一種氣體監測儀及系統的製作方法

2023-05-21 12:36:41 1

一種氣體監測儀及系統的製作方法
【專利摘要】本發明適用於環境監測領域，提供一種氣體監測儀及系統，包括底座，所述底座上設置有前氣倉和主氣倉，所述前氣倉和主氣倉之間設置有緩衝板，所述緩衝板上分布有通孔，所述前氣倉的頭端還開設有漏鬥形進氣口，所述主氣倉尾端還設有出氣口，且在所述出氣口與所述緩衝板間還設有導流槽，所述主氣倉上還安裝有氣體傳感器。本發明採用焦耳-湯姆遜效應致冷，無需乾燥劑可方便除去氣體中的水分，防止水分在氣體傳感器表面凝結；另外前氣倉設置在主氣室之前，構成一個緩衝，去除氣泵帶來的氣流脈衝，減少傳感器噪音輸出；此外，氣體傳感器直接浸入待測氣體中，構成最直接最短的接觸路徑，有利於提高監測儀的響應速度。
【專利說明】一種氣體監測儀及系統

【技術領域】
[0001] 本發明屬於環境監測領域，尤其涉及一種氣體監測儀及系統。

【背景技術】
[0002] 環境問題，特別是大氣汙染問題，是現階段的一個廣為關注的問題。中國現階段的 特點是工業生產突飛猛進，基礎建設日新月異。隨之而來的問題是環境問題日益突出。據董 小林等在《陝西省關中區域中心城市大氣汙染經濟損失分析》中計算，早在2002年，陝西省 關中區域因為大氣汙染造成的損失就為當年GDP的0.99%。另外，在2013年，由國內外環 境領域專家組成的工作小組，以及亞洲開發銀行的專業團隊聯合完成的報告《邁向環境可 持續的未來一中華人民共和國國家環境分析》顯示，中國的空氣汙染每年造成的經濟損失， 僅基於疾病成本的估算，就相當於國內生產總值的1. 2%;基於支付意願估算則高達3. 8%。 環境的監測和治理已經迫在眉睫。
[0003] 對環境進行監測的儀器，一般都有一個氣倉，用以安裝各種傳感器；同時還有一個 連接氣倉和待測氣體的氣路，對待測氣體進行採樣以及預處理，經監測後排出。現在的氣體 傳感器測量技術，要求待測氣體沒有較多的粉塵或者水汽，因為粉塵容易覆蓋堵塞傳感器 表面，水汽容易凝結，影響傳感器的電子性能。因此，現有的監測儀器，通常在氣路中利用過 濾裝置來去除粉塵，利用乾燥裝置來去除水分。對於在線監測儀器，這樣的現有技術方案還 不成熟，需要頻繁更換乾燥劑。
[0004] 同時，安裝傳感器的氣倉，對於整個系統的響應時間（反應速度），以及測量數據 可靠性，都至為關鍵。通常環境監測儀器的氣路和氣倉設計，配合傳感器使用，其響應時間 (信號達到最大值的90%) -般在30秒左右。這一響應時間過長，不利於需要快速反饋控 制的應用，特別是對有毒氣體的反饋控制。另一方面，因為氣路中普遍使用空氣泵，而空氣 泵一般會產生連續的氣流脈衝。這個氣流脈衝不利於傳感器的探測，最好是能從設計上去 除此類脈衝，以降低傳感器的輸出噪聲。


