空氣中多組分氣體濃度檢測裝置的製作方法
2023-06-08 11:00:16 1
本實用新型涉及空氣汙染物監測領域，特別涉及一種基於單傳感器的多組分氣體濃度的檢測裝置。
背景技術：
空氣中的汙染物濃度過高會損害人體的健康，因此需要對空氣中的多種氣體濃度進行監測。電化學氣體傳感器由於成本低、響應快、靈敏度高、線性度好等優點，常被用於空氣中ppb級彆氣體濃度的測量。然而，氣體傳感器受溫溼度影響較大，而實際測量中溫溼度不斷變化，因此傳感器不可避免地會發生非常明顯的基線漂移。除此之外，氣體傳感器容易受到其他氣體的交叉幹擾，使得單個傳感器無法實現準確測量，必須依賴其它傳感器測量出幹擾氣體的濃度，通過扣除的方法減小幹擾氣體的影響；但是，幹擾氣體種類眾多，而且濃度變化較大，幹擾氣體測量誤差最終會引入到受幹擾目標氣體的測量，因此無法完全扣除幹擾氣體對目標測量氣體的影響。
為消除傳感器受溫溼度與交叉幹擾的影響，目前採用以下兩種方式，但各有缺點：
1、通過溫溼度測試預先設定溫度補償、溼度補償曲線，但由於傳感器之間一致性差，需分別對每個傳感器做曲線，操作複雜，且補償曲線存在誤差；
2、利用神經網絡等自學習方法在現場進行長期數據測試，將傳感器響應濃度、溫溼度、交叉幹擾等作為輸入端，參比儀表作為學習對象，得到傳感器的真實濃度，但是由於溫度(-30℃～50℃)、溼度(0～100％)範圍較廣，且算法複雜，使得學習周期長，費時費力。
技術實現要素：
為了解決上述現有技術方案中的不足，本實用新型提供了一種結構簡單、操作方便，主動消除基線與氣體間交叉幹擾影響，檢測結果準確可靠的單傳感器多組分氣體濃度檢測裝置。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：
一種空氣中多組分氣體濃度檢測裝置，包括：氣體室，所述氣體濃度檢測裝置進一步包括：
處理單元，所述處理單元包括並聯設置的緩衝罐和處理池，所述處理池用於濾除空氣中的待測組分；所述處理單元連接所述氣體室，且位於所述氣體室的上遊；所述氣體室內設有傳感器；
切換閥，所述切換閥連接進氣口與處理單元，空氣通過所述切換閥選擇性地進入所述緩衝罐或處理池。
根據上述的氣體濃度檢測裝置，優選地，所述處理池至少二個且並聯設置。
根據上述的氣體濃度檢測裝置，優選地，空氣經過所述處理池後，溼度和壓力不受影響。
根據上述的氣體濃度檢測裝置，可選地，所述處理池內設有吸附器或催化過濾器或電化學去除裝置。
根據上述的氣體濃度檢測裝置，可選地，所述處理池包括O3過濾池、NO2過濾池和CO過濾池。
根據上述的氣體濃度檢測裝置，優選地，所述傳感器為二氧化硫傳感器。
根據上述的氣體濃度檢測裝置，優選地，所述氣體濃度檢測裝置進一步包括：
五通接頭，所述五通接頭設置在所述處理單元與氣體室之間，氣體處理單元輸出的不同氣路氣體通過所述五通接頭的不同接口進入所述氣體室。
根據上述的氣體濃度檢測裝置，優選地，所述五通接頭上設有溫度傳感器和溼度傳感器。
與現有技術相比，本實用新型具有的有益效果為：
1、本實用新型的濃度檢測裝置摒棄被動式的扣除方法，通過傳感器對空氣的響應值與濾除待測組分後的空氣對傳感器的響應值的差值獲得待測組分的濃度，主動消除基線與氣體間交叉幹擾影響，結構簡單、測量結果準確可靠。
2、本實用新型的濃度檢測裝置通過並列設置的多個處理池，採用單傳感器實現了空氣中多種待測組分的單獨測量，操作簡便、效率高。
附圖說明
參照附圖，本實用新型的公開內容將變得更易理解。本領域技術人員容易理解的是：這些附圖僅僅用於舉例說明本實用新型的技術方案，而並非意在對本實用新型的保護範圍構成限制。圖中：
圖1是本實用新型實施例1的氣體濃度檢測裝置的結構示意圖。
具體實施方式
