[发明专利]一种智能恒流低流量气体采集检测装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，涉及气体有害成分的采集检测装置与方法，具体涉及一种智能恒流低流量气体采集检测装置及方法。

背景技术

低流量个体空气采样器是用于采集大气环境及车间现场中的二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等有害气体的专用必备仪器，广泛适用于室内外大气环境监测、疾病预防、安监、军事、气象、科研教学、冶金、化工、铁路、建材等领域的卫生监测和评价。空气采样器测量空气中有害气体质量浓度的方法是计重法，其原理是先抽取一定体积的空气，空气中的有害成分被采样瓶中的吸收液吸收，在实验室分析出吸收液中有害成分的质量，再根据下列公式计算出空气中有害成分的质量浓度：

ρ=mqt×1000]]>

式中：ρ——气体的质量浓度,mg/m³；

m——吸收液中有害气体的质量，mg；

q——采样流量，L/min；

t——采样时间，min；

由上式可知，准确测量有害气体的质量浓度，在于控制好采样流量(q)和采样时间(t)，采样时间控制不存在大的问题，关键在于控制采样流量，采样流量的波动，必然导致采气累计体积的误差，由此导致气体质量浓度的误差，为了精确计量累计采气体积，提出了控制采样流量、恒流采样的课题。现有的气体采样器大多采用转子流量计计量瞬时采气流量，它存在两个问题：一是在采样时，当采样器转子流量计调定瞬时流量后，采样器随采样时间的增加，由于采样器的抽气泵震动头、气路阻力的变化，原调定的瞬时流量就会随之变化，由此带来了采气体积的误差；二是转子流量计不是电信号输出，无法实现反馈控制、自动补偿修正，即不能构成闭环控制系统。为了保证气体采样充分吸收，通常要求低流量采集吸收，这是因为过大流量采气会导致吸收液吸收采集对象不充分，在低流量闭环控制采气系统中，如何解决采样流量低端启动、低端流量平稳性及采样负载能力是问题的关键。

发明内容

本发明的目的是针对上述缺陷，提供一种智能恒流低流量气体采集检测装置，该装置解决了气体采样低端启动流量波动大的问题，并且兼顾了流量下限的平稳启动与流量上限的负载能力，实现了采样流量的自动闭环控制，提高了采气体积的准确性。

一种智能恒流低流量气体采集检测装置，包括吸收器、气体流量传感器、抽气泵、以及用于接收、分析、处理气体流量传感器产生的信号和控制抽气泵的中央控制系统和闭环控制电路，所述吸收器的出气口通过管道与气体流量传感器的进气口连通，所述气体流量传感器的出气口通过管道与抽气泵的进气口连通，在吸收器与气体流量传感器之间设有用于滤除气流中波动的尖峰并削减气流波动幅值的气路阻尼滤波器，在气体流量传感器与抽气泵之间设有用于缓冲和平稳抽气泵所产生的抽气气流的缓冲气容。

优选的，所述气路阻尼滤波器由依次密闭连通的进气管、气容管、出气管组成，所述气容管的内径为进气管或出气管的内径的3～5倍，所述气容管内设有气体过滤膜，所述气体过滤膜的孔径为0.15～0.6μm，厚度为0.3～1.5mm。

优选的，所述气容管由进气端气容管和出气端气容管两部分组成，所述进气端气容管和出气端气容管之间气密封连接。

优选的，所述出气端气容管的内部设有卡簧，所述气体过滤膜的边缘固定在卡簧上，所述气体过滤膜与出气端气容管之间设有密封圈。

优选的，在吸收器与气路阻尼滤波器之间设有用于分离并吸收水分的气水分离器。

一种智能恒流低流量气体采集检测方法，包括以下步骤：

1)通过中央控制系统启动抽气泵，并通过缓冲气容平稳抽气泵所产生的抽气气流，使密闭的管路内形成负压；

2)采集的气体在负压的作用下进入密闭的管路，首先通过吸收器，气体中的待测成分被吸收器中的吸收液吸收，然后检测待测成分的质量；

3)吸收待测成分后的气体通过气水分离器分离水分后进入气路阻尼滤波器，滤除气流中波动的尖峰并削减气流波动的幅值；

4)气体滤波后进入气体流量传感器，气体流量传感器将检测到的流量数据反馈到中央控制系统，由中央控制系统对数据进行分析、处理，并根据设定流量的大小对抽气泵进行调节；

5)气体通过缓冲气容和抽气泵排出；