专利名称：气体流量计、基于离子迁移的便携式检测设备、气体流量测量方法
技术领域：
本发明涉及气体流量测量领域，尤其涉及一种气体流量计、一种使用该气体流量计的基于离子迁移的便携式检测设备以及一种气体流量测量方法。
背景技术：
离子迁移技术是一种快速、灵敏、便携的现场检测技术。该技术已开始应用于军事与安检机构，可以检测化学毒剂、爆炸物品、毒品等。基于离子迁移的这类检测设备在正常工作时，需要有稳定可靠的气流作为载体将检测样品带入检测设备内部(这种气流称作载气)，进而进行分析和检测。因此，检测设备能够正常检测的关键在于有稳定的气流。在实际使用的过程中，经常由于载气带入一些杂质导致气路堵塞，或由于使用过程中载气对气管的腐蚀导致气管漏气，使检测设备不能达到预期的检测目的。目前，在基于离子迁移的便携式检测设备中，存在空间、气体的特性(载气通常含有有机气体成分)、最大气体流量等因素的限制。而现有的流量传感器一般体积较大，并且不能对有机气体进行测量。以上的限制造成目前基于离子迁移的便携式检测设备中对载气气流流量没有进行实时监控，或简单的接入浮子流量计依靠用户人为判断来确定流量是否正常。这样增加了检测设备使用过程中的不确定因素，或者增加了用户的工作量。
发明内容
考虑上述问题提出本发明。根据本发明的一个方面，提出了一种气体流量计，包括结构体，结构体的内部形成供气体流过的气流通道；起振簧片，所述起振簧片的固有频率恒定并且所述起振簧片固定在气流通道内以随着气流的通过而产生振动；声音传感器，所述声音传感器在临近起振簧片的位置设置在结构体的外壁上，且所述声音传感器感测由所述振动产生的声音振幅； 和处理单元，所述处理单元基于来自声音传感器的所述声音振幅获得气流的对应流量。有利地，所述处理单元在气体流量超出流量范围时发出警报。有利地，所述起振簧片由耐腐蚀的材料制成。有利地，所述起振簧片的起振部分的延伸方向大致与气流的流动方向垂直。有利地，所述结构体的流动通道内设置有孔板，所述孔板垂直于气流的流动方向布置，且气流仅流动通过设置在孔板上的一个开口，所述起振簧片的起振部分与所述开口间隔开地延伸过所述开口。有利地，所述处理单元包括AD转换器和微处理器，所述AD转换器将来自声音传感器的信号进行AD转换后，将数据传送给微处理器，所述微处理器对传送的数据进行处理以获得气体的对应流量。有利地，所述微处理器对传送的数据进行插值、平滑、降噪处理中的至少一个。根据本发明的再一方面，提供了一种基于离子迁移的便携式检测设备，该检测设备包括便携式离子迁移谱仪和上述的气体流量计，其中所述便携式离子迁移谱仪包括提供载气的载气管道，所述载气用于将检测样品带入到便携式离子迁移谱仪内；且所述结构体为所述载气管道的一个管段，所述气体为载气。根据本发明的又一方面，提供了一种气体流量测量方法，所述方法包括以下步骤 在供气体流过的气体通道内部设置起振簧片，所述起振簧片的固有频率恒定并且所述起振簧片随着气流的通过而产生振动；在气体通道的外壁上临近起振簧片的位置设置声音传感器，所述声音传感器感测由所述振动产生的声音振幅；和基于来自所述声音传感器的声音振幅获得气流的对应流量。进一步地，上述基于来自所述声音传感器的信号获得气流的对应流量的步骤包括将来自声音传感器的信号进行AD转换；和对AD转换后获得的数据进行插值、平滑、降噪处理中的至少一个后获得气流的对应流量。
