專利名稱：一種氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀及其配氣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及兩種或兩種以上組分氣體的混合氣體的簡易配制方法，更具體的是一種為配制一定濃度的混合氣體設(shè)計(jì)的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀及配氣方法。
背景技術(shù)：
氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的關(guān)鍵部分是混合氣生成部分，混合氣體的配制(簡稱“配氣”)方法很多，主要應(yīng)用的有以下5種靜態(tài)容積配氣法指把需配的某混合氣體各組分氣體的百分濃度換算成各該氣體的容積，在常壓下如數(shù)將各組分氣體注入一容器(如皮囊)內(nèi)混勻、校準(zhǔn)后壓縮入高壓氣瓶。此法簡單、準(zhǔn)確，但不適用大量氣體的配制；稱量配氣法指把需配的某種混合氣體各組分氣體的濃度換算成各該氣體的重量，用一高壓氣瓶在精密天平上如數(shù)精確稱得各充人高壓氣瓶氣體重量。此一般只限于小高壓氣瓶配制。此法不受溫度變化的影響，配得氣體濃度精確，常被用于“標(biāo)準(zhǔn)氣樣”的配制。但操作復(fù)雜；要求很高；流量配氣法指按需配的某混合氣體各組分的濃度，調(diào)節(jié)配氣裝置中各該氣體的定量口徑，控制流量比進(jìn)行連續(xù)配氣(又稱“自動配氣”)。連續(xù)配氣裝置主要有流量比調(diào)節(jié)系統(tǒng)和一個氧濃度配比率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。此法使用簡便，可連續(xù)配制使用，但配制的混合氣體濃度有一定的誤差；壓力配氣(又成分壓配氣)法根據(jù)道爾頓氣體分壓定律，把需配的某種混合氣體的百分濃度換算成各組分氣體的分壓值，通過精密的氣壓表向一高壓氣瓶如數(shù)充入氣壓的方法。此法簡便易行，比較實(shí)用，但受溫度、壓力變化等因素的影響，其濃度的精確性較上述方法差；滲透法，是一種動態(tài)配氣法，利用滲透管內(nèi)的組分氣體通過一個適當(dāng)?shù)臐B透膜滲透到載氣中，從而形成混合氣?？梢耘渲脻舛容^低的氣體，但滲透管的保存需要較低溫度，在使用中需進(jìn)行恒溫浴。
應(yīng)用以上方法形成的機(jī)械或儀器也有很多種，如氣體比例泵，使用質(zhì)量流量控制器組成的配氣儀，使用高精度浮子流量計(jì)的配氣儀等等，目前這些配氣儀如果對可燃?xì)怏w探測器和有毒氣體報(bào)警器進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定，在使用中存在著很多問題，如體積、重量大，搬動不方便，對于頻繁移動房間和場所進(jìn)行標(biāo)定有困難；價(jià)格高，一般的配氣儀價(jià)格都在幾萬甚至十幾萬，過高的價(jià)格不利于普及和推廣；要求一定的準(zhǔn)備時間，如預(yù)熱，熱平衡等；對組分氣壓力有要求；功耗較大，一般是交流供電；不能隨意改變組分氣，改變組分氣需重新進(jìn)行校準(zhǔn)。
由于存在以上情況，目前采用以下幾種方法解決探測器的現(xiàn)場標(biāo)定問題代替法，對天然氣、液化氣，使用氣體打火機(jī)、固體酒精等進(jìn)行現(xiàn)場定性標(biāo)定。此種方法只能定性不能定量，且不能真實(shí)反應(yīng)探測器的工作狀態(tài)。以甲烷為例，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定報(bào)警濃度值在500-12500ppm，但使用打火機(jī)進(jìn)行標(biāo)定時，其放出的氣體是異丁烷，從打火機(jī)釋放出液體狀態(tài)變成常壓下的氣體狀態(tài)，直接進(jìn)入探測器，氣敏元件感受到的氣體濃度可能達(dá)到幾十萬ppm，遠(yuǎn)超過爆炸下限五萬ppm，在這種條件下能報(bào)警的探測器，在真正發(fā)生泄漏時，并不能保證其有效的報(bào)警，釀成事故。
