shí)，進(jìn)風(fēng)面積的減小負(fù)壓通道 的壓力增大，負(fù)壓通道內(nèi)的測(cè)壓管取樣到的壓力變大，但由于吸入設(shè)備的流入氣流流量減 小導(dǎo)致工作區(qū)的下降氣流流速減小，因而根據(jù)壓差計(jì)算值和實(shí)際風(fēng)速值偏差增大，會(huì)造成 嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)，甚至不能提供人員和樣品的保護(hù)功能，喪失了使用生物安全柜防護(hù)的意 義。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確測(cè)量設(shè)備流入氣流流速和下降氣流流 速的應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置。
[000引為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置，包括： 壓力檢測(cè)單元，所述壓力檢測(cè)單元設(shè)置在生物安全柜的循環(huán)通道內(nèi)，用于取樣所述循環(huán)通 道內(nèi)的壓力值；壓力傳感器單元，所述壓力傳感器單元與所述壓力檢測(cè)單元連接，將所述壓 力檢測(cè)單元取樣到的壓力值信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；熱式風(fēng)速傳感器，所述熱式風(fēng)速傳感器設(shè) 置在生物安全柜的工作區(qū)和外排氣流區(qū)域內(nèi)，用于測(cè)量所述工作區(qū)內(nèi)的下降氣流流速和流 入氣流流速；主控制器，所述傳感器單元和所述熱式風(fēng)速傳感器分別與所述主控制器禪合 連接，所述主控制器用于處理由所述壓力傳感器單元及所述熱式風(fēng)速傳感器發(fā)送的信號(hào)。
[0009] 所述壓力檢測(cè)單元包括；負(fù)壓取樣管，所述負(fù)壓取樣管設(shè)置在生物安全柜的循環(huán) 負(fù)壓通道內(nèi)，用于檢測(cè)所述循環(huán)負(fù)壓通道內(nèi)的壓力值；正壓取樣管，所述正壓取樣管設(shè)置在 生物安全柜的循環(huán)正壓通道內(nèi)，用于檢測(cè)所述循環(huán)正壓通道內(nèi)的壓力值。
[0010] 所述壓力傳感器單元包括；第一差壓傳感器，所述第一差壓傳感器與所述負(fù)壓取 樣管連接，將所述負(fù)壓取樣管測(cè)得的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；第二差壓傳感器，所述第二差 壓傳感器與所述正壓取樣管連接，將所述正壓取樣管測(cè)得的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0011] 還包括風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置，所述風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置與主控制器和生物安全柜的風(fēng)機(jī)連接， 所述主控制器發(fā)出信號(hào)給所述風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置調(diào)整所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0012] 進(jìn)一步包括報(bào)警裝置，所述報(bào)警裝置與所述主控制器連接，所述主控制器向所述 報(bào)警裝置發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
[0013] 本實(shí)用新型應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置采用另一種熱學(xué)原理（按照 L ? V ? King理論，通過一定密度和質(zhì)量的流動(dòng)氣體，可W帶走物體表面高于環(huán)境溫度的一 定熱量；該樣一定風(fēng)速下，風(fēng)速傳感器將被帶走一定的熱量而達(dá)到溫度平衡狀態(tài)，測(cè)量出加 熱功率P，傳感器溫度值T1，環(huán)境溫度T2,就可W在已知條件下推算出當(dāng)前的風(fēng)速）的熱式 風(fēng)速傳感器直接測(cè)量和壓力測(cè)量法相結(jié)合，能夠準(zhǔn)確測(cè)量設(shè)備流入氣流流速和下降氣流流 速，熱式風(fēng)速傳感器輸出的電信號(hào)和差壓傳感器輸出的電信號(hào)是相互關(guān)聯(lián)的，如果其中任 意一個(gè)傳感器出現(xiàn)了故障，輸出值改變，主控制器通過另外兩個(gè)正常的傳感器輸出的信號(hào) 判斷是哪一個(gè)傳感器出現(xiàn)了故障，避免了單獨(dú)壓力測(cè)量法不夠準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)，而且熱式風(fēng)速 傳感器和差壓傳感器兩者相互監(jiān)控具有多重監(jiān)控作用，兩者相互監(jiān)控更加安全，能夠最大 程度得為實(shí)驗(yàn)操作人員和樣品提供保護(hù)。

【附圖說明】

[0014] 圖1為本實(shí)用新型應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置原理框圖；
[0015] 圖2為本實(shí)用新型應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置安裝示意圖一；
[0016] 圖3為本實(shí)用新型應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置安裝示意圖二；
[0017] 圖4為本實(shí)用新型應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置工作流程圖。
[0018] 本實(shí)用新型應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置附圖中附圖標(biāo)記說明：
[0019] 1-工作區(qū) 2-負(fù)壓取樣管 3-正壓取樣管
[0020] 4-第一差壓傳感器 5-第二差壓傳感器 6-流入氣流
[0021] 7-下降氣流 8-熱式風(fēng)速傳感器 9-循環(huán)負(fù)壓通道
[0022] 10-循環(huán)正壓通道 11-排出氣流

