一种颗粒物浓度配比装置的制作方法

1.本技术涉及颗粒物计数器标定领域，尤其涉及一种颗粒物浓度配比装置。


背景技术：

2.现有的用于检测汽车尾气中颗粒数的颗粒物计数器，需要定期进行标定，以保证颗粒物计数器的准确性。标定的方法一般是通过烟尘发生器生成一定颗粒物浓度的样气，并将该样气充入颗粒物计数器中，以对颗粒物计数器进行标定，而现有的烟尘发生器产生的样气中颗粒物浓度的调节范围较小，无法适应不同类型的颗粒物计数器。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种颗粒物浓度配比装置，用以解决现有技术中的烟尘发生器产生的样气中颗粒物浓度的调节范围较小，无法适应不同类型的颗粒物计数器的问题。
4.为解决上述问题，本技术提供了：一种颗粒物浓度配比装置，包括：
5.气体混合罐；
6.烟尘发生器，与气体混合罐之间通过第一管体连通，用于向气体混合罐提供不同颗粒物浓度的样气，第一管体上设有用于控制样气的质量流量的第一流量控制器；
7.空压机，与气体混合罐之间通过第二管体连通，用于向气体混合罐提供压缩空气，第二管体上设有用于控制压缩空气的质量流量的第二流量控制器；及
8.控制模块，分别与烟尘发生器、第一流量控制器及第二流量控制器电连接，用于分别控制烟尘发生器产生的样气的颗粒物浓度、流经第一流量控制器的样气的质量流量及流经第二流量控制器的压缩空气的质量流量，以使气体混合罐内产生不同颗粒物浓度的气溶胶。
9.在一种可能的实施方式中，颗粒物浓度配比装置还包括用于过滤压缩空气中颗粒物的过滤器，过滤器设于第二管体上。
10.在一种可能的实施方式中，控制模块通过如下公式得到气溶胶的颗粒物浓度，公式为：
[0011][0012]
其中，c
exh
为样气的颗粒物浓度，为样气的质量流量，为压缩空气的质量流量，c
diluted
为气溶胶中颗粒物浓度。
[0013]
在一种可能的实施方式中，颗粒物浓度配比装置还包括温度检测模块，温度检测模块包括第一温度探头、第二温度探头、第三温度探头及第四温度探头；
[0014]
第一温度探头设于烟尘发生器的出气口处，用于检测样气的初始温度值；第二温度探头设于第一管体的出气口处，用于检测第一管体的出气口处的样气的温度值；第三温度探头设于第二管体的出气口处，用于检测第二管体内的压缩空气的温度值；第四温度探头设于气体混合罐内，用于检测气溶胶的温度值。
[0015]
在一种可能的实施方式中，颗粒物浓度配比装置还包括加热器，加热器包括第一电磁线圈、第二电磁线圈及第三电磁线圈；
[0016]
第一管体、第二管体及气体混合罐均为金属材质，第一管体的外部圈设有第一电磁线圈，第二管体的外部圈设有第二电磁线圈，气体混合罐的外部圈设有第三电磁线圈，以实现加热器分别对第一管体、第二管体及气体混合罐进行加热。
[0017]
在一种可能的实施方式中，加热器还包括控制单元和比对单元，控制单元分别与第一电磁线圈、第二电磁线圈及第三电磁线圈电连接；
[0018]
比对单元与温度检测模块电连接，用于获取第一差值、第二差值及第三差值；
[0019]
其中，第一差值为第一温度探头与第二温度探头检测到的温度值之差，第二差值为第一温度探头与第三温度探头检测到的温度值之差，第三差值为第一温度探头与第四温度探头检测到的温度值之差；
[0020]
控制单元根据比对单元获取的第一差值、第二差值及第三差值分别大于预设差值控制第一电磁线圈、第二电磁线圈及第三电磁线圈启动。
[0021]
在一种可能的实施方式中，第一管体、第二管体及气体混合罐的外表面均设有保温层。
[0022]
在一种可能的实施方式中，颗粒物浓度配比装置还包括第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀设于第一管体上，第二单向阀设于第二管体上。
[0023]
在一种可能的实施方式中，颗粒物浓度配比装置还包括第一调压阀和第二调压阀，第一调压阀设于第一管体上，且位于第一流量控制器的进气口一侧，并用于调节流经第一流量控制器的样气的压力；
[0024]
第二调压阀设于第二管体上，且位于第二流量控制器的进气口一侧，用于调节流经第二流量控制器的压缩空气的压力。
[0025]
在一种可能的实施方式中，气体混合罐上还设有泄气阀，泄气阀用于调节气体混合罐内的气溶胶的压力。
[0026]