標(biāo)準(zhǔn)氣法，返廠標(biāo)定，從探測器安裝的現(xiàn)場拆下，返回廠家使用標(biāo)準(zhǔn)氣在現(xiàn)場，用校準(zhǔn)罩的方式標(biāo)定，這種方法的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，且需要攜帶笨重的儲氣瓶。且不能在多個濃度點(diǎn)上進(jìn)行標(biāo)定和測量，不適合對大量的探測器現(xiàn)場標(biāo)定。仍以甲烷(天然氣)為例，用此種方法一般只攜帶500ppm，12500ppm兩種濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣，使用500ppm時判斷探測器是否在低端不報(bào)警，在12500ppmm時是否報(bào)警，但真正的報(bào)警點(diǎn)不能判斷清楚；在有標(biāo)定條件的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行重新標(biāo)定，這種方法成本較高、時間長，并且使被監(jiān)測的系統(tǒng)處于監(jiān)測外狀態(tài)，影響安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀及配氣方法，能夠簡單方便實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場配氣，對氣體報(bào)警器進(jìn)行標(biāo)定，體積小巧、由電池供電、微型高壓氣瓶提供組分氣，并可適應(yīng)多種組分氣，造價(jià)低廉。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其中，包括一氣瓶，存儲有高壓組分氣體；一氣體穩(wěn)壓閥，通過氣體傳輸管線與所述高壓氣瓶相連；一罩體容器；一高速定量電磁閥，通過氣體傳輸管線與所述氣體穩(wěn)壓閥連接，并傳輸所述組分氣體到所述罩體容器；一微處理器系統(tǒng)，用于控制所述高速定量電磁閥；及一供電模塊，對所述微處理器和高速定量電磁閥供電。
上述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其中，還包括一壓力檢測模塊和一溫度檢測模塊，分別與所述微處理器系統(tǒng)連接；所述壓力檢測模塊包括一壓力傳感器，設(shè)置于所述氣體穩(wěn)壓閥與高速定量電磁閥之間的氣體傳輸管線內(nèi)；所述溫度檢測模塊包括一溫度傳感器，設(shè)置于所述氣體穩(wěn)壓閥與高速定量電磁閥之間的氣體傳輸管線內(nèi)。
上述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其中，所述微處理器系統(tǒng)包括一高速定量電磁閥驅(qū)動模塊，與所述高速定量電磁閥電連接；及一微處理器，發(fā)送高速定量電磁閥控制參數(shù)到所述高速定量電磁閥驅(qū)動模塊；所述壓力檢測模塊和溫度檢測模塊分別與所述微處理器的A/D轉(zhuǎn)換引腳連接。
上述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其中，還包括一混合風(fēng)扇，用于攪拌所述罩體容器內(nèi)組分氣體，從所述供電模塊取得電力供應(yīng)；一混合風(fēng)扇驅(qū)動模塊，根據(jù)所述微處理器的指令控制所述混合風(fēng)扇。
上述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其中，還包括一電池電壓檢測模塊，電連接所述供電模塊和所述微處理器。
上述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其中，所述罩體容器的底部設(shè)置有一可伸縮的連接桿。
為了更好的實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其中，包括以下步驟步驟1，釋放高壓氣瓶中的組分氣；步驟2，將所述高壓氣瓶釋放的氣體穩(wěn)定在一壓力值后輸出到定量電磁閥；步驟3，微處理器計(jì)算并控制定量電磁閥的開閉次數(shù)；步驟4，定量電磁閥執(zhí)行所述開閉次數(shù)的開關(guān)動作，將所述組分氣輸入到罩體容器中形成檢測氣體。
