一种温湿度可调的气态污染物传感器标定装置的制作方法

1.本实用新型涉及传感器标定技术领域，尤其涉及一种温湿度可调的气态污染物传感器标定装置。


背景技术：

2.当前，国家和地方相关政策都将网格化监测作为挥发性有机物vocs污染问题排查的重要手段。据不完全统计，全国有近上百个城市开展了城市尺度的挥发性有机物网格化试点工作，涵盖上万个园区。长三角地区目前约有两百多个工业园区使用传感器进行挥发性有机物的网格化监测工作，共有传感器设备几千套。
3.由于传感器在时间分辨率上明显优于在线色谱和在线质谱等技术，且具有体积小、价格便宜并可大量布点的优点，在大气网格化监测中有较大优势。
4.但是，使用传感器进行挥发性有机物的网格化监测工作也存在较大问题。大多数挥发性有机物是通过挥发性有机物vocs浓度对电压值的改变来间接测量空气中挥发性有机物vocs的浓度的。从传感器层面而言，测量电压值受环境因素尤其是温度和湿度的影响巨大，导致准确性差，有些数据波动超过10倍以上，无法反应污染的真实变化。例如，某气态污染物传感器，其通过零气时的电压值为105.11mv，通过100ppb标准气体（温湿度不变）时的电压值为166.60mv，其差值为61.49mv，通过200ppb标准气体（温湿度不变）时的电压值为218.20mv，其与零点的差值为113.09mv。而通过100ppb标准气体（温度不变，相对湿度上升到85%）时，电压值为201.20mv。与标准零点差值为96.09，如果未考虑湿度变化，则此时的电压值反应的浓度应该在180-200ppb之间，完全不是实际情况（仅湿度升高）的真实表现。
5.目前，气态污染物传感器设备准确工作的最重要工作步骤——气态污染物传感器的标定受现有标定装置的限制，无法对气态污染物传感器设备标定所使用的标准气体进行温湿度的变化，无法模拟气态污染物传感器设备在真实环境下受到的环境因素的影响，从而导致气态污染物传感器设备在实际监测中的数据有效性变差。
6.因此，开发一种温湿度可调的气态污染物传感器标定装置成为亟待解决的问题。
7.申请号为“cn201720044611.5”、专利名称为“一种气体传感器评测与校准系统”的实用新型专利公开了一种气体传感器评测与校准系统，该气体传感器评测与校准系统设置了调理单元用于调节校准用气体的湿度，但是，该气体传感器评测与校准系统仍然存在以下不足：
8.1.该气体传感器评测与校准系统的调理单元内设置了nafion管，nafion管调节湿度是通过其干燥作用来吸收气体中的水分。实际上，nafion管在吸收水分的同时还会吸收含有极性分子的气体，而挥发性有机物vocs中含有大量的极性分子，因此nafion管在吸收水分的同时也吸收了校准用气体中的部分挥发性有机物vocs，导致其中的挥发性有机物vocs浓度降低，严重影响了气体传感器评测与校准的效果。
9.2.该气体传感器评测与校准系统未设置温度调节装置。实际上，对于同一个气态污染物传感器，通过含有相同浓度挥发性有机物vocs但是温度不同的气体时，该气态污染
物传感器的电压值会明显不同。该气体传感器评测与校准系统由于未设置温度调节装置，也会严重影响气体传感器评测与校准的效果。
10.3.该气体传感器评测与校准系统未设置废气净化装置，评测与校准用的气体在使用后直接排放至大气中，导致空气污染。