本技术的有益效果是：本技术提出一种颗粒物浓度配比装置，包括气体混合罐、烟尘发生器、空压机及控制模块，烟尘发生器通过第一管体向气体混合罐输送不同颗粒物浓度的样气，空压机通过第二管体向气体混合罐提供压缩空气，控制模块分别与烟尘发生器、第一管体上的第一流量控制器及第二管体上的第二流量控制器电连接。
[0027]
使用时，通过人为操控控制模块，从而使控制模块控制烟尘发生器产生的样气的颗粒物浓度、流经第一流量控制器的样气的质量流量及流经第二流量控制器的压缩空气的质量流量，进而调节进入气体混合罐内的压缩空气和样气的比例，最终产生不同颗粒物浓度的气溶胶。在此过程中，由于压缩空气的流量远大于样气的流量，样气会被稀释，因此生成的气溶胶的颗粒物浓度范围较大，可适应不同类型的颗粒物计数器。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，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。
[0029]
图1示出了本实用新型的实施例提供的颗粒物浓度配比装置的管路连接示意图；
[0030]
图2示出了本实用新型的实施例提供的颗粒物浓度配比装置的电路连接示意图；
[0031]
图3示出了本实用新型的实施例提供的第一管体的截面结构示意图；
[0032]
图4示出了本实用新型的实施例提供的第二管体的截面结构示意图；
[0033]
图5示出了本实用新型的实施例提供的电磁线圈的加热功率与温度差值的关系示意图。
[0034]
主要元件符号说明：
[0035]
100
‑
气体混合罐；110
‑
尾管；111
‑
第三调压阀；112
‑
第三流量控制器；200
‑
烟尘发生器；210
‑
第一管体；211
‑
第一流量控制器；212
‑
第一单向阀；213
‑
第一调压阀；300
‑
空压机；310
‑
第二管体；311
‑
第二流量控制器；312
‑
过滤器；313
‑
第二单向阀；314
‑
第二调压阀；400
‑
控制模块；500
‑
温度检测模块；510
‑
第一温度探头；520
‑
第二温度探头；530
‑
第三温度探头；540
‑
第四温度探头；550
‑
第五温度探头；600
‑
加热器；610
‑
控制单元；611
‑
第一电磁线圈；612
‑
第二电磁线圈；613
‑
第三电磁线圈；614
‑
第四电磁线圈；620
‑
对比单元；700
‑
保温层。
具体实施方式
[0036]
下面详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0037]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0038]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0039]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0040]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0041]
实施例一
[0042]
请参阅图1和图2，本实施例提供了一种颗粒物浓度配比装置，应用于颗粒物计数器标定领域，包括气体混合罐100、烟尘发生器200、空压机300及控制模块400。烟尘发生器200与气体混合罐100之间通过第一管体210连通，用于向气体混合罐100提供不同颗粒物浓度的样气，第一管体210上设有用于控制样气的质量流量的第一流量控制器211；空压机300与气体混合罐100之间通过第二管体310连通，用于向气体混合罐100提供压缩空气，第二管体310上设有用于控制压缩空气的质量流量的第二流量控制器311；控制模块400分别与烟尘发生器200、第一流量控制器211及第二流量控制器311电连接，用于分别控制烟尘发生器200产生的样气的颗粒物浓度、流经第一流量控制器211的样气的质量流量及流经第二流量控制器311的压缩空气的质量流量，以使气体混合罐100内产生不同颗粒物浓度的气溶胶。
[0043]
本技术的实施例提供的颗粒物浓度配比装置，包括气体混合罐100、烟尘发生器200、空压机300及控制模块400。烟尘发生器200通过第一管体210向气体混合罐100输送不同颗粒物浓度的样气，空压机300通过第二管体310向气体混合罐100提供压缩空气，控制模块400分别与烟尘发生器200、第一管体210上的第一流量控制器211及第二管体310上的第二流量控制器311电连接。