上述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其中，步驟4之后還包括步驟5，利用設(shè)置于所述罩體容器的混合風(fēng)扇對氣體進(jìn)行攪拌均勻。
上述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其中，所述步驟3具體包括步驟31，微處理器計(jì)算所述定量電磁閥的閥系數(shù)；步驟32，微處理器根據(jù)所述閥系數(shù)、所述檢測氣體所需的濃度、所述罩體容器的體積及被檢測氣體探測器的體積計(jì)算所述定量電磁閥的開閉次數(shù)；步驟33，微處理器根據(jù)所述定量電磁閥的開閉次數(shù)控制所述定量電磁閥。
上述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其中，所述步驟31具體包括以下步驟步驟311，一壓力檢測模塊檢測所述步驟2中得到的氣體的壓力參數(shù)；步驟312，一溫度檢測模塊檢測所述步驟2中得到的氣體的溫度參數(shù)；步驟313，微處理器根據(jù)所述步驟311和步驟312得到的壓力參數(shù)、溫度參數(shù)，結(jié)合所述組分氣的種類計(jì)算所述定量電磁閥的閥系數(shù)。
上述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其中，所述步驟1之前還包括步驟7，對所述氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀進(jìn)行校準(zhǔn)。
上述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其中，所述步驟7具體包括步驟71，將所述罩體容器通過進(jìn)氣口和出氣口和紅外氣體分析儀的出氣口和進(jìn)氣口分別相連；步驟72，啟動所述紅外分析儀，使所述罩體容器內(nèi)的氣體和所述紅外分析儀形成循環(huán)，所述紅外分析儀穩(wěn)定后調(diào)節(jié)零點(diǎn)；步驟73，使所述罩體容器內(nèi)形成一定濃度的混合氣體，待所述氣體在所口和進(jìn)氣口分別相連；步驟72，啟動所述紅外分析儀，使所述罩體容器內(nèi)的氣體和所述紅外分析儀形成循環(huán)，所述紅外分析儀穩(wěn)定后調(diào)節(jié)零點(diǎn)；步驟73，使所述罩體容器內(nèi)形成一定濃度的混合氣體，待所述氣體在所述罩體容器內(nèi)混合均勻后，讀入紅外分析儀顯示的氣體濃度值，和所述氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀設(shè)定的濃度值比較，如果所述紅外分析儀顯示的濃度值大于所述設(shè)定的濃度值，則減小響應(yīng)氣體的系數(shù)，如果所述紅外分析儀顯示的濃度值小于所述設(shè)定的濃度值則增大所述響應(yīng)氣體的系數(shù)，反復(fù)調(diào)整直到所述紅外分析儀顯示的濃度值與所述設(shè)定的濃度值一致。
本發(fā)明的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀通過高壓氣瓶提供的高壓組分氣經(jīng)減壓閥減壓，再經(jīng)氣體穩(wěn)壓閥將壓力穩(wěn)定到一定值，再通過壓力傳感器檢測氣體壓力，利用溫度傳感器檢測氣體溫度，將此參數(shù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入到微處理器內(nèi)，根據(jù)用戶需要濃度，經(jīng)過計(jì)算后決定定量電磁閥開閉的時間和次數(shù)，將一定體積的組分氣注入容器內(nèi)，探測器放入混合氣中，檢測氣體報(bào)警器在此特定濃度下是否進(jìn)行預(yù)期的報(bào)警和相應(yīng)的動作，從而對其進(jìn)行有效性的檢測。該標(biāo)定儀體積小巧、由電池供電、微型高壓氣瓶提供組分氣，并可適應(yīng)多種組分氣，功耗小、造價(jià)低廉。


