一种气体分段测量装置及系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于气体浓度测量技术领域，具体涉及一种气体分段测量装置及系统。


背景技术：

[0002]
由于现有的气体传感器的测量范围通常较窄，而用户可能需要在更加广阔的范围内进行气体浓度测量。在现有技术上，部分传感器被超范围使用，这就缩短了传感器的使用寿命，同时降低了测量精度。例如从1ppm到25％的氧气浓度测量，通常采用燃料电池或者氧化锆类传感器，但是这些传感器均不能满足1ppm到25％范围内的精度要求，在某些范围内仅仅能提供显示趋势的观察，无法保证测量精度，而且会快速缩短传感器的使用寿命。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型目的在于提供一种气体分段测量装置及系统，解决了现有气体测量精度不足的问题。
[0004]
本实用新型所采用的技术方案为：
[0005]
一种气体分段测量装置，气体分段测量装置包括传感器；
[0006]
气体分段测量装置还包括座体、位于座体上的腔体和用于封闭腔体的封隔装置，腔体有若干个，且每一个腔体内对应设置一个传感器，座体上还设有气路控制结构。
[0007]
本气体测量装置通过传感器模组的使用，设定不同的工作模式，保证了气体浓度测量的精度，降低了对测量设备数量的要求，节约了经济成本；通过工作模式的设定，还使得多个传感器交替工作，增加了单个传感器的使用寿命。
[0008]
优选地，气路控制结构包括与座体相连的阀体、可拆卸设置在阀体上的关断阀和位于阀体内的气体流动管路；
[0009]
气体流动管路包括相互连通的进气管路和出气管路，进气管路与外界连通，出气管路与腔体连通，进气管路和出气管路之间通过关断阀相连。
[0010]
优选地，进气管路包括依次连通的进气槽、第一通路和第二通路，进气槽连通外界，第一通路上设有气阻结构，第二通路与关断阀相连。
[0011]
优选地，出气管路包括依次连通的第三通路和第四通路，第三通路与关断阀相连，第四通路分别与腔体和第三通路连通。
[0012]
优选地，气体流动管路还包括辅助管路，辅助管路包括依次连通的封堵槽和第五通路，封堵槽与外界连通，且封堵槽上可拆卸设置有封堵块，第五通路与第四通路连通。
[0013]
优选地，封隔装置包括盖板、密封结构和至少一个旋钮，盖板固定在座体上；
[0014]
腔体的一端通过密封结构封闭，腔体的另一端通过旋钮封闭。
[0015]
优选地，座体上还设有与腔体相连通的密封腔，密封结构设置在密封腔内，盖板遮挡密封腔；
[0016]
密封结构包括位于密封腔上的螺纹和与螺纹相匹配的压环，压环与传感器相连；
[0017]
旋钮与腔体可拆卸连接，且旋钮与腔体一一对应。
[0018]
优选地，传感器包括传感器本体和设置在腔体上的信号采集板，传感器本体上设有环形金属层；
[0019]
座体上还设有接线口，信号采集板上设有与环形金属层相匹配的探针，探针一端通过环形金属层与传感器本体电连接，探针另一端与接线口电连接。
[0020]
一种气体分段测量系统，包括气体分段测量装置；
[0021]
气体分段测量系统还包括信号传输模块和控制模块，信号传输模块接收来自气体分段测量装置的信号并传递至控制模块，控制模块控制气体分段测量装置中关断阀的开闭。
[0022]
控制模块通过切换工作模式的方式来选择性地打开一个或者多个关断阀，关闭另一些关断阀。被打开的关断阀所对应的传感器处于测量状态，被关闭的关断阀所对应的传感器处于非测量状态。
[0023]
本实用新型的有益效果为：
[0024]
一种气体分段测量装置既能够保证宽范围的精度要求，又减少所使用的设备台数，且保证本气体分段测量装置的使用寿命，减少设备更换的频率，降低更换和维护的成本；且设有易于拆卸的旋钮，便于更换传感器。
[0025]
一种气体分段测量系统对气体分段测量装置的工作过程进行控制，实现了自动化操作，减少了人力投入；同时通过控制模块实现了对气体分段测量装置工作模式的切换，针对不同的测量区间采用不同的测量模式，有利于提高气体浓度测量的精度。
附图说明
[0026]
为了更清楚地说明本公开实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0027]
图1是一种气体分段测量装置的结构示意图。
[0028]
图2是取出盖板后，一种气体分段测量装置的结构示意图。
[0029]
图3是一种气体分段测量装置的俯视结构示意图。
[0030]
图4是一种气体分段测量装置的侧视结构示意图。
[0031]
图5是a处的局部放大结构示意图。
[0032]
图6是b处的局部放大结构示意图。
[0033]