[0044]
使用时，通过人为操控控制模块400，从而使控制模块400控制烟尘发生器200产生的样气的颗粒物浓度、流经第一流量控制器211的样气的质量流量及流经第二流量控制器311的压缩空气的质量流量，进而调节进入气体混合罐100内的压缩空气和样气的比例，最终产生不同颗粒物浓度的气溶胶。在此过程中，由于压缩空气的流量远大于样气的流量，样气会被稀释，因此生成的气溶胶的颗粒物浓度范围较大，可适应不同类型的颗粒物计数器。
[0045]
其中，气体混合罐100上还设有尾管110，气体混合罐100通过尾管110将气溶胶输入颗粒物计数器，以对颗粒物计数器进行标定。
[0046]
其中，尾管110上设有第三流量控制器112，第三流量控制器112与控制模块400电连接，控制模块400可通过控制第三流量控制器112，从而控制流经第三流量控制器112的质量流量。
[0047]
其中，控制模块400的功能可通过上位机配合上位机软件及信号转换模块实现，上位机可为笔记本电脑，例如联想yoga 14s，信号转换模块可采用阿尔泰usb2887 usb多功能同步数据采集卡，上位机软件可为labview。
[0048]
其中，各个流量控制器可为alicat的mcq气体质量流量控制器。
[0049]
如图1所示，在上述实施例中，可选的，颗粒物浓度配比装置还包括用于过滤压缩空气中颗粒物的过滤器312，过滤器312设于第二管体310上。
[0050]
具体的，第二管体310上还设有用于过滤压缩空气中颗粒物的过滤器312，通过过滤压缩空气的颗粒物，使得进入气体混合罐100的压缩空气的颗粒物大大减少，使得压缩空气与样气混合之后所产生的气溶胶的颗粒物只含有样气所携带的颗粒物。由于减少了由压缩空气携带的颗粒物的干扰，使得该颗粒物浓度配比装置所产生的气溶胶的颗粒物浓度更加精确。
[0051]
如图1所示，在上述实施例中，可选的，控制模块400通过如下公式得到气溶胶的颗粒物浓度，公式为：
[0052]
[0053]
其中，c
exh
为样气的颗粒物浓度，为样气的质量流量，为压缩空气的质量流量，c
diluted
为气溶胶中颗粒物浓度。
[0054]
具体的，c
exh
可为样气的颗粒物数量浓度或颗粒物质量浓度，c
diluted
可为气溶胶中颗粒物数量浓度或颗粒物质量浓度。
[0055]
当c
exh
为样气的颗粒物数量浓度时，c
diluted
为气溶胶中颗粒物数量浓度，例如，当c
exh
为10个/cm3，为10g/s，为100g/s时，可得出c
diluted
为9.09个/cm3。
[0056]
当c
exh
为样气的颗粒物质量浓度时，c
diluted
为气溶胶中颗粒物质量浓度，例如，当c
exh
为200mg/m3，为20g/s，为200g/s时，可得出c
diluted
为18.18mg/m3。
[0057]
通过在控制模块400上设定该公式，可使得用户能够通过输入不同的相关参数的数值，从而得出气溶胶的不同的颗粒物浓度值。
[0058]
实施例二
[0059]
如图1和图2所示，本实施例在实施例一的基础上，提出了对气体进行温度检测的一种设置方式，颗粒物浓度配比装置还包括温度检测模块500，温度检测模块500包括第一温度探头510、第二温度探头520、第三温度探头530及第四温度探头540。
[0060]
第一温度探头510设于烟尘发生器200的出气口处，用于检测样气的初始温度值。第二温度探头520设于第一管体210的出气口处，用于检测第一管体210的出气口处的样气的温度值。第三温度探头530设于第二管体310的出气口处，用于检测第二管体310内的压缩空气的温度值。第四温度探头540设于气体混合罐100内，用于检测气溶胶的温度值。
[0061]
具体的，通过在不同的管体和气体混合罐100内分别设置温度探头，使得用户能够通过温度检测模块500了解该颗粒物浓度配比装置的实时运行状态，并帮助工作人员了解样气在流经不同管体时和流入气体混合罐100后的温度变化情况，从而为工作人员对颗粒物浓度配比装置进行改进提供参考。
[0062]
如图2至图4所示，在上述实施例中，可选的，颗粒物浓度配比装置还包括加热器600，加热器600包括第一电磁线圈611、第二电磁线圈612及第三电磁线圈613。
[0063]