圖1以下說明描述了本實用新型的可選實施方式以教導本領域技術人員如何實施和再現本實用新型。為了教導本實用新型技術方案，已簡化或省略了一些常規方面。本領域技術人員應該理解源自這些實施方式的變型或替換將在本實用新型的範圍內。本領域技術人員應該理解下述特徵能夠以各種方式組合以形成本實用新型的多個變型。由此，本實用新型並不局限於下述可實施方式，而僅由權利要求和它們的等同物限定。
實施例1
圖1示意性地給出了本實施例的氣體濃度檢測裝置的結構簡圖，如圖1所示，所述氣體濃度檢測裝置包括：
切換閥1，所述切換閥連接進氣口與處理單元2，空氣通過所述切換閥選擇性地進入所述緩衝罐或處理池；
處理單元2，所述處理單元包括並聯設置的緩衝罐21和處理池22、23、24，所述處理池用於濾除空氣中的待測組分；
氣體室3，所述氣體室連接所述處理單元，且位於所述處理單元的下遊；所述氣體室內設有傳感器；
真空泵4，所述真空泵連接所述氣體室和排氣口。
空氣中存在多種對人體健康造成損害的汙染物質，如O3、NO2和CO等，為了僅採用單傳感器來實現多組分氣體的濃度檢測，故，所述處理池至少二個且並聯設置，空氣依次通過不同的處理池，所述處理池內設有活性炭吸附器或催化過濾器或電化學去除裝置以濾除空氣中待測組分，通過傳感器對空氣的響應值與濾除待測組分後的空氣對傳感器的響應值的差值獲得待測組分的濃度。
為了便於所述處理單元與氣體室之間的連接，故：
進一步地，所述氣體濃度檢測裝置還包括：
五通接頭，所述五通接頭設置在所述處理單元與氣體室之間，氣體處理單元輸出的不同氣路氣體通過所述五通接頭的不同接口進入所述氣體室。
為了對處理池的運行情況進行監控，故：
進一步地，所述五通接頭上設有溫度傳感器和溼度傳感器，通過監測處理單元輸出氣體的溫溼度值來發現處理池的處理情況，若緩衝罐排出的氣體溫溼度與處理池排出的氣體溫溼度發生變化，即說明處理池異常，需停機檢查。
本實施例還提供一種空氣中多組分氣體濃度檢測方法，所述氣體濃度檢測方法包括以下步驟：
(A1)提供本實施例的氣體濃度檢測裝置，調節切換閥，空氣進入緩衝罐，經傳感器獲得空氣的響應值C空氣；
(A2)調節切換閥，空氣進入處理池，所述處理池濾除空氣中的待測組分，經傳感器獲得不含待測組分的空氣的響應值Ci；
(A3)計算得到所述待測組分的濃度C＝C空氣-Ci。
根據上述的氣體濃度檢測方法，優選地，調節切換閥，使空氣依次進入並聯設置的至少二個處理池中，從而獲得多種待測組分的濃度。
傳感器在使用前或使用一段時間後，均需要進行校準，以確保檢測結果的準確性，故：
進一步地，所述氣體濃度檢測方法還包括以下步驟：
(B1)調節切換閥，零氣和標準氣體依次進入緩衝罐，分別對傳感器零點和量程進行校準；
(B2)通入標準濃度的待測組分，傳感器輸出測量值，計算獲得待測組分的校正係數Ki＝C測量/C標準；進入(A1)步驟；
獲得校正後的待測組分濃度C校＝Ki·(C空氣-Ci)。
本實施例的益處在於：採用差分法對多組分氣體濃度進行檢測，操作簡便、效率高、檢測結果準確可靠。
實施例2
本實用新型實施例1的氣體濃度檢測裝置在空氣汙染物監測領域的應用例。
在該應用例中，空氣中的待測汙染組分為O3、NO2和CO，切換閥為一進四出的電磁閥，處理池包括並列設置的O3過濾池、NO2過濾池和CO過濾池，上述過濾池均採用電化學方式進行待測汙染組分的過濾；氣體池內設有二氧化硫傳感器；所述真空泵為微型真空泵。通過電磁閥的切換，使得空氣依次進入緩衝罐、氣體池進行空氣響應值的檢測，進入O3過濾池、氣體池進行濾除O3後的空氣響應值的檢測，進入NO2過濾池、氣體池進行濾除NO2後的空氣響應值的檢測，進入CO過濾池、氣體池進行濾除CO後的空氣響應值的檢測，進而通過差值法獲得空氣中O3、NO2和CO的濃度。
本實用新型實施例中的處理池並不局限於O3過濾池、NO2過濾池和CO過濾池，所述過濾池是根據待測組分進行選擇的，一個、兩個或多個並聯設置的不同的過濾池均在本實用新型的保護範圍之內。