圖1為本發(fā)明氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的罩體容器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的電路模塊連接示意圖；圖5為本發(fā)明氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的微處理器管腳示意圖；圖6a到圖6h分別為本發(fā)明氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的14伏電壓生成及穩(wěn)壓模塊、5V電壓生成及穩(wěn)壓模塊、訊響器模塊、混合風(fēng)扇驅(qū)動模塊、定量電磁閥驅(qū)動模塊、電池電壓檢測模塊、溫度檢測模塊和壓力檢測模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
定大約消耗10ml氣體，以此計(jì)算一瓶氣大約能標(biāo)定2000只以上氣體報(bào)警器。且高壓氣瓶12本身帶有一次減壓閥，出口壓力0.5Mpa到0.8Mpa之間，還包括一支氣壓表，指示高壓氣瓶內(nèi)壓力。
結(jié)合圖1和圖2所示，主機(jī)11主要由控制電路板110、顯示屏111、鍵盤112、各種接口113、氣體穩(wěn)壓閥114和電池模組(圖中未示出)組成。同時本發(fā)明的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀還可以包括一電池充電器，可對氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的電池模組進(jìn)行充電，氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀充滿電后，可以使用48小時，連續(xù)標(biāo)定氣體報(bào)警器400只以上。
同時還可在主機(jī)11內(nèi)設(shè)置一風(fēng)扇115，用于主機(jī)的微處理器的散熱，同時可以驅(qū)散泄露的組分氣。
其中氣體穩(wěn)壓閥114通過管線與高壓氣瓶12相連，使由高壓氣瓶12輸入的氣體壓力穩(wěn)定到一定值，并保證在使用過程中，輸出的氣體壓力保持不變，本發(fā)明中控制在30Kpa左右；顯示屏111和鍵盤112是用戶了解儀器工作狀態(tài)和控制儀器的人機(jī)接口；接口113包括氣體進(jìn)口，是連接高壓氣瓶12的進(jìn)氣入口；氣體出口，氣體經(jīng)過氣體穩(wěn)壓閥減壓穩(wěn)壓后經(jīng)此口輸出到罩體容器系統(tǒng)13的氣體傳輸線路中；電接口，是復(fù)用接口，接罩體容器系統(tǒng)13的電連接線時，傳送控制信號給罩體容器內(nèi)的電磁閥和風(fēng)扇，接充電器時，對內(nèi)部的電池進(jìn)行充電；如圖3所示，罩體系統(tǒng)13包括罩體容器131，用于封閉氣體報(bào)警器，同時容納用于標(biāo)定的氣體；罩體蓋(圖中未示出)，帶有進(jìn)氣和出氣接嘴，用于標(biāo)定儀的校準(zhǔn)，在實(shí)際使用中可不攜帶；高速定量電磁閥132，設(shè)置于罩體容器131，控制進(jìn)入罩體容器131的標(biāo)定氣體的體積；混合風(fēng)扇(圖中未示出)，設(shè)置于罩體容器131的底部，用于攪拌進(jìn)入罩體容器131的標(biāo)定氣體，使標(biāo)定氣體混合均勻；控制連接線133，連接設(shè)置于主機(jī)11的電接口和高速定量電磁閥132和混合風(fēng)扇，傳輸用于控制高速定量電磁閥132和混合風(fēng)扇的控制信號；氣體連接管線134，連接設(shè)置于主機(jī)11的氣體出口和高速定量電磁閥，傳送標(biāo)定氣體到罩體容器；及連接桿135，連接于罩體容器上，有兩根桿可伸縮連接起來，具有伸縮性，可以根據(jù)不同高度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的控制電路連接框圖如圖4所示，主要包括以下主要模塊微處理器模塊本發(fā)明使用Philips公司生產(chǎn)的型號為P89LPC935的8051內(nèi)核增強(qiáng)型單片機(jī)，其具有16kB可字節(jié)擦除的Flash程序存儲器、256字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器及512字節(jié)的附加片內(nèi)RAM。512字節(jié)片內(nèi)用戶數(shù)據(jù)EEPROM存儲區(qū)，可用來存放器件序列碼及設(shè)置參數(shù)等。2個4路輸入的8位A/D轉(zhuǎn)換器/DAC輸出。該單片機(jī)是本發(fā)明的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的核心，完成計(jì)算、控制和顯示任務(wù)，具體管腳如圖5所示。