【發明內容】

[0005] 鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種氣體監測儀及系統，旨在解決現有氣 體監測儀在氣路上需要設置乾燥劑以及傳感器的響應速度過慢等技術問題。
[0006] -方面，所述氣體監測儀包括底座，所述底座上設置有前氣倉和主氣倉，所述前氣 倉和主氣倉之間設置有緩衝板，所述緩衝板上分布有通孔，所述前氣倉的頭端還開設有漏 鬥形進氣口，所述主氣倉尾端還設有出氣口，且在所述出氣口與所述緩衝板間還設有導流 槽，所述主氣倉上還安裝有氣體傳感器。
[0007] 進一步的，所述前氣倉與緩衝板由耐腐蝕耐鏽蝕的金屬材料製成。
[0008] 進一步的，採用耐腐蝕耐鏽蝕的塑料製成。
[0009] 進一步的，所述緩衝板上的通孔不均勻分布。
[0010] 進一步的，所述前氣倉為半球狀，且前氣倉和主氣倉內表面經光滑處理。
[0011] 進一步的，所述前氣倉、緩衝板、主氣倉底部逐漸降低。
[0012] 進一步的，所述前氣倉、主氣倉頂部還設有蓋板。
[0013] 另一方面，所述氣體監測系統，包括所述的氣體監測儀，所述氣體監測儀的漏鬥形 進氣口還連接有進氣管道，出氣口連接有出氣管道，所述進氣管道上依次設置有過濾器、氣 泵，所述出氣管道上設有流量傳感器。
[0014] 進一步的，所述氣體監測儀與氣泵之間，以及氣體監測儀與流量傳感器之間均設 置有電磁閥。
[0015] 進一步的，所述進氣管道的進口處以及出氣管道的出口處，連接有標準進出氣接 □。
[0016] 本發明的有益效果是：本發明設計的氣倉利用焦耳-湯姆遜效應致冷，使用抽氣 泵為前氣倉供氣，壓縮氣體經過漏鬥形進氣口進入前氣倉，由於漏鬥形進氣口的節流限氣 作用，可以達到增壓的效果，在進氣口處形成一個相對高壓，氣體進入前氣倉後很快擴散， 達到均勻恆定壓力，根據焦耳-湯姆遜效應迅速製冷，氣體中的水汽凝結，然後通過導流槽 排出，這樣無需設置乾燥劑即可達到除去氣體中水分的目的；另一方面，前氣倉設置在主氣 室之前，構成一個緩衝，去除氣泵帶來的氣流（氣壓）脈衝，減少傳感器噪音輸出；第三，氣 體傳感器直接浸入待測氣體中，構成最直接最短的接觸路徑，有利於提高監測儀的響應速 度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明實施例提供的氣體監測儀的結構原理圖；
[0018] 圖2是本發明實施例提供的緩衝板的結構圖；
[0019] 圖3是本發明實施例提供的氣體監測系統的結構圖。

【具體實施方式】
[0020] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明， 並不用於限定本發明。
[0021] 首先介紹焦耳-湯姆遜效應。在1852年，焦耳和湯姆遜完成了一個節流膨脹實驗， 證實了實際氣體在膨脹時所發生的溫度變化現象。這一現象後來被命名為焦耳-湯姆遜效 應（Joule-Thomson effect),簡稱焦-湯效應（J-T效應）。在工程上，利用這一自然物理 現象的工程過程，通常被叫做節流過程。節流過程和另外一種叫做絕熱膨脹過程，是工業上 最為常用的兩種獲得低溫的方法。
[0022] 節流過程前後氣體的焓值（總熱量）不變，熵值（總混亂度）增加。描述焦-湯 效應一般用焦-湯係數

【權利要求】
1. 一種氣體監測儀，其特徵在於，所述氣體監測儀包括底座，所述底座上設置有前氣倉 和主氣倉，所述前氣倉和主氣倉之間設置有緩衝板，所述緩衝板上分布有通孔，所述前氣倉 的頭端還開設有漏鬥形進氣口，所述主氣倉尾端還設有出氣口，且在所述出氣口與所述緩 衝板間還設有導流槽，所述主氣倉上還安裝有氣體傳感器。
2. 如權利要求1所述氣體監測儀，其特徵在於，所述前氣倉與緩衝板由耐腐蝕耐鏽蝕 的金屬材料製成。
3. 如權利要求2所述氣體監測儀，其特徵在於，主氣倉與底座一體成型，採用耐腐蝕耐 鏽蝕的塑料製成。
4. 如權利要求3所述氣體監測儀，其特徵在於，所述緩衝板上的通孔不均勻分布。
5. 如權利要求1-4任一項所述氣體監測儀，其特徵在於，所述前氣倉為半球狀，且前氣 倉和主氣倉內表面經光滑處理。
6. 如權利要求5所述氣體監測儀，其特徵在於，所述前氣倉、緩衝板、主氣倉底部逐漸 降低。
7. 如權利要求6所述氣體監測儀，其特徵在於，所述前氣倉、主氣倉頂部還設有蓋板。
8. -種氣體監測系統，其特徵在於，所述系統包括如權利要求1-7任一項所述的氣體 監測儀，所述氣體監測儀的漏鬥形進氣口還連接有進氣管道，出氣口連接有出氣管道，所述 進氣管道上依次設置有過濾器、氣泵，所述出氣管道上設有流量傳感器。
9. 如權利要求8所述氣體監測系統，其特徵在於，所述氣體監測儀與氣泵之間，以及氣 體監測儀與流量傳感器之間均設置有電磁閥。
10. 如權利要求9所述氣體監測系統，其特徵在於，所述進氣管道的進口處以及出氣管 道的出口處，連接有標準進出氣接口。
【文檔編號】G01N1/28GK104267146SQ201410430602
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】盧永雄, 劉潤浥, 吳路明 申請人:西紅柿科技（武漢）有限公司