图7是一种气体分段测量系统的结构框图。
[0034]
图中：1-座体；11-腔体；12-接线口；13-密封腔；2-封隔装置；21-盖板；22-旋钮；23-密封结构；231-压环；232-密封圈；3-气路控制结构；31-阀体；32-气体流动管路；33-关断阀；321-进气管路；321a-进气槽；321b-第一通路；321c-第二通路；321d-气阻结构；322-出气管路；322a-第三通路；322b-第四通路；323-辅助管路；323a-封堵槽；323b-第五通路；4-传感器；41-传感器本体；42-信号采集板；421-探针。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。
[0036]
实施例1：
[0037]
如图1至图7所示，本实施例的一种气体分段测量装置，气体分段测量装置包括传感器4；
[0038]
气体分段测量装置还包括座体1、位于座体1上的腔体11和用于封闭腔体11的封隔装置2，腔体11有若干个，且每一个腔体11内对应设置一个传感器4，座体1上还设有气路控制结构3。
[0039]
由于现有的气体传感器的测量范围通常较窄，而用户可能需要在更加广阔的范围内进行气体浓度测量。在现有技术上，部分传感器被超范围使用，这就缩短了传感器的使用寿命，同时降低了测量精度。
[0040]
为了克服现有的气体传感器所存在的缺陷，设计了本气体分段测量装置，通过本气体分段测量装置的使用，既能够保证宽范围的测量精度要求，又减少所使用的设备台数，且保证本气体分段测量装置的使用寿命，减少设备更换的频率，降低更换和维护的成本。
[0041]
具体地，本气体分段测量装置使用到多个传感器4用于气体浓度的测量，每个传感器4对应一个区段的气体浓度的测量，对于多个传感器4的组合可以将其称之为传感器模组。
[0042]
现在结合本气体分段测量装置的具体结构对气体的测量过程进行说明，具体而言，当需要使用到本气体分段测量装置对气体进行测量，将传感器模组放置到座体1内，开启本气体分段测量装置并使传感器模组处于开机状态，进而将样品气通入座体1；由控制模块启动初始模式以打开气路控制结构3中的一个或者多个关断阀33，使得样品气流动至与开机状态相对应的传感器4处，由开机状态对应的传感器4测量气体浓度所在的范围，再根据气体浓度所在的测量区间和变化趋势选择对应的工作模式并实时测量样品气的浓度。
[0043]
下面结合本气体分段测量装置的各个组成部分的具体结构对气体测量的过程进行详细说明。
[0044]
在本公开提供的具体实施方式中，气路控制结构3可以构造为任意合适的结构。作为一种选择，气路控制结构3包括与座体1相连的阀体31、可拆卸设置在阀体31上的关断阀33和位于阀体31内的气体流动管路32；
[0045]
气体流动管路32包括相互连通的进气管路321和出气管路322，进气管路321与外界连通，出气管路322与腔体11连通，进气管路321和出气管路322之间通过关断阀33相连。
[0046]
现在结合气路控制结构3的具体结构对气体进入座体1内的过程进行说明，其中，阀体31与座体1相连并为关断阀33和气体流动管路32提供了安装的位置，实现了对气体流动至座体1内的控制，具体而言，气体流动管路32为气体的流动提供了通道，它起到了气管的作用，且气体流动管路32通过自身结构的设计保证了对气体流动顺畅性的监测和对气体流动不畅的及时补救。而关断阀33则起到了开关的作用，关断阀33控制了气体能否进入座体1内，同时在设置了多个腔体11和对应腔体11内的传感器4时，关断阀33还控制了气体进入和流出具体某一个腔体11内。
[0047]
通过气路控制结构3的设置，既保证了气体能够进入座体1内，又实现了对气体流动具体方向的控制，结合多个传感器4的设置，为气体的测量提供了多种工作模式，通过不
同的测量范围对应不同的工作模式，有效提高了测量的精度。
[0048]
下面对气路控制结构3的各个组成部分的具体结构进行说明。
[0049]
具体地，作为一种选择，进气管路321包括依次连通的进气槽321a、第一通路321b和第二通路321c，进气槽321a连通外界，第一通路321b上设有气阻结构321d，第二通路321c与关断阀33相连。
[0050]
现在结合进气管路321的具体结构对进气过程进行说明，其中，进气管路321是气体流动管路32的前半部分，起到了引导气体进入关断阀33内的作用，同时通过气阻结构321d的设置对进气管路321内气体的流动性进行监测。
[0051]
