一種氣體溫度、溼度及VOC濃度調節裝置及方法與流程

2023-12-04 22:40:01

本發明涉及氣體濃度控制領域，特別涉及氣度濃度控制裝置及方法。

背景技術：

目前現有的相關的調節裝置只針對單獨的氣體濃度調節控制或單獨的溫溼度調節控制。若要對氣體溫度、溼度及VOC濃度均進行控制，需要使用兩套裝置，使得試驗臺變得繁瑣。此外，若對氣體的溫度、溼度及VOC濃度先後調節，會導致先調節的參數在導出的最終氣體中偏離設定要求，導致實驗出現偏差。

技術實現要素：

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種在恆溫下給氣體的加VOC濃度、加溼、除溼裝置及方法，在恆溫水浴中的氣體混合箱上增加VOC濃度和溼度功能，使恆溫度氣體混合箱改造成溫溼度VOC濃度控制箱。

技術方案：

一種氣體溫度、溼度及VOC濃度調節裝置，包括恆溫水浴槽、氣體混合箱及控制模塊；所述氣體混合箱設置在所述恆溫水浴槽內；在所述恆溫水浴槽內設有加熱器；在所述氣體混合箱內設有溼度傳感器、溫度傳感器以及VOC濃度傳感器；在所述氣體混合箱上設有進氣孔、加溼循環孔、VOC濃度循環孔以及輸出混合後氣體的導出管；所述進氣孔連接除溼裝置，所述加溼循環孔連接加溼裝置，所述VOC濃度循環孔連接加VOC裝置；所述除溼裝置通過氣泵與導入管連接；

所述溼度傳感器、溫度傳感器以及VOC濃度傳感器分別連接監控計算機，並將其測量值發送至所述監控計算機；

所述控制模塊分別與所述加溼裝置、除溼裝置、加熱器及加VOC裝置連接；所述監控計算機與所述控制模塊連接；根據接收到的測量值與其內部的設定值比較，得到控制信號，並輸出至所述控制模塊，控制所述除溼裝置、加溼裝置加熱器及加VOC裝置進行加溼、除溼、加熱或加VOC工作。

所述除溼裝置包括冷凝空氣中水蒸氣的製冷設備和冷凝空間；所述冷凝空間設有與氣泵連接的燒瓶。

所述燒瓶為兩個。

所述加溼裝置包括氣泵和洗氣瓶；所述加溼裝置的洗氣瓶置於所述恆溫水浴槽（5）中。

所述加VOC裝置包括氣泵和洗氣瓶；所述加VOC裝置的洗氣瓶置於所述恆溫水浴槽中。

一種氣體溫度、溼度及VOC濃度調節方法，包括步驟：

步驟1：溼度傳感器、溫度傳感器以及VOC濃度傳感器分別採集氣體混合箱內氣體的溫度、溼度以及VOC濃度並通過控制模塊轉化為溫度、溼度和VOC濃度的測量值，並傳輸至監控計算機；

步驟2：監控計算機將接收到的測量值與其內的設定值的運算對比，判斷是否需要加溼、除溼、加熱或者加VOC，並根據判斷結果輸出控制信號；

步驟3：控制模塊根據監控計算機輸出的控制信號，控制加溼裝置、除溼裝置、加熱器和加VOC裝置進行加溼、除溼、加熱或加VOC工作。

所述監控計算機接收到的測量值超過其內設置的上下限時，輸出控制信號，通過控制模塊控制起停加溼過程、除溼過程和增加VOC濃度過程。

有益效果：本發明的氣體溫度、溼度及VOC濃度控制裝置以及方法可根據具體實驗參數進行控制模式以及控制參數的配置，控制精度高，可靠性、可重複性和穩定性好。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了本發明的氣體溫度、溼度和VOC濃度調節系統圖。

圖2示出了本發明的氣體溫度、溼度和VOC濃度調節系統示意圖。

圖3示出了本發明的氣體溫度、溼度和VOC濃度調節控制流程圖。

上述附圖的附圖標記如下：

1、導入管，2、除溼裝置，3、加溼裝置，4、加VOC裝置，5、恆溫水浴槽，6、氣體混合箱，7、導出管。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。

圖 1 示出了本發明的系統示意圖。其中，本發明的氣體調節裝置包括：導入管1、除溼裝置2、加溼裝置3、加VOC裝置4、恆溫水浴槽5、氣體混合箱6和導出管7。

導入管1與氣泵入口相連；氣泵的出口與除溼裝置2的入口相連；除溼裝置2的的出口與氣體混合箱6的相連；加溼裝置3和加VOC裝置4分別與氣體混合箱6相連，形成局部循環。氣體混合箱6與導出管7連接將混合後的氣體輸出。