顯示模塊用戶交流的界面，與微處理器連接，使用128×64點(diǎn)陣圖形顯示模塊，像素點(diǎn)0.28×0.35mm，整個顯示較細(xì)膩，菜單和提示信息使用中文，共可以顯示16×16點(diǎn)陣漢字4×8個，顯示控制芯片DS1250，為EL背光，在較暗環(huán)境可以輕松操作。
14伏電壓生成及穩(wěn)壓模塊本發(fā)明由充電電池組提供6V到7V的電壓，但是本實(shí)施例的定量電磁閥吸合和混合風(fēng)扇工作需要14V電壓，這就需要進(jìn)行升壓變換，本發(fā)明使用MAXIM生產(chǎn)的max1771升壓開關(guān)控制器芯片，開關(guān)頻率300KHz，外圍元件很少，可產(chǎn)生14V電壓，提供1A電流，具體電路如圖6a所示，同時為了延長電池的使用時間，12伏電壓生成及穩(wěn)壓模塊只有在定量電磁閥吸合和混合風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時才工作，其他時間通過微處理器模塊使其處于休眠狀態(tài)，消耗電能很少。本發(fā)明使用五節(jié)NiH充電電池，每節(jié)電池容量4Ah，工作時大約100mA電流。電磁閥工作時電池輸出電流達(dá)到1A，但持續(xù)時間每次測量不超過15秒；5V電壓生成及穩(wěn)壓模塊本實(shí)施例中，系統(tǒng)內(nèi)的大部分器件都需要工作在5V，而充電電池組的電壓隨著使用時間會發(fā)生變化，大約在5.5V到6.8V之間變化，因此本發(fā)明使用LM2940低壓差的線性穩(wěn)壓集成電路將電壓穩(wěn)定在5.0V，電路結(jié)構(gòu)如圖6b所示，電路內(nèi)的電容起到穩(wěn)定電壓和退藕作用；訊響器模塊使用5V長鳴，通過微處理器模塊控制，用于發(fā)出聲音提示，如按鍵提示、電量不足提示、配氣中提示等，其具體電路如圖6c所示。
混合風(fēng)扇驅(qū)動模塊混合風(fēng)扇使用14V直流供電，軸流風(fēng)機(jī)，通過微處理器模塊對其開關(guān)進(jìn)行控制，每次配氣時打開12秒，將組分氣和空氣混合均勻，其具體電路如圖6d所示。
定量電磁閥驅(qū)動模塊定量電磁閥的驅(qū)動電路要求驅(qū)動電流大，響應(yīng)速度快，電磁閥的吸合電流約需0.5A，電流的上升沿和下降沿坡度要大，以保證電磁閥開閉迅速。定量電磁閥的開閉受微處理器模塊控制，定量電磁閥驅(qū)動模塊具體電路如圖6e所示。
電池電壓檢測模塊如圖6f所示，電池電壓經(jīng)分壓輸入比較器的負(fù)端，2.5V基準(zhǔn)電壓源輸入比較器正端，當(dāng)電池電壓低于5.3V時，比較器輸出低電平，此電壓信號輸入微處理器模塊，并通過訊響器模塊提醒用戶電池電量不足。
溫度檢測模塊氣體的黏度受氣體溫度和壓力影響，因此需要測量使用氣體的溫度。溫度傳感器使用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(NTC)，作為溫度敏感元件，將熱敏電阻放置在氣體流經(jīng)的管路內(nèi)，實(shí)時檢測氣體溫度。熱敏電阻選用25℃/100k，在溫度25度是其阻值100k，0度時294.2k，40度時56k，靈敏度高，輸出信號可以不經(jīng)放大直接輸入微處理器模塊的A/D轉(zhuǎn)換引腳，具體電路如圖6g所示。
壓力檢測模塊從高壓氣瓶釋放出來的氣體經(jīng)過氣體穩(wěn)壓閥后，壓力穩(wěn)定在一定值，為了防止穩(wěn)壓閥壓力波動，使用壓力傳感器進(jìn)行壓力監(jiān)測。壓力傳感器選用honeywell公司生產(chǎn)的24系列壓力傳感器，具體型號是24PCB，壓力范圍0-5psi，表壓。10V電壓輸入，輸出是電橋差分0-50mv，此電壓經(jīng)過儀表放大器AD623放大50倍，輸入微處理器模塊的A/D轉(zhuǎn)換引腳，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，具體電路如圖6h所示；鍵盤，鍵盤是使用者操作儀器的界面，共有四個按鍵分別是模式鍵、測量鍵、補(bǔ)償鍵、校準(zhǔn)鍵，向微處理器模塊發(fā)出命令。