具体来说，进气槽321a用于设置进气接头，便于连接外部气管；第一通路321b上设置了气阻结构321d，气阻结构321d就是两段较大直径的管道之间起到连接作用的直径较小的管道，气体在通过气阻结构321d时，气阻结构321d两侧将会产生明显的压力差，配合设置在在气阻结构321d两侧的压差测量传感器分别测量气阻结构321d两侧的压力，进而得到气阻结构321d两侧压力差的值，通过压力差的测量在判断进气管路321是否堵塞的基础上，还可以计算气体的流量，进而为气体宽范围的测量提供辅助数据，有利于纠正传感器模组的测量误差，进而为气体宽范围的测量提供气体流量数据。
[0052]
具体地，作为一种选择，出气管路322包括依次连通的第三通路322a和第四通路322b，第三通路322a与关断阀33相连，第四通路322b分别与腔体11和第三通路322a连通。
[0053]
现在结合出气管路322的具体结构对进气过程进行说明，其中，出气管路322是气体流动管路32的后半部分，起到了引导气体进入腔体11内的作用。具体来说，通过出气管路322的引导进入腔体11内，进而被腔体11内的传感器4测量。
[0054]
具体地，作为一种选择，气体流动管路32还包括辅助管路323，辅助管路323包括依次连通的封堵槽323a和第五通路323b，封堵槽323a与外界连通，且封堵槽323a上可拆卸设置有封堵块，第五通路323b与第四通路322b连通。
[0055]
现在对气体流动管路32的结构进行补充，对气体流动管路32对气体流动不畅的及时补救的功能进行补充，其中，辅助管路323是气体流动管路32中的额外通道，辅助管路323与出气管路322连通，即出气管路322距离腔体11较近，在气体流动管路32发生堵塞现象时，辅助管路323打开进而向腔体11内输送气体。
[0056]
一般情况下，气体流动管路32保持流动时，辅助管路323在封堵块的封堵作用下保持关闭；同时，封堵槽323a的直径也大于第五通路323b的直径，其作用与进气槽321a和第一通路321b的关系相同，在此就不再赘述。
[0057]
在本公开提供的具体实施方式中，气体分段测量装置可以构造为任意合适的结构。作为一种选择，封闭装置封隔装置2包括盖板21、密封结构和至少一个旋钮22，盖板21固定在座体1上；
[0058]
腔体11的一端通过密封结构23封闭，腔体11的另一端通过旋钮22封闭。
[0059]
座体1上还设有与腔体11相连通的密封腔13，密封结构23设置在密封腔13内，盖板21遮挡密封腔13；
[0060]
密封结构包括位于密封腔13上的螺纹和与螺纹相匹配的压环231，压环231与传感器4相连；
[0061]
旋钮22与腔体11可拆卸连接，且旋钮22与腔体11一一对应。
[0062]
现在对本气体分段测量装置的结构进行补充，其中，腔体11和密封腔13是上下贯通设置在座体1内，在气体浓度的测量过程中，被测量的气体仅通过气路控制结构3进入和流出腔体11，即需要将腔体11封闭，保证测量结果的同时避免了传感器4的掉落。
[0063]
具体而言，通过信号采集板42的设置封闭了腔体11的一端，腔体11的另一端设置了旋钮22，旋钮22与信号采集板42相对设置进而封闭腔体11的两端。
[0064]
具体地，对旋钮22的结构进行补充，旋钮22的一端设置了与腔体11可拆卸相连的连接结构，如螺纹连接、螺栓连接、法兰连接、销连接、键连接等可拆卸连接方式，同时连接结构还起到了顶起传感器4的作用；旋钮22的另一端设置了条形凸台，条形凸台的设置方便了旋钮22的取下。
[0065]
现在对密封结构23进行说明，如图5所示，对于密封腔13而言，密封腔13实际上为与腔体11连通的通孔，为了将传感器4长时间放置在腔体11内进而封闭了腔体11和密封腔13的连接处。同时，密封腔13的下端设有凸台，凸台分隔密封腔13和腔体11，且凸台上设置了密封槽，密封槽内放置了密封圈232，压环231和信号采集板42由上至下依次设置在密封圈232的上方。
[0066]
在本公开提供的具体实施方式中，传感器4可以构造为任意合适的结构。作为一种选择，传感器4包括传感器本体41、设置在腔体11上的信号采集板42和与信号采集板42相连的环形金属层；
[0067]
座体1上还设有接线口12，信号采集板42上设有与环形金属层相匹配的探针421，探针421一端通过环形金属层与传感器本体41电连接，探针421另一端与接线口12电连接。
[0068]
现在结合传感器4的具体结构对传感器4的作用进行说明，其中，传感器4对气体的浓度进行测量并将气体浓度转换为电信号，具体来说，传感器本体41起到测量的作用，信号采集板42接收来自传感器本体41的信号并将信号传出。环形金属层的作用，参见申请号为201720108377.8，申请名称为一种有环形接口的电化学传感器4的申请。
[0069]
具体地，信号采集板42与腔体11的连接方式已经在对密封结构23进行说明时进行了解释，在此就不再赘述。