通过参照附图详细描述本发明的实施例，本发明将变得更加清楚，其中图1是根据本发明的一个实施例的气体流量计的结构示意图；图2是根据本发明一个实施例的气体流量计的立体示意图；和图3是图2中的气体流量计的结构体剖开之后的三维示意图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。如附图1-图3中所示，本发明公开了一种气体流量计100，该气体流量计100包括结构体1，结构体1的内部形成供气体流过的气流通道2 ；起振簧片3，起振簧片3的固有频率恒定并且起振簧片3固定在气流通道2内以随着气流的通过而产生振动；声音传感器4，声音传感器4在临近起振簧片3的位置设置在结构体1的外壁上，且声音传感器4感测由所述振动产生的声音振幅；和处理单元5，处理单元5基于来自声音传感器4的所述声音振幅获得气流的对应流量。因为起振簧片3的固有频率恒定，当不同流量的气流通过起振簧片3时，由于起振簧片3的振幅不同，对应到固有频率上的声音振幅也不同，而声音振幅与气体流量的大小存在对应关系，即，通过起振簧片3的气体的流量大，则相应的声音振幅大，通过起振簧片3 的气体的流量小，则相应的声音振幅小。如果允许通过的气体流量的最大值与最小值分别为Lmax和Lmin，则对应于起振簧片 3的固有频率的对应最大和最小声音振幅分别为Amax和Amin。由于起振簧片3的固有频率恒定，通过频率幅值识别算法可以识别出起振簧片3在固有频率上的声音振幅A。，当然，基于该声音振幅A。也就确定了对应的气体流量L。。若A。处于Amin和Amax之间，或L。处于Lmax和 Lfflin之间，则表明气体流量处于正常的工作流量，否则发出报警信号。
另外，因为在本发明中，声音传感器4在临近起振簧片3的位置设置在结构体1的外壁上，所以，可以避免有腐蚀性的有机气体对于声音传感器等测量仪器的影响。更有利地，起振簧片3可以由耐腐蚀的材料制成。为了更有效地检测气体的流量，起振簧片3的起振部分6的延伸方向大致与气流的流动方向垂直。如图2和图3中所示，结构体1的流动通道2内设置有孔板7，孔板7垂直于气流的流动方向布置，且气流仅流动通过设置在孔板上的一个开口 8，起振簧片3的起振部分6 与开口 8间隔开地延伸过开口 8。这样，即使在小流量情况下，也可以对起振部分6产生必要的振幅。在设置有孔板7的情况下，起振簧片3可以优选地一体固定在孔板7上。如图1中所示，处理单元5包括AD转换器9和微处理器10，AD转换器9将来自声音传感器4的信号进行AD转换后，将数据传送给微处理器10，微处理器10对传送的数据进行处理以获得气体的对应流量。有利地，微处理器对传送的数据进行插值、平滑、降噪处理中的至少一个。例如，在存在环境噪声的情况下，可以采用降噪处理。本发明还涉及一种基于离子迁移的便携式检测设备，该检测设备包括便携式离子迁移谱仪，所述便携式离子迁移谱仪包括提供载气的载气管道，所述载气用于将检测样品带入到便携式离子迁移谱仪内；和前述气体流量计100，其中结构体1为所述载气管道的一个管段，所述气体为载气。使用上述气体流量计100的基于离子迁移的便携式检测设备，能够实时监测载气的气流流量是否在正常值范围，可以排除检测设备工作过程中环境噪声及电磁对流量测量的干扰，并且还可以避免有机气体对测量设备的影响。换言之，将上述气体流量计100应用到基于离子迁移的便携式检测设备，可以保证仪器处于正常的工作状态。例如，气体流量计 100可以监测载气流量是否处于正常工作值，当载气流量由于某种原因过高或过低时可以产生报警信号提醒用户采取措施，从而保证仪器的正常运行。本发明还涉及一种气体流量测量方法，包括以下步骤在供气体流过的气体通道内部设置起振簧片，起振簧片的固有频率恒定并且起振簧片随着气流的通过而产生振动； 在气体通道的外壁上临近起振簧片的位置设置声音传感器，声音传感器感测由所述振动产生的声音振幅；和基于来自所述声音传感器的信号获得气流的对应流量。有利地，基于来自所述声音传感器的声音振幅获得气流的对应流量的步骤可以包括将来自声音传感器的信号进行AD转换；对AD转换后获得的数据进行插值、平滑、降噪处理中的至少一个后获得气流的对应流量。已经参照示范性实施例描述了本发明。不过，显而易见，本领域技术人员在上述描述的教导下可明显得出多种可选择的变型和改变。因而，本发明包含落入所附权利要求的精神和范围之内的所有可选择的变型和改变。
