一种气体温度、湿度及VOC浓度调节装置及方法与流程

本发明涉及气体浓度控制领域，特别涉及气度浓度控制装置及方法。

背景技术：

目前现有的相关的调节装置只针对单独的气体浓度调节控制或单独的温湿度调节控制。若要对气体温度、湿度及VOC浓度均进行控制，需要使用两套装置，使得试验台变得繁琐。此外，若对气体的温度、湿度及VOC浓度先后调节，会导致先调节的参数在导出的最终气体中偏离设定要求，导致实验出现偏差。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种在恒温下给气体的加VOC浓度、加湿、除湿装置及方法，在恒温水浴中的气体混合箱上增加VOC浓度和湿度功能，使恒温度气体混合箱改造成温湿度VOC浓度控制箱。

技术方案：

一种气体温度、湿度及VOC浓度调节装置，包括恒温水浴槽、气体混合箱及控制模块；所述气体混合箱设置在所述恒温水浴槽内；在所述恒温水浴槽内设有加热器；在所述气体混合箱内设有湿度传感器、温度传感器以及VOC浓度传感器；在所述气体混合箱上设有进气孔、加湿循环孔、VOC浓度循环孔以及输出混合后气体的导出管；所述进气孔连接除湿装置，所述加湿循环孔连接加湿装置，所述VOC浓度循环孔连接加VOC装置；所述除湿装置通过气泵与导入管连接；

所述湿度传感器、温度传感器以及VOC浓度传感器分别连接监控计算机，并将其测量值发送至所述监控计算机；

所述控制模块分别与所述加湿装置、除湿装置、加热器及加VOC装置连接；所述监控计算机与所述控制模块连接；根据接收到的测量值与其内部的设定值比较，得到控制信号，并输出至所述控制模块，控制所述除湿装置、加湿装置加热器及加VOC装置进行加湿、除湿、加热或加VOC工作。

所述除湿装置包括冷凝空气中水蒸气的制冷设备和冷凝空间；所述冷凝空间设有与气泵连接的烧瓶。

所述烧瓶为两个。

所述加湿装置包括气泵和洗气瓶；所述加湿装置的洗气瓶置于所述恒温水浴槽（5）中。

所述加VOC装置包括气泵和洗气瓶；所述加VOC装置的洗气瓶置于所述恒温水浴槽中。

一种气体温度、湿度及VOC浓度调节方法，包括步骤：

步骤1：湿度传感器、温度传感器以及VOC浓度传感器分别采集气体混合箱内气体的温度、湿度以及VOC浓度并通过控制模块转化为温度、湿度和VOC浓度的测量值，并传输至监控计算机；

步骤2：监控计算机将接收到的测量值与其内的设定值的运算对比，判断是否需要加湿、除湿、加热或者加VOC，并根据判断结果输出控制信号；

步骤3：控制模块根据监控计算机输出的控制信号，控制加湿装置、除湿装置、加热器和加VOC装置进行加湿、除湿、加热或加VOC工作。

所述监控计算机接收到的测量值超过其内设置的上下限时，输出控制信号，通过控制模块控制起停加湿过程、除湿过程和增加VOC浓度过程。

有益效果：本发明的气体温度、湿度及VOC浓度控制装置以及方法可根据具体实验参数进行控制模式以及控制参数的配置，控制精度高，可靠性、可重复性和稳定性好。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的气体温度、湿度和VOC浓度调节系统图。

图2示出了本发明的气体温度、湿度和VOC浓度调节系统示意图。

图3示出了本发明的气体温度、湿度和VOC浓度调节控制流程图。

上述附图的附图标记如下：

1、导入管，2、除湿装置，3、加湿装置，4、加VOC装置，5、恒温水浴槽，6、气体混合箱，7、导出管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

图 1 示出了本发明的系统示意图。其中，本发明的气体调节装置包括：导入管1、除湿装置2、加湿装置3、加VOC装置4、恒温水浴槽5、气体混合箱6和导出管7。

导入管1与气泵入口相连；气泵的出口与除湿装置2的入口相连；除湿装置2的的出口与气体混合箱6的相连；加湿装置3和加VOC装置4分别与气体混合箱6相连，形成局部循环。气体混合箱6与导出管7连接将混合后的气体输出。