第一管体210、第二管体310及气体混合罐100均为金属材质。第一管体210的外部圈设有第一电磁线圈611，第二管体310的外部圈设有第二电磁线圈612，气体混合罐100的外部圈设有第三电磁线圈613，以实现加热器600分别对第一管体210、第二管体310及气体混合罐100进行加热。
[0064]
具体的，颗粒物浓度配比装置还包括加热器600。加热器600包括第一电磁线圈611、第二电磁线圈612及第三电磁线圈613。第一管体210、第二管体310及气体混合罐100均为金属材质，第一管体210的外部圈设有第一电磁线圈611，第二管体310的外部圈设有第二电磁线圈612，气体混合罐100的外部圈设有第三电磁线圈613，以实现加热器600分别对第一管体210、第二管体310及气体混合罐100进行加热。其中，当加热器600控制电磁线圈通电时，电磁线圈会产生交变磁场，从而使金属材质的管体和气体混合罐100产生交变的电流(即涡流)，涡流使管体和气体混合罐100的载流子高速无规则运动，载流子与原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热气体的效果。
[0065]
由于加热器600能通过电磁线圈加热气体，使得样气在流经不同管体和气体混合罐100时，温度不会降低太多，避免样气的温度降低，使得样气中的苯或者其他物质液化生成液体，导致样气中的颗粒物溶解进该液体中或者颗粒物与该液体结合附着在管体或者气
体混合罐100的内壁上，使得生成的气溶胶的颗粒物浓度降低，导致颗粒物浓度配比装置不精确。同时，也避免气溶胶的温度与样气的初始温度温差过大，影响颗粒物计数器的标定。
[0066]
如图2所示，在上述实施例中，可选的，加热器600包括控制单元610和比对单元，控制单元610分别与第一电磁线圈611、第二电磁线圈612及第三电磁线圈613电连接。
[0067]
比对单元与温度检测模块500电连接，用于获取第一差值、第二差值及第三差值；
[0068]
其中，第一差值为第一温度探头510与第二温度探头520检测到的温度值之差，第二差值为第一温度探头510与第三温度探头530检测到的温度值之差，第三差值为第一温度探头510与第四温度探头540检测到的温度值之差。
[0069]
控制单元610根据比对单元获取的第一差值、第二差值及第三差值分别大于预设差值控制第一电磁线圈611、第二电磁线圈612及第三电磁线圈613启动。
[0070]
具体的，加热器600包括控制单元610和比对单元。控制单元610分别与第一电磁线圈611、第二电磁线圈612及第三电磁线圈613电连接；比对单元与温度检测模块500电连接，用于获取第一差值、第二差值及第三差值。工作人员通过对比单元620获得不同管体内的气体与样气的初始温度的差值，能够更精确地了解不同管体内气体温度变化情况。且控制单元610根据比对单元获取的第一差值、第二差值及第三差值分别大于预设差值时，能分别控制第一电磁线圈611、第二电磁线圈612及第三电磁线圈613启动。由于气体自身的流量、压力、流速、比热容等因素的影响，以及不同管体的长度、材质或气体混合罐100的容积、材质等因素的影响，气体在不同的管体内流动时的温度变化情况会差别较大，通过设置与第一差值、第二差值、第三差值相对应的预设差值可使加热器600对气体调节温度的调节更加精确。例如，由于第一管体210内流经样气的流量较少，第二管体310内流经的压缩空气的流量较多，且样气的初始温度较高，而压缩空气接近室温，温度较低，这导致第一差值一般会较小，而第二差值和第三差值一般会较大。因此，加热流经第一管体210的样气时，第一电磁线圈611所需要的功率较低，而加热流经第二管体310的压缩空气及加热气体混合罐100内的气溶胶时，第二电磁线圈612和第三电磁线圈613所需的功率较高。因此，与第一差值对应的预设差值可设置得较大，使得第一电磁线圈611不容易启动，而与第二差值和第三差值对应的预设差值可设置得较大，使得第二电磁线圈612和第三电磁线圈613容易启动，从而快速对压缩空气以及气溶胶进行升温，使得样气与压缩空气混合之后，能避免由于温度降低，导致样气析出液体，影响气溶胶的颗粒物浓度，导致该颗粒物浓度配比装置不精确。
[0071]
进一步，工作人员可根据实际情况调试出最合适的预设差值和位于不同管体的电磁线圈的最佳加热功率，使得该颗粒物浓度配比装置能够对气体温度的调控更加精确，从而使得样气、压缩空气、气溶胶三者的温度更加均衡，使得生成的气溶胶的颗粒物浓度更加精确。