[0070]
实施例2：
[0071]
本实施例在实施例1的基础上对气体分段测量装置的结构进行说明，即给出一种实际可行的方案。
[0072]
如图1-图6所示，座体1上设有两个腔体11，一个腔体11内放置高程传感器，另一个腔体11内放置低程传感器；座体1的一个侧面上连有阀体31，阀体31的上方设置了多个关断阀33，阀体31内设置了气路控制结构3。
[0073]
具体地，由于有两个腔体11，故气路控制结构3包括四个相互独立的气体流动管路32，每两个气体流动管路32对应一个腔体11并为这个腔体11提供进气及出气通道。
[0074]
鉴于四个气体流动管路32的结构均是相同的，只是布置在阀体31的不同位置上，故以其中一个气体流动管路32为例来说明气体流动管路32的具体结构，对于进气管路321，进气槽321a设置在阀体31的端面上，第一通路321b是与进气槽321a连通的直孔，且第一通路321b平行于阀体31的长度方向；第二通路321c是与第一通路321b连通的直孔，且第二通路321c垂直于第一通路321b。
[0075]
对于四个气体流动管路32，两个进气槽321a相对设置。第一通路321b是设置在进
气槽321a之间的若干条平行通路，增加了进气口的面积，有利于提高气体流动的效率，同时防止单一孔道被堵塞后导致气体通路整体堵塞。
[0076]
对于出气管路322，第三通路322a是平行于第二通路321c设置的直孔，且第三通路322a和第二通路321c设置在阀体31的宽度方向上；第四通路322b是连接第三通路322a和腔体11的直孔，第四通路322b与第一通路321b位于阀体31的不同高度上，故二者不交错。
[0077]
对于辅助管路323，封堵槽323a设置在阀体31的端面上，且封堵槽323a与进气槽321a位于阀体31的不同端面上；第五通路323b是与第四通路322b连通的直孔，即第五通路323b和第四通路322b位于同一水平面上。
[0078]
具体地，腔体11远离旋钮22的一端设有信号采集板42用于封闭腔体11，腔体11的下端设有用于封闭腔体11的旋钮22，一个旋钮22对应一个腔体11。信号采集板42与旋钮22上端相互配合进而将传感器4固定在腔体11内。
[0079]
同时，第四通路322b的出口位于旋钮22的上端，避免了旋钮22封堵第四通路322b，保证气体能够流动至腔体11内。
[0080]
通过这样的设计达到了成本低廉，制造简单的效果，为其大范围的推广应用，奠定了坚实的基础。
[0081]
实施例3：
[0082]
本实施例在实施例1的基础上，介绍一种使用实施例1中气体分段测量装置的进行气体宽范围进行测量的气体分段测量系统。
[0083]
如图1至图7所示，本实施例的一种气体分段测量系统，包括气体分段测量装置；
[0084]
气体分段测量系统还包括信号传输模块和控制模块，信号传输模块接收来自气体分段测量装置的信号并传递至控制模块，控制模块控制气体分段测量装置中关断阀33的开闭。
[0085]
本气体分段测量系统在实施例1的基础上，对气体测量的过程进行了补充，其中，气体分段测量装置用于对气体浓度进行测量，信号传输模块起到信号传递的作用，具体来说，信号传输模块所传递的信号有两种，即通过气体分段测量装置对气体浓度的初步测量的结果来选择气体分段测量装置的工作模式，以及在气体浓度测量过程中气体分段测量装置的测量结果。
[0086]
控制模块则在信号传输模块所传递的信号的基础上，对气体分段测量装置的工作进行控制，一是对气体分段测量装置工作模式的选择，即气体浓度处于不同的测量区间时，控制模块控制对应的传感器4用于测量，具体来说是控制与传感器4对应的关断阀33处于打开状态，而其余传感器4的关断阀33处于关闭状态，进而使得气体通过气路控制结构3进入到对应的腔体11内并被腔体11内的传感器4所测量；二是监测气体浓度的变化，及时更换用于测量的传感器4，具体来说就是控制关断阀33的打开与关闭，使得气体进入关断阀33处于打开状态所对应的腔体11内。
[0087]
优选地，控制模块可以是飞思卡尔单片机，如mc9s12xs128maa；或者stm单片机，如stm32f407zgt6。
[0088]
通过本气体分段测量系统的设置，对气体分段测量装置的工作过程进行控制，实现了自动化操作，减少了人力投入；同时对控制模块实现了对气体分段测量装置工作模式的切换，针对不同的测量区间采用不同的工作模式，有利于提高气体浓度测量的精度。
[0089]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0090]
本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。