除湿装置2包括冷凝空间和制冷设备，通过导入管进入的空气进入冷凝空间中的烧瓶，通过制冷设备的冷却，使空气中的水蒸气冷凝，冷凝水留在冷凝空间中的烧瓶中，从而达到除湿的目的。通过两个烧瓶可使空气中的水蒸气充分冷凝，提高除湿效果。制冷设备由蒸发器，压缩机、毛细管和冷凝器等组成。其中蒸发器置于冷凝空间内，压缩机、毛细管和冷凝器等均置于冷凝空间外。

加湿装置3包括气泵和洗气瓶，气泵启动，气体通过装有水的洗气瓶，从而增加气体中水蒸气的含量，起到加湿作用。加湿装置3和气体混合箱6通过气管连接，形成一个局部的闭合气体回路。加湿装置3的洗气瓶置于恒温水浴槽5中，使气体温度保持在一定范围内。

加VOC装置4包括气泵和洗气瓶，气泵启动，气体通过装有VOC溶液的洗气瓶，从而增加气体中VOC的含量，起到增加气体中VOC浓度的作用。加VOC装置4和气体混合箱6通过气管连接，形成一个局部的闭合气体回路。加VOC装置4的洗气瓶同样置于恒温水浴槽5中。

恒温水浴槽5包括加热器和循环水泵，通过加热器的启停使水槽里的水保持设定的温度，循环水泵让水槽内水运动起来，使温度均匀分布。同时当与外界水源相接时，可方便更换水槽内的水。

气体混合箱6上设有8个孔，包含3对共6个进出气孔以及2个传感器孔。6个进出气孔分别为进气孔，出气口，VOC浓度循环孔和加湿循环孔。气体在气体混合箱内混合缓冲，使控制更为精准。

图2示出了控制部分系统示意图，包括监控计算机和控制模块，控制模块一方面与传感器相接，将传感器读到的数据转换成计算机语言传递给监控计算机，如温度、湿度、VOC浓度，另一方面接收监控计算机通过串口通讯的用户各种操作指令如加热输出、加湿输出、除湿输出，加VOC输出等。控制模块分别与监控计算机、温度传感器、湿度传感器、VOC浓度传感器、加热器，加VOC装置4、加湿装置3和除湿装置2电连接。

湿度传感器、温度传感器和VOC浓度传感器都设置在气体混合箱6内，通过气体混合箱6上的2个传感器孔放入，传感器孔的铜接头和气动快速接头将导线引出并密封。湿度传感器、温度传感器和VOC浓度传感器均与控制模块电连接。

其中，监控计算机采用图形化的方式，显示温度、湿度和VOC浓度曲线并将各种操作通过串口通讯通知控制模块，并接收控制模块返回的各种参数。

本发明的采用上述系统进行湿度控制的方法，包括以下步骤：

温度传感器、湿度传感器和VOC浓度传感器分别采集气体混合箱内气体的温度、湿度以及VOC浓度，控制模块采集温度传感器、湿度传感器和VOC浓度传感器输出信号，通过控制模块将采集的湿度传感器、温度传感器和VOC浓度传感器的输出信号转换为湿度、温度和VOC浓度的测量值；

控制模块通过usb接口与监控计算机连接，进行通讯。监控计算机从控制模块获取湿度、温度和VOC浓度的测量值，计算机通过测量值与其内的设定值的运算对比，判断是否需要加湿、除湿、加热或者加VOC，根据判断结果输出控制信号；控制模块根据监控计算机输出的控制信号，控制加湿装置、除湿装置、加热器和加VOC装置进行加湿、除湿、加热或加VOC工作。同时历史数据在计算机上进行存储，当测控的参数超过设置的上下限时，控制模块输出进行相应的起停加热过程、加湿过程、除湿过程和增加VOC浓度过程，起停加热过程包括：当控制输出开启加热信号后，开启加热器，当控制输出关闭加热信号后，关闭加热器；气体温度、湿度和VOC浓度调节控制流程如图3所示。

加热输出时，开启加热器；加湿输出时，加湿装置的气泵开始工作，使气体混合箱内的气体流过装有水的洗气瓶增加其水蒸气含量，再流回气体混合部分；除湿输出时，开启制冷设备，对导入的空气进行冷却除湿，冷凝水留在冷凝空间； 加VOC浓度输出，加VOC装置的气泵开始工作，使气体混合箱内的气体流过装有VOC溶液的洗气瓶增加其VOC浓度，再流回气体混合箱，当控制输出关闭加VOC浓度信号后，加VOC装置的气泵停止工作；

控制模块将采集的数据和各部分装置的工作状态上传至监控计算机，进行实时显示和历史数据存储。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。