[0072]
其中，温度检测模块500还包括第五温度探头550。第五温度探头550设于尾管110的出气口处，用于检测从尾管110的出气口生成气溶胶的温度。同时，加热器600的对比单元620可从温度检测模块500获取第四差值，其中，第四差值为第一温度探头510与第五温度探头550检测到的温度值之差。另外，尾管110上还设置有第四电磁线圈614，控制单元610根据比对单元获取的第四差值分别大于预设差值时控制第四电磁线圈614启动，使生成的气溶胶从尾管110流出时其温度不会降低，从而避免气溶胶析出液体，导致生成的气溶胶的颗粒物浓度不准确。
[0073]
进一步的，如图5所示，加热器600可通过第一差值、第二差值、第三差值、第四差值的数值分别控制增加第一电磁线圈611、第二电磁线圈612、第三电磁线圈613、第四电磁线圈614的加热功率的量，即每个电磁线圈的加热功率与相对应的温度差值呈正向关系。
[0074]
实施例三
[0075]
如图3、图4所示，本实施例在实施例一或实施例二的基础上，对技术方案进行了进一步的限定，第一管体210、第二管体310及气体混合罐100的外表面均设有保温层700。
[0076]
具体的，保温层700的设置可使得第一管体210、第二管体310及气体混合罐100减少与外界环境的热交换，从而避免不同管体内的气体温度降低，也避免其他因素干扰加热器600对管体内气体温度的调节和温度检测模块500对气体温度的检测，从而降低气体温度调节的难度。
[0077]
其中，尾管110上也可设置保温层700。
[0078]
如图1所示，在上述实施例中，可选的，颗粒物浓度配比装置还包括第一单向阀212和第二单向阀313，第一单向阀212设于第一管体210上，第二单向阀313设于第二管体310上。
[0079]
具体的，由于压缩空气的压力较大，导致气体混合罐100内的气溶胶压力较大，第一单向阀212设于第一管体210上，当气溶胶压力大于样气压力时，第一单向阀212能避免样气倒流。第二单向阀313设于第二管体310上，当气体混合罐100内的气溶胶压力大于压缩空气的压力时，能避免压缩空气倒流。第一单向阀212和第二单向阀313的设置，使得该颗粒物浓度配比装置能够更加稳定地运行。
[0080]
如图1所示，在上述实施例中，可选的，颗粒物浓度配比装置还包括第一调压阀213和第二调压阀314。第一调压阀213设于第一管体210上，且位于第一流量控制器211的进气口一侧，并用于调节流经第一流量控制器211的样气的压力。
[0081]
第二调压阀314设于第二管体310上，且位于第二流量控制器311的进气口一侧，用于调节流经第二流量控制器311的压缩空气的压力。
[0082]
具体的，第一调压阀213设于第一管体210上，且位于第一流量控制器211的进气口一侧，第一调压阀213能够调节流经第一流量控制器211的样气的压力，使得样气的压力更稳定，从而避免第一流量控制器211受到压力的影响，而发生流量控制不稳定的现象。第二调压阀314设于第二管体310上，且位于第二流量控制器311的进气口一侧，第二调压阀314能够调节流经第二流量控制器311的压缩空气的压力，使得压缩空气的压力更稳定，从而避免第一流量控制器211受到压力的影响，而发生流量控制不稳定的现象。
[0083]
其中，在尾管110上在第三流量控制的进气口一侧还设置有第三调压阀111，通过该第三调压阀111使得第三流量控制器112的流量控制更稳定。
[0084]
在上述实施例中，可选的，气体混合罐100上还设有泄气阀，泄气阀用于调节气体混合罐100内的气溶胶的压力。
[0085]
具体的，气体混合罐100上设有泄气阀，当气体混合罐100内的压力超过预设值时，避免罐内压力过高而导致气体混合罐100变形损坏，提高了设备的安全性。
[0086]
其中，气体混合罐100上还设有显示罐内气体压力的表盘，工作人员可通过表盘了解气体混合罐100内气体的压力情况，当压力过大时，可打开泄气阀进行泄气，降低罐内压力，提高安全性。
[0087]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0088]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。