技术实现要素：

11.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种温湿度可调的气态污染物传感器标定装置，解决现有的气态污染物传感器标定装置标定效果较差和标定时产生废气会导致空气污染的问题。
12.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种温湿度可调的气态污染物传感器标定装置，包括空压机、零气仪、标准气体钢瓶、湿度发生装置、动态稀释仪和传感器测试板，所述空压机、零气仪、湿度发生装置、动态稀释仪和传感器测试板通过连接管道顺次连接，所述标准气体钢瓶与动态稀释仪的另一个进气端连接，所述湿度发生装置包括第一壳体，所述第一壳体内设置进气三通管、出气三通管和有加热功能的水箱，所述进气三通管的进气端与零气仪连接，所述出气三通管的出气端与动态稀释仪连接，所述进气三通管的一个出气端与出气三通管的一个进气端通过第一弯管连接，进气三通管的另一个出气端与出气三通管的另一个进气端通过第二弯管、文丘里管和第三弯管顺次连接，所述第二弯管上设置阀体，所述水箱通过导液管与文丘里管的喉道连接，所述第三弯管内设置封板，所述封板的下游侧设置雾化喷嘴，所述雾化喷嘴的进气端穿过封板设置封板的上游侧，所述动态稀释仪与传感器测试板的连接管道内设置温湿度传感探头。
13.进一步地，所述传感器标定装置还包括温度调节装置，所述零气仪的出气端通过温度调节装置与湿度发生装置连接，所述标准气体钢瓶的出气端通过温度调节装置与动态稀释仪的另一个进气端连接。
14.进一步地，所述温度调节装置内设置加热升温装置和冷凝降温装置。
15.进一步地，所述温度调节装置内设置第一管体和第二管体，所述零气仪的出气端通过第一管体与湿度发生装置连接，所述标准气体钢瓶的出气端通过第二管体与动态稀释仪的另一个进气端连接，所述加热升温装置包括两个分别套设在第一管体和第二管体上的电热丝加热套，两个电热丝加热套串联后与市电连接，所述冷凝降温装置包括金属散热块，所述第一管体和第二管体均从金属散热块中穿过，所述金属散热块上设置半导体制冷片。
16.进一步地，所述传感器标定装置还包括废气净化装置，所述废气净化装置设置在传感器测试板的下游端且与传感器测试板连接。
17.进一步地，所述废气净化装置为活性碳罐。
18.进一步地，所述温度调节装置与湿度发生装置之间、湿度发生装置与动态稀释仪之间、温度调节装置与动态稀释仪之间、动态稀释仪与传感器测试板之间的连接管道的外部均包覆有保温层。
19.本实用新型具有如下有益效果：
20.本实用新型设置了用于调节零气湿度的湿度发生装置，湿度发生装置中不设置nafion管。相较于现有技术而言，湿度发生装置用于调节零气的湿度而不用于调节校准气的湿度，不会发生nafion管在吸收水分的同时也吸收了气体中的部分挥发性有机物vocs的
情况，不会影响气态污染物传感器的标定。本实用新型的湿度发生装置能够通过调节阀体的开度来调节零气的湿度，从而调节待测气体的湿度，湿度调节方便快捷，大大提高了标定效果。
21.本实用新型设置了温度调节装置，温度调节装置能够同时调节零气和标准气的温度，从而调节零气和标准气混合稀释后的待测气体的温度，大大提高了标定效果。
22.本实用新型在传感器测试板的下游端设置废气净化装置，待测气体在标定后进入废气净化装置，废气净化装置吸附标定后的待测气体中的挥发性有机物vocs后再将剩余气体排出，剩余气体中不含挥发性有机物vocs，不会对大气造成污染。
附图说明
23.图1为本实用新型各结构连接示意图；
24.图2为温度调节装置内部结构示意图；
25.图3为湿度发生装置内部结构示意图；
26.图4为动态稀释仪与传感器测试板连接示意图。
具体实施方式
27.实施例1：
