本发明涉及气体检测技术领域，特别地，涉及一种深海原位气体检测仪用排气装置。
背景技术：
随着人口膨胀、环境恶化、资源枯竭等问题日益严峻，海洋资源的重要性迅速凸显出来。在海洋探索过程中，各种先进的科研检测仪器为资源勘探、环境保护、生物多样性分析等方面提供充分可靠的数据支持。在此过程中，水溶性气体检测无疑是一项重要内容。
相比浅层水，深海环境中的水溶性气体检测较为复杂。传统的检测方法采用水下取样，水上分析的方式，虽然简单经济，但是测得数据的真实可靠性受到极大影响，且存在耗时长，不可实时测量的缺点。目前，行之有效的方法是采用深海原位气体检测，而很多深海原位气体检测仪器会产生废气(包括检测完的气体或新产生的气体)，但是，这些仪器在排气方面存在不足。假如采用直接排气的方式，为克服深海静水压力，则前级增压装置需要将废气增压到与之相当的压力，这将对仪器结构、材料等提出更为苛刻的要求。目前常用的方式为储气回收的方法，如美国的LGR公司的某款深海原位甲烷腔衰荡光谱检测仪。这种方法显然会限制深海原位甲烷连续检测时间，且增加了船只、水下机器人的租赁费用，不适于在需要长期实时检测的情形下布置使用。
针对现有技术中深海静水压力大导致排气困难、增压难度大水下机器人结构复杂的问题，目前尚未有有效的解决方案。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种深海原位气体检测仪用排气装置，能够在深海静水中正常工作，结构简单，对前级增压装置要求低。
基于上述目的，本发明提供的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种深海原位气体检测仪用排气装置。
根据本发明提供的深海原位气体检测仪用排气装置包括气体压缩杆，气体压缩杆一端设置于气体压缩腔外壳中，气体压缩杆可在气体压缩腔外壳的内的气体压缩腔室中平行运动；气体压缩腔外壳上开有废气管道，废气管道通过气体压缩腔外壳连通气体压缩腔室；气体压缩腔外壳还设有传感装置接口，传感装置接口监测并输出气体压缩腔室中的气体压强；气体压缩腔外壳远离气体压缩杆的一端设有支撑板，支撑板外表面覆有排气膜，支撑板、排气膜与气体压缩腔外壳三者通过气密盖密封，且支撑板、排气膜、气体压缩腔外壳与气密盖四者之间通过螺丝固定。
其中，气体压缩杆向气体压缩腔外壳内推动时，气体压缩腔室内的废气浓度持续升高直至达到临界浓度；气体压缩腔外壳承受气体压缩腔室内的气体压强。
并且，废气管道连接至深海原位气体检测仪，废气管道包括电磁阀，废气管道在电磁阀的控制下将深海原位气体检测仪排出的废气导入气体压缩腔室中。
同时，传感装置接口包括压强传感器，传感装置接口监测并输出气体压缩腔室中的气体压强为压强传感器监测气体压缩腔室中的气体压强并通过传感装置接口输出。
同时，排气膜将处于临界浓度的废气从气体压缩腔室；支撑板紧贴排气膜设置并支撑排气膜。
并且，排气膜的材料为聚二甲基硅氧烷，排气膜的厚度和面积取决于静水压力、进气膜厚度与进气膜面积；支撑板的材料为烧结的哈斯特罗伊耐蚀镍合金。
上述气体压缩腔外壳与气体压缩腔室的材料为能承受高压的铝合金或钛合金。
从上面所述可以看出，本发明提供的技术方案通过使用气体压缩杆冲压气体压缩腔外壳中的气体压缩腔室使气体压缩至临界浓度并通过排气膜排出的技术手段，使其能够在深海静水中正常工作，结构简单，对前级增压装置要求低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的深海原位气体检测仪用排气装置的剖面结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进一步进行清楚、完整、详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种深海原位气体检测仪用排气装置。
首先，需要说明的是，本发明所述的深海并不局限于海洋环境。对于任意水域，不限于海洋，包括江河湖泊钻井等，只要其水深超过100米，则其超过100米的部分就符合本发明所述的深海覆盖的领域。
