[发明专利]含高温水蒸气混合气体测量的质谱仪标定装置及方法

权利要求书

1.一种含高温水蒸气混合气体测量的质谱仪标定装置，其特征在于，包括：相互连接的标气制备装置和测量装置，其中：标气制备装置与质谱仪连接；

所述的标气制备装置包括：标气罐、压力容器、温度控制装置、软化水装置和蒸汽发生器，其中：标气罐和蒸汽发生器分别通过通气管道与压力容器相连，软化水装置与蒸汽发生器相连，温度控制装置与压力容器和通气管道相接触。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的压力容器为中空腔体，其上设有进气口、排气口、取样口、第一氧浓度检测口、传感器安装口和热电偶安装口，其中：进气口设置于压力容器的顶部，排气口设置于压力容器的底部，取样口、传感器安装口、热电偶安装口和第一氧浓度检测口径向设置于压力容器上，取样口通过取样管线与质谱仪相连。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述的进气口通过三口管分别与标气罐和蒸汽发生器的通气管道相连以使标气罐排出的混合气体和蒸汽发生器排出的高温水蒸气在进入压力容器前预先混合。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述的压力容器的内部设有搅浑器以保证压力容器内的标气均匀混合。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述的压力容器进一步设有第二氧浓度检测口以与第一氧浓度检测口共同确保压力容器内部的气体已充分混合，该第二氧浓度检测口与第一氧浓度检测口通过压力容器的中央横截面对称设置且取样口、传感器安装口和热电偶安装口位于第一氧浓度检测口和第二氧浓度检测口附近。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的温度控制装置包括：加热保温器、温度控制器和温度测量设备，其中：加热保温器设置于通气管道和压力容器的外壁面上，温度测量设备探入通气管道和压力容器内部并设置于其内表面附近，温度测量设备和加热保温器分别与温度控制器相连。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的测量装置包括：氧浓度检测设备和高精度压力传感器，其中：氧浓度检测设备与氧浓度检测口相连，高精度压力传感器与传感器安装口相连。

8.一种利用上述任一权利要求所述装置的方法，其特征在于，通过加热保温器将通气管道、压力容器和取样管线加热至预设温度并维持，再将蒸汽发生器和软化水装置共同产生的高温高压蒸汽通入压力容器，并将标气罐内形成的空气和Z气体依预设比例的混合气体注入压力容器，然后利用氧浓度检测设备测出压力容器内的氧气体积分数并通过计算得到空气、Z气体和水蒸气的实际比例，最后通过取样管线抽取压力容器中的标气输入到质谱仪，完成校准；

所述的Z气体为化学性质稳定的单一标准气体或化学性质稳定且比例已知的混合标准气体。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征是，所述的空气的体积分数Z气体的体积分数水蒸气的体积分数w＝1-y-z，其中：x为氧气体积分数，n₁为空气所占标气罐内气体的比例，n₂为Z气体所占标气罐内气体的比例。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征是，所述的实际比例通过获取氧浓度检测设备和高精度压力传感器分别测得的压力容器内的氧气分压及总压，再通过温度测量设备测出混合气体的温度，最后利用理想气体状态方程分别求出三种气体的比例。