[发明专利]添加法气体采样动态配气校准系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体采样及动态配气领域，尤其涉及一种添加法气体采样动态配气校准系统和方法。

背景技术

气体采样技术和标准气体动态配气技术在环境空气质量监测、气候变化观测、标准气体研制等领域有着广泛的应用。

扩散管(或渗透管)标准气体动态配气方法在使用中具有以下特点：

1)可以用样品气作为栽带稀释气进行复杂基体标准气体的配制；

2)可以制备腐蚀性、吸附性、反应性标准气体的配制；

3)可以24小时连续使用；

4)一次稀释就可以配制10^－9mol/mol量级的标准气体；

5)具有非常好的长期稳定性和复现性；

6)特别适合在线分析检测仪器的自动校准。

添加法分析技术在使用中具有以下特点：

1)减少标准和样品的背景成分量不一致带来的干扰误差；

2)可以通过线性系列添加分析痕量背景气体成分量；

3)在同样进样条件下，可以减小测量不确定度。

通常气体样品成分量的测量是通过恒流采样泵将样品气体采集到盛装容器中，盛装容器可以是气袋、Flux瓶、吸附管等，同时记录采样时的温度、压力和时间。被测气体样品成分量的浓度可以通过理想气体状态方程计算表达如下：

C_sample＝f(P,T,F)*m_i             (1)

这里：

C_sample为气体样品需要测量的组分浓度，μmol/mol；

P为采样时环境压力，atm；

T为采样时环境温度；K；

F为采样流量，L/min；

m_i为被测组分量质量，μg/min。

采样完成后，再将样品通入分析仪器进行分析；通过标准气体进行定量。可以通过下式表达：

Csample=AiAst*Cst---(2)]]>

这里：

A_i为被测组分i在仪器分析中的信号响应；

A_st为标准气体在仪器分析中的信号响应；

C_st为标准气体浓度值，μmol/mol。

标准气体若由扩散管(或渗透管)动态配气产生，由Fick’s定律动态配气标准气体浓度值计算如下：

C_st＝f(P,T,F,)*(R_i+m_i)              (3)

这里：

C_st为标准气体浓度值，μmol/mol；

P为动态配气时环境压力，atm；

T为动态配气时环境温度；K；

F为动态配气栽带气流量，L/min；

R_i为被测组分扩散管扩散率(或渗透管渗透率)，μg/min；

m_i为被测组分量质量，μg/min。

目前，环境气体成分量的检测主要是通过采样分析(包括在线和离线)，仪器校准和采样是分开的，并且校准所用标准气体其背景成分量和实际样品背景成分量差异较大。检测不确定度来源主要有：采样温度、压力、流量、标准气体、背景干扰、仪器检测限等。

研究采样方法和在线校准技术是各国大气环境领域科学家亟待解决的难题。因此，有必要研究一种能够连续稳定产生高质量在线校准气体以及使采样和校准密切相关联，减少各种定量检测不确定度来源的技术。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种提高检测准确度和校准效率的添加法气体采样动态配气校准系统和方法。