本發(fā)明的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的關(guān)鍵部件是高速定量電磁閥，在最佳實(shí)施例中，選用美國MAC公司的34B-ABA-GDNA-1BA型電磁閥，此電磁閥開閉反應(yīng)速度快，每次打開的電磁閥的時間一定，時間設(shè)定在10ms，利用打開電磁閥的次數(shù)來控制排出的組份氣體的體積量。
假設(shè)罩體容器容積V，每次電磁閥打開排出的氣體體積β(以下稱閥系數(shù))，需要配置的混合氣濃度P，電磁閥開閉次數(shù)N，則P＝(N*β)/(V+N*β)當(dāng)N*β＜＜V時，上式可以寫成
P＝(N*β)/V根據(jù)檢測氣體探測器所需的氣體濃度P，即可計(jì)算出電磁閥動作次數(shù)N，如下式所示N＝(P*V)/β閥系數(shù)β不是一個固定值，它隨著溫度和壓力的變化而變化，在時間開度不變的情況下，閥系數(shù)是溫度和壓力的函數(shù)。
首先，以甲烷為例確定氣體壓力和閥系數(shù)的關(guān)系，在常溫25度，通過測量不同氣體壓力的閥系數(shù)，然后進(jìn)行最小二乘法回歸，得出一個壓力K為變量的二次多項(xiàng)式函數(shù)β1＝aK2+bK+ca＝-0.3574b＝85.5330c＝983.9044對于剩下的氣體氫氣、丙烷、一氧化碳，分別作相同的標(biāo)定，分別得出彼此的a，b，c系數(shù)。
然后再確定溫度和β的關(guān)系，在氣體壓力K＝30Kpa的情況下，通過逐漸改變溫度，測量不同溫度下的閥系數(shù)，得出溫度T和β呈正比關(guān)系β＝β1×(1+(T-10)×0.072)；其中其中T為攝氏度，溫度校正范圍10℃--40℃，α為氣體系數(shù)，用以補(bǔ)償出現(xiàn)的其他偏差，范圍是0.8-1.2。
在溫度10℃--40℃范圍內(nèi)，各種氣體的溫度補(bǔ)償可以認(rèn)為是相同的，都使用上式。
閥系數(shù)一旦確定，每次打開電磁閥，如果時間一定，則排出的氣體體積只與溫度、氣體壓力及氣體種類有關(guān)。當(dāng)氣體種類確定，通過穩(wěn)壓閥，將氣體壓力保持一定，利用溫度傳感器測量氣體溫度對閥系數(shù)進(jìn)行一定補(bǔ)償，即可實(shí)現(xiàn)不同溫度下的配氣濃度一致性。
本發(fā)明的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀在使用時，按下測量鍵選擇氣體種類，通過模式鍵選擇標(biāo)定氣體濃度后，高壓氣瓶提供的高壓組分氣經(jīng)高壓氣瓶自身的減壓閥減壓后，再經(jīng)氣體穩(wěn)壓閥將壓力穩(wěn)定到一定值，通過壓力傳感器檢測氣體壓力，利用溫度傳感器檢測氣體溫度，將溫度和壓力參數(shù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入到微處理器模塊內(nèi)，根據(jù)用戶需要的混合氣濃度，經(jīng)過計(jì)算后決定定量電磁閥開閉的時間和次數(shù)，最后微處理器模塊定量電磁閥，將一定體積的組分氣注入容器內(nèi)，經(jīng)風(fēng)扇攪拌，形成一定濃度的混合氣，將探測器放入混合氣中，檢測氣體報(bào)警器在此特定濃度下是否進(jìn)行預(yù)期的報(bào)警和相應(yīng)的動作，從而對其進(jìn)行有效性的檢測。
當(dāng)測量時，所選的氣體模式不合適，即混合組分氣體濃度不合適，不能使探測器產(chǎn)生預(yù)期的動作，則按下補(bǔ)償鍵，這時進(jìn)樣閥再次啟動，向罩體容器內(nèi)追加注入所選濃度模式1/10的氣體，使罩體容器內(nèi)的氣體濃度升高1/10，并啟動混合風(fēng)扇4秒，充分混合氣體。