除溼裝置2包括冷凝空間和製冷設備，通過導入管進入的空氣進入冷凝空間中的燒瓶，通過製冷設備的冷卻，使空氣中的水蒸氣冷凝，冷凝水留在冷凝空間中的燒瓶中，從而達到除溼的目的。通過兩個燒瓶可使空氣中的水蒸氣充分冷凝，提高除溼效果。製冷設備由蒸發器，壓縮機、毛細管和冷凝器等組成。其中蒸發器置於冷凝空間內，壓縮機、毛細管和冷凝器等均置於冷凝空間外。

加溼裝置3包括氣泵和洗氣瓶，氣泵啟動，氣體通過裝有水的洗氣瓶，從而增加氣體中水蒸氣的含量，起到加溼作用。加溼裝置3和氣體混合箱6通過氣管連接，形成一個局部的閉合氣體迴路。加溼裝置3的洗氣瓶置於恆溫水浴槽5中，使氣體溫度保持在一定範圍內。

加VOC裝置4包括氣泵和洗氣瓶，氣泵啟動，氣體通過裝有VOC溶液的洗氣瓶，從而增加氣體中VOC的含量，起到增加氣體中VOC濃度的作用。加VOC裝置4和氣體混合箱6通過氣管連接，形成一個局部的閉合氣體迴路。加VOC裝置4的洗氣瓶同樣置於恆溫水浴槽5中。

恆溫水浴槽5包括加熱器和循環水泵，通過加熱器的啟停使水槽裡的水保持設定的溫度，循環水泵讓水槽內水運動起來，使溫度均勻分布。同時當與外界水源相接時，可方便更換水槽內的水。

氣體混合箱6上設有8個孔，包含3對共6個進出氣孔以及2個傳感器孔。6個進出氣孔分別為進氣孔，出氣口，VOC濃度循環孔和加溼循環孔。氣體在氣體混合箱內混合緩衝，使控制更為精準。

圖2示出了控制部分系統示意圖，包括監控計算機和控制模塊，控制模塊一方面與傳感器相接，將傳感器讀到的數據轉換成計算機語言傳遞給監控計算機，如溫度、溼度、VOC濃度，另一方面接收監控計算機通過串口通訊的用戶各種操作指令如加熱輸出、加溼輸出、除溼輸出，加VOC輸出等。控制模塊分別與監控計算機、溫度傳感器、溼度傳感器、VOC濃度傳感器、加熱器，加VOC裝置4、加溼裝置3和除溼裝置2電連接。

溼度傳感器、溫度傳感器和VOC濃度傳感器都設置在氣體混合箱6內，通過氣體混合箱6上的2個傳感器孔放入，傳感器孔的銅接頭和氣動快速接頭將導線引出並密封。溼度傳感器、溫度傳感器和VOC濃度傳感器均與控制模塊電連接。

其中，監控計算機採用圖形化的方式，顯示溫度、溼度和VOC濃度曲線並將各種操作通過串口通訊通知控制模塊，並接收控制模塊返回的各種參數。

本發明的採用上述系統進行溼度控制的方法，包括以下步驟：

溫度傳感器、溼度傳感器和VOC濃度傳感器分別採集氣體混合箱內氣體的溫度、溼度以及VOC濃度，控制模塊採集溫度傳感器、溼度傳感器和VOC濃度傳感器輸出信號，通過控制模塊將採集的溼度傳感器、溫度傳感器和VOC濃度傳感器的輸出信號轉換為溼度、溫度和VOC濃度的測量值；

控制模塊通過usb接口與監控計算機連接，進行通訊。監控計算機從控制模塊獲取溼度、溫度和VOC濃度的測量值，計算機通過測量值與其內的設定值的運算對比，判斷是否需要加溼、除溼、加熱或者加VOC，根據判斷結果輸出控制信號；控制模塊根據監控計算機輸出的控制信號，控制加溼裝置、除溼裝置、加熱器和加VOC裝置進行加溼、除溼、加熱或加VOC工作。同時歷史數據在計算機上進行存儲，當測控的參數超過設置的上下限時，控制模塊輸出進行相應的起停加熱過程、加溼過程、除溼過程和增加VOC濃度過程，起停加熱過程包括：當控制輸出開啟加熱信號後，開啟加熱器，當控制輸出關閉加熱信號後，關閉加熱器；氣體溫度、溼度和VOC濃度調節控制流程如圖3所示。

加熱輸出時，開啟加熱器；加溼輸出時，加溼裝置的氣泵開始工作，使氣體混合箱內的氣體流過裝有水的洗氣瓶增加其水蒸氣含量，再流回氣體混合部分；除溼輸出時，開啟製冷設備，對導入的空氣進行冷卻除溼，冷凝水留在冷凝空間； 加VOC濃度輸出，加VOC裝置的氣泵開始工作，使氣體混合箱內的氣體流過裝有VOC溶液的洗氣瓶增加其VOC濃度，再流回氣體混合箱，當控制輸出關閉加VOC濃度信號後，加VOC裝置的氣泵停止工作；

控制模塊將採集的數據和各部分裝置的工作狀態上傳至監控計算機，進行實時顯示和歷史數據存儲。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。