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置作進(jìn)一步詳 細(xì)說明。
[0024] 如圖1?圖4所示，本實(shí)用新型應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置，包括至少 一熱式風(fēng)速傳感器器8、一負(fù)壓取樣管2、一正壓取樣管3、一第一差壓傳感器4、一第二差壓 傳感器5、一主控制器、一報(bào)警裝置、一風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置。負(fù)壓取樣管2和第一差壓傳感器4連 接；正壓取樣管3和第二差壓傳感器5連接；熱式風(fēng)速傳感器5、第一差壓傳感器4和第二 差壓傳感器5與主控制器連接；報(bào)警裝置、風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置與主控制器進(jìn)行連接。熱式風(fēng)速傳 感器8是W銷膜電阻或者銷絲為主要熱敏元件的一種傳感器，第一差壓傳感器4和第二差 壓傳感器5 W是半導(dǎo)體壓阻元件為壓力敏感元件的傳感器。
[0025] 工作時(shí)，第一步、主控制器根據(jù)熱式風(fēng)速傳感器8轉(zhuǎn)換出的電信號(hào)計(jì)算工作區(qū)下 降氣流風(fēng)速V，并且判斷下降氣流風(fēng)速是否在設(shè)定范圍，如果是就進(jìn)入步驟二；如果不是則 發(fā)出信號(hào)給風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來提高或降低氣流風(fēng)速，直到判斷下降氣流風(fēng)速 穩(wěn)定進(jìn)入步驟二。
[0026] 步驟二、主控制器對(duì)負(fù)壓取樣管2連接的第一差壓傳感器4和第二差壓傳感器5 輸出電信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算流入氣流流速然后進(jìn)行比較，當(dāng)測(cè)得負(fù)壓平均值為大于初始?jí)毫?值的120%，發(fā)出進(jìn)風(fēng)口被阻塞的報(bào)警信息給報(bào)警裝置；當(dāng)測(cè)得負(fù)壓平均值為初始?jí)毫χ?的50%?80%，發(fā)出流入氣流不足的報(bào)警信號(hào)給報(bào)警裝置；如果測(cè)得負(fù)壓平均值正常，貝U 進(jìn)入步驟=。
[0027] 步驟=、主控制器對(duì)正壓取樣管3連接的第二差壓傳感器5輸出電信號(hào)進(jìn)行處理 計(jì)算下降氣流流速然后進(jìn)行比較，當(dāng)測(cè)得正壓平均值為初始?jí)毫χ?00% W上，主控制器發(fā) 出高效過濾器阻塞的報(bào)警信號(hào)給報(bào)警裝置。當(dāng)測(cè)得正壓平均值為初始?jí)毫χ?0%?80% 時(shí)，主控制器發(fā)出下降氣流不足的報(bào)警信息給報(bào)警裝置。當(dāng)主控制器判斷負(fù)壓平均值和正 壓平均值都小于初始?jí)毫χ档?0%，發(fā)出熱式風(fēng)速傳感器8故障的報(bào)警信號(hào)給報(bào)警裝置。 [002引 W目前常用的II級(jí)A2型安全柜為例，外部流入氣流6通過設(shè)備進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入設(shè)備的 循環(huán)負(fù)壓通道9,30%的排出氣流11通過外排高效過濾器排出，70%的氣流通過垂直高效 過濾器進(jìn)入工作區(qū)1進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)，即Q下降/Q流X = 0. 7怕為風(fēng)量）。
[0029] 根據(jù)公式V = Q/AV為風(fēng)速，A為截面積。V下降/V進(jìn)風(fēng)=(Q下降XA流人）/(Q流人XA下 PP) = (0.7XA>^；J/Atpip;如果進(jìn)風(fēng)口的截面積A進(jìn)風(fēng)和垂直高效過濾器的截面積A下降不 變，那么V?和就有一個(gè)線性的正比例關(guān)系。
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置，其特征在在于，包括： 壓力檢測(cè)單元，所述壓力檢測(cè)單元設(shè)置在生物安全柜的循環(huán)通道內(nèi)，用于取樣所述循 環(huán)通道內(nèi)的壓力值； 壓力傳感器單元，所述壓力傳感器單元與所述壓力檢測(cè)單元連接，將所述壓力檢測(cè)單 元取樣到的壓力值信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； 熱式風(fēng)速傳感器，所述熱式風(fēng)速傳感器設(shè)置在生物安全柜的工作區(qū)和外排氣流區(qū)域 內(nèi)，用于測(cè)量所述工作區(qū)內(nèi)的下降氣流流速和流入氣流流速； 主控制器，所述傳感器單元和所述熱式風(fēng)速傳感器分別與所述主控制器禪合連接，所 述主控制器用于處理由所述壓力傳感器單元及所述熱式風(fēng)速傳感器發(fā)送的信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置，其特征在于，所述 壓力檢測(cè)單元包括： 負(fù)壓取樣管，所述負(fù)壓取樣管設(shè)置在生物安全柜的循環(huán)負(fù)壓通道內(nèi)，用于檢測(cè)所述循 環(huán)負(fù)壓通道內(nèi)的壓力值； 正壓取樣管，所述正壓取樣管設(shè)置在生物安全柜的循環(huán)正壓通道內(nèi)，用于檢測(cè)所述循 環(huán)正壓通道內(nèi)的壓力值。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置，其特征在于，所述 壓力傳感器單元包括： 第一差壓傳感器，所述第一差壓傳感器與所述負(fù)壓取樣管連接，將所述負(fù)壓取樣管測(cè) 得的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； 第二差壓傳感器，所述第二差壓傳感器與所述正壓取樣管連接，將所述正壓取樣管測(cè) 得的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置，其特征在于，還包 括風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置，所述風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置與主控制器和生物安全柜的風(fēng)機(jī)連接，所述主控制器 發(fā)出信號(hào)給所述風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置調(diào)整所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于生物安全柜的多個(gè)氣流監(jiān)控裝置，其特征在于，進(jìn)一 步包括報(bào)警裝置，所述報(bào)警裝置與所述主控制器連接，所述主控制器向所述報(bào)警裝置發(fā)出 聲光報(bào)警信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G05D27-02GK204288023SQ201420650121
【發(fā)明者】黃元磊, 吳峻, 馮金棟 [申請(qǐng)人]上海力申科學(xué)儀器有限公司