各種參數(shù)都保存在EEPROM中，氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀啟動時，會從EEPROM中讀出各參數(shù)的值并賦值給變量進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。
然而本發(fā)明的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀在使用一段時間后，為了保持其配氣精度，需要對其進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)需要一臺堆組分氣敏感的紅外氣體分析儀，校準(zhǔn)的方法具體包括如下步驟步驟1，將配氣罩和附送的蓋子連接好，將蓋子上的進(jìn)氣口和出氣口通過氣管和紅外氣體分析儀的進(jìn)氣出氣相連；步驟2，打開紅外分析儀電源和氣泵開關(guān)，使罩體容器內(nèi)的氣體和紅外分析儀形成循環(huán)，經(jīng)過一段時間待儀器穩(wěn)定，調(diào)節(jié)儀器零點(diǎn)；步驟3，開始配氣，按標(biāo)定儀的測量鍵開始配氣，使罩體容器內(nèi)形成一定濃度的混合氣體，待氣體在罩體容器內(nèi)混合均勻后，讀入紅外分析儀顯示的氣體濃度值，和標(biāo)定儀設(shè)定的濃度值比較，如果紅外分析儀顯示的濃度值大于設(shè)定的濃度值，在標(biāo)定儀校準(zhǔn)菜單內(nèi)減小響應(yīng)氣體的系數(shù)，如果所述紅外分析儀顯示的濃度值小于所述設(shè)定的濃度值則增大所述響應(yīng)氣體的系數(shù)，反復(fù)調(diào)整直到所述紅外分析儀顯示的濃度值與所述設(shè)定的濃度值一致；每次配氣完成后，讀入紅外分析儀的濃度值，如果重新配氣，則需要將罩體容器蓋打開，將容器內(nèi)的混合氣放出，直到紅外分析儀到零點(diǎn)為止。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其特征在于，包括一氣瓶，存儲有高壓組分氣體；一氣體穩(wěn)壓閥，通過氣體傳輸管線與所述高壓氣瓶相連；一罩體容器；一高速定量電磁閥，通過氣體傳輸管線與所述氣體穩(wěn)壓閥連接，并傳輸所述組分氣體到所述罩體容器；一微處理器系統(tǒng)，用于控制所述高速定量電磁閥；及一供電模塊，對所述微處理器和高速定量電磁閥供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其特征在于，還包括一壓力檢測模塊和一溫度檢測模塊，分別與所述微處理器系統(tǒng)連接；所述壓力檢測模塊包括一壓力傳感器，設(shè)置于所述氣體穩(wěn)壓閥與高速定量電磁閥之間的氣體傳輸管線內(nèi)；所述溫度檢測模塊包括一溫度傳感器，設(shè)置于所述氣體穩(wěn)壓閥與高速定量電磁閥之間的氣體傳輸管線內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其特征在于，所述微處理器系統(tǒng)包括一高速定量電磁閥驅(qū)動模塊，與所述高速定量電磁閥電連接；及一微處理器，發(fā)送高速定量電磁閥控制參數(shù)到所述高速定量電磁閥驅(qū)動模塊；所述壓力檢測模塊和溫度檢測模塊分別與所述微處理器的A/D轉(zhuǎn)換引腳連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其特征在于，還包括一混合風(fēng)扇，用于攪拌所述罩體容器內(nèi)組分氣體，從所述供電模塊取得電力供應(yīng)；一混合風(fēng)扇驅(qū)動模塊，根據(jù)所述微處理器的指令控制所述混合風(fēng)扇。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其特征在于，還包括一電池電壓檢測模塊，電連接所述供電模塊和所述微處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀，其特征在于，所述罩體容器的底部設(shè)置有一可伸縮的連接桿。