图1示出的是深海原位气体检测仪用排气装置的剖面结构图，如图1所示，根据本发明实施例提供的深海原位气体检测仪用排气装置包括：气体压缩杆1，气体压缩杆1一端设置于气体压缩腔外壳4中，气体压缩杆1可在气体压缩腔外壳4的内的气体压缩腔室7中平行运动；气体压缩腔外壳4上开有废气管道2，废气管道2通过气体压缩腔外壳4连通气体压缩腔室7；气体压缩腔外壳4还设有传感装置接口3，传感装置接口3监测并输出气体压缩腔室7中的气体压强；气体压缩腔外壳4远离气体压缩杆1的一端设有支撑板6，支撑板6外表面覆有排气膜5，支撑板6、排气膜5与气体压缩腔外壳4三者通过气密盖8密封，且支撑板6、排气膜5、气体压缩腔外壳4与气密盖8四者之间通过螺丝9固定。
本发明通过前级气体增压装置将检测后的废气压缩到一定浓度，其浓度值应不小于临界浓度，临界浓度为所处深海环境中的同种气体浓度的两倍；达到临界浓度的气体通过溶解扩散方式，经聚二甲基硅氧烷(PDMS)排气膜5向海水中渗透，达到气体压缩腔室7中的动态平衡。在此过程中，排气膜5的排气速率应当不小于废气管道2的进气速率，保证检查仪器长期稳定工作。
其中，气体压缩杆1向气体压缩腔外壳4内推动时，气体压缩腔室7内的废气浓度持续升高直至达到临界浓度；气体压缩腔外壳4承受气体压缩腔室7内的气体压强。
并且，废气管道2连接至深海原位气体检测仪，废气管道2包括电磁阀，废气管道2在电磁阀的控制下将深海原位气体检测仪排出的废气导入气体压缩腔室7中。
同时，传感装置接口3包括压强传感器，传感装置接口3监测并输出气体压缩腔室7中的气体压强为压强传感器监测气体压缩腔室7中的气体压强并通过传感装置接口3输出。
同时，排气膜5将处于临界浓度的废气从气体压缩腔室7；支撑板6紧贴排气膜5设置并支撑排气膜5。
并且，排气膜5的材料为聚二甲基硅氧烷，排气膜5的厚度和面积取决于静水压力、进气膜厚度与进气膜面积；支撑板6的材料为烧结的哈斯特罗伊耐蚀镍合金。
上述气体压缩腔外壳4与气体压缩腔室7的材料为能承受高压的铝合金或钛合金。
考虑到排气装置采用膜排气技术而非直接排出，我们通过菲克第一定律以及阿伦尼乌斯方程计算出临界浓度，由理想气体状态方程可知，使气体达到临界浓度所需的前级增压比直接加压排出所需增压小1到5个数量级(与海水中该水溶性气体浓度有关)。该排气装置使用的排气膜为PDMS膜，可适用于多种水溶性气体，如甲烷、二氧化碳等，适用性较广。该装置的膜支撑结构为经烧结的哈斯特罗伊耐蚀镍合金薄板，该材料可为排气膜提供支撑，并且具有抗盐性，可满足深海长期使用；烧结产生的空孔通道结构，可满足压缩腔内的气体向排气膜自由传输。
下面根据具体实施例进一步阐述本发明的技术方案。
第一阶段：当深海原位气体检测仪检测完的废气经前级增压装置，在电磁阀控制下，通过废气管道2进入气体压缩腔室7。此时，推动气体压缩杆1，使腔室7内气体压强达到一定值，同时气体体积缩小，此时腔室7内气体浓度增大。通过排气膜5，与海水中气体浓度达到动态平衡。
第二阶段：压缩杆1继续加压，直到腔室7内气体浓度等于临界浓度时，此时腔室7内气体经支撑板6，从排气膜5通过溶解扩散原理排入海水中，其速率与通过膜进气方式的检测仪器进气速率相同，从而达到检测仪器整体系统与深海环境动态平衡，即进气与排气速率相同。
第三阶段：当压缩杆1减压时，排气速率减缓，但仍处于排气状态，直到第一阶段状态中气体的动态平衡状态，等待下一次检测废气通过管道排进腔室7。位于传感器接口3处的压强传感器对腔室7内压强进行监测，并将数据反馈给控制中枢。数据将用来控制电磁阀向废气管道2中排气。当检测废气通过废气管道2再次排进腔室7后，重复执行第二阶段。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过使用气体压缩杆冲压气体压缩腔外壳中的气体压缩腔室使气体压缩至临界浓度并通过排气膜排出的技术手段，使其能够在深海静水中正常工作，结构简单，对前级增压装置要求低。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。