权利要求
1.一种气体流量计，包括结构体，结构体的内部形成供气体流过的气流通道；起振簧片，所述起振簧片的固有频率恒定并且所述起振簧片固定在气流通道内以随着气流的通过而产生振动；声音传感器，所述声音传感器在临近起振簧片的位置设置在结构体的外壁上，且所述声音传感器感测由所述振动产生的声音振幅；和处理单元，所述处理单元基于来自声音传感器的所述声音振幅获得气流的对应流量。
2.根据权利要求1所述的气体流量计，其中所述处理单元在气体流量超出流量范围时发出警报。
3.根据权利要求1所述的气体流量计，其中 所述起振簧片由耐腐蚀的材料制成。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的气体流量计，其中所述起振簧片的起振部分的延伸方向大致与气流的流动方向垂直。
5.根据权利要求4所述的气体流量计，其中所述结构体的流动通道内设置有孔板，所述孔板垂直于气流的流动方向布置，且气流仅流动通过设置在孔板上的一个开口，所述起振簧片的起振部分与所述开口间隔开地延伸过所述开口。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的气体流量计，其中所述处理单元包括AD转换器和微处理器，所述AD转换器将来自声音传感器的信号进行AD转换后，将数据传送给微处理器，所述微处理器对传送的数据进行处理以获得气体的对应流量。
7.根据权利要求6所述的气体流量计，其中所述微处理器对传送的数据进行插值、平滑、降噪处理中的至少一个。
8.一种基于离子迁移的便携式检测设备，包括便携式离子迁移谱仪，所述便携式离子迁移谱仪包括提供载气的载气管道，所述载气用于将检测样品带入到便携式离子迁移谱仪内；和根据权利要求1-7中任一项所述的气体流量计，其中所述结构体为所述载气管道的一个管段，所述气体为载气。
9.一种气体流量测量方法，包括以下步骤在供气体流过的气体通道内部设置起振簧片，所述起振簧片的固有频率恒定并且所述起振簧片随着气流的通过而产生振动；在气体通道的外壁上临近起振簧片的位置设置声音传感器，所述声音传感器感测由所述振动产生的声音振幅；和基于来自所述声音传感器的声音振幅获得气流的对应流量。
10.根据权利要求9所述的方法，其中基于来自所述声音传感器的信号获得气流的对应流量的步骤包括 将来自声音传感器的信号进行AD转换；对AD转换后获得的数据进行插值、平滑、降噪处理中的至少一个后获得气流的对应流量。
全文摘要
本发明公开了一种气体流量计，包括结构体，结构体的内部形成供气体流过的气流通道；起振簧片，所述起振簧片的固有频率恒定并且所述起振簧片固定在气流通道内以随着气流的通过而产生振动；声音传感器，所述声音传感器在临近起振簧片的位置设置在结构体的外壁上，且所述声音传感器感测由所述振动产生的声音振幅；和处理单元，所述处理单元基于来自声音传感器的声音振幅获得气流的对应流量。本发明还涉及一种基于离子迁移的便携式检测设备，该检测设备包括便携式离子迁移谱仪，其包括提供载气的载气管道，所述载气用于将检测样品带入到便携式离子迁移谱仪内；和上述气体流量计。本发明还提供了一种气体流量测量方法。
文档编号G01N27/64GK102374880SQ20101025420
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者张阳天, 焦鹏, 王耀昕 申请人:同方威视技术股份有限公司