7.一種氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，釋放高壓氣瓶中的組分氣；步驟2，將所述高壓氣瓶釋放的氣體穩(wěn)定在一壓力值后輸出到定量電磁閥；步驟3，微處理器計(jì)算并控制定量電磁閥的開閉次數(shù)；步驟4，定量電磁閥執(zhí)行所述開閉次數(shù)的開關(guān)動作，將所述組分氣輸入到罩體容器中形成檢測氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其特征在于，步驟4之后還包括步驟5，利用設(shè)置于所述罩體容器的混合風(fēng)扇對氣體進(jìn)行攪拌均勻。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其特征在于，所述步驟3具體包括步驟31，微處理器計(jì)算所述定量電磁閥的閥系數(shù)；步驟32，微處理器根據(jù)所述閥系數(shù)、所述檢測氣體所需的濃度、所述罩體容器的體積及被檢測氣體探測器的體積計(jì)算所述定量電磁閥的開閉次數(shù)；步驟33，微處理器根據(jù)所述定量電磁閥的開閉次數(shù)控制所述定量電磁閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其特征在于，所述步驟31具體包括以下步驟步驟311，一壓力檢測模塊檢測所述步驟2中得到的氣體的壓力參數(shù)；步驟312，一溫度檢測模塊檢測所述步驟2中得到的氣體的溫度參數(shù)；步驟313，微處理器根據(jù)所述步驟311和步驟312得到的壓力參數(shù)、溫度參數(shù)，結(jié)合所述組分氣的種類計(jì)算所述定量電磁閥的閥系數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其特征在于，所述步驟1之前還包括步驟7，對所述氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀進(jìn)行校準(zhǔn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀的配氣方法，其特征在于，所述步驟7具體包括步驟71，將所述罩體容器通過進(jìn)氣口和出氣口和紅外氣體分析儀的出氣口和進(jìn)氣口分別相連；步驟72，啟動所述紅外分析儀，使所述罩體容器內(nèi)的氣體和所述紅外分析儀形成循環(huán)，所述紅外分析儀穩(wěn)定后調(diào)節(jié)零點(diǎn)；步驟73，使所述罩體容器內(nèi)形成一定濃度的混合氣體，待所述氣體在所述罩體容器內(nèi)混合均勻后，讀入紅外分析儀顯示的氣體濃度值，和所述氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀設(shè)定的濃度值比較，如果所述紅外分析儀顯示的濃度值大于所述設(shè)定的濃度值，則減小響應(yīng)氣體的系數(shù)，如果所述紅外分析儀顯示的濃度值小于所述設(shè)定的濃度值則增大所述響應(yīng)氣體的系數(shù)，反復(fù)調(diào)整直到所述紅外分析儀顯示的濃度值與所述設(shè)定的濃度值一致。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀及其配氣方法，其中該氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀包括一氣瓶，存儲有高壓組分氣體；一氣體穩(wěn)壓閥，通過氣體傳輸管線與所述高壓氣瓶相連；一罩體容器；一高速定量電磁閥，通過氣體傳輸管線與所述組分氣體穩(wěn)壓閥連接，并傳輸所述組分氣體到所述罩體容器；一微處理器系統(tǒng)，與所述高速定量電磁閥電連接；及一供電模塊，對所述微處理器和高速定量電磁閥供電。本發(fā)明的氣體探測器現(xiàn)場標(biāo)定儀通過控制定量電磁閥開閉的時間和次數(shù)，將一定體積的組分氣注入容器內(nèi)，對氣體報(bào)警器進(jìn)行有效性的檢測。該標(biāo)定儀體積小巧、由電池供電、微型高壓氣瓶提供組分氣，并可適應(yīng)多種組分氣，功耗小、造價(jià)低廉。
文檔編號B01F5/00GK1916599SQ20051008624
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月18日
發(fā)明者尚有軍, 李友民, 龐明俊, 牛軍, 羅崇嵩 申請人:北京均方理化科技研究所, 尚有軍, 李友民, 龐明俊, 牛軍, 羅崇嵩