28.如图1-4所示，一种温湿度可调的气态污染物传感器标定装置，包括空压机1、零气仪2、标准气体钢瓶3、湿度发生装置5、动态稀释仪6和传感器测试板7，所述空压机1、零气仪2、湿度发生装置5、动态稀释仪6和传感器测试板7通过连接管道顺次连接，所述标准气体钢瓶3与动态稀释仪6的另一个进气端连接，所述湿度发生装置5包括第一壳体59，所述第一壳体59内设置进气三通管51、出气三通管57和有加热功能的水箱55，所述进气三通管51的进气端与零气仪2连接，所述出气三通管57的出气端与动态稀释仪6连接，所述进气三通管51的一个出气端与出气三通管57的一个进气端通过第一弯管52连接，进气三通管51的另一个出气端与出气三通管57的另一个进气端通过第二弯管53、文丘里管54和第三弯管56顺次连接，所述第二弯管53上设置阀体531，所述水箱55通过导液管551与文丘里管54的喉道541连接，所述第三弯管56内设置封板561，所述封板561的下游侧设置雾化喷嘴562，所述雾化喷嘴562的进气端穿过封板561设置封板561的上游侧，所述动态稀释仪6与传感器测试板7的连接管道内设置温湿度传感探头9。
29.零气仪2用于提供产生零气。
30.空压机1用于提供零气仪产生零气的气源和零气流动的压力。
31.标准气体钢瓶3用于提供含有标准浓度的挥发性有机物vocs的标准气。
32.动态稀释仪6用于将零气与标准气混合后的气体稀释到预定浓度。
33.传感器测试板7用于测试气态污染物传感器上感应到的电压值。
34.温湿度传感探头9用于测量流入传感器测试板7的待测气体的温度和湿度。
35.湿度发生装置5的工作原理：零气从进气三通管51的进气端进入后，一部分零气经由第一弯管52从出气三通管57排出，另一部分零气经由第二弯管53、文丘里管54和第三弯管56从出气三通管57排出，零气在文丘里管54处形成文丘里效应，将有加热功能的水箱55产生的水蒸气吸入第三弯管56增加该部分零气的湿度。操作人员通过调节阀体531的开度
调节通过文丘里管54的零气的流速和流量，从而间接调节被吸入的水蒸气量，达到调节零气的湿度的目的。
36.本实用新型设置了用于调节零气湿度的湿度发生装置，湿度发生装置中不设置nafion管。相较于现有技术而言，湿度发生装置用于调节零气的湿度而不用于调节校准气的湿度，不会发生nafion管在吸收水分的同时也吸收了气体中的部分挥发性有机物vocs的情况，不会影响气态污染物传感器的标定。本实用新型的湿度发生装置能够通过调节阀体的开度来调节零气的湿度，从而调节待测气体的湿度，湿度调节方便快捷，大大提高了标定效果。
37.所述传感器标定装置还包括温度调节装置4，所述零气仪2的出气端通过温度调节装置4与湿度发生装置5连接，所述标准气体钢瓶3的出气端通过温度调节装置4与动态稀释仪6的另一个进气端连接。
38.本实用新型设置了温度调节装置，温度调节装置能够同时调节零气和标准气的温度，从而调节零气和标准气混合稀释后的待测气体的温度，大大提高了标定效果。
39.所述温度调节装置4内设置加热升温装置和冷凝降温装置。
40.所述温度调节装置4内设置第一管体41和第二管体42，所述零气仪2的出气端通过第一管体41与湿度发生装置5连接，所述标准气体钢瓶3的出气端通过第二管体42与动态稀释仪6的另一个进气端连接，所述加热升温装置包括两个分别套设在第一管体41和第二管体42上的电热丝加热套43，两个电热丝加热套43串联后与市电连接，所述冷凝降温装置包括金属散热块44，所述第一管体41和第二管体42均从金属散热块44中穿过，所述金属散热块44上设置半导体制冷片45。
41.电热丝加热套43加热速度快且经济性好，半导体制冷片45降温速度快。操作人员通过调节电热丝加热套43和半导体制冷片45来达到控温的目的。
42.所述传感器标定装置还包括废气净化装置8，所述废气净化装置8设置在传感器测试板7的下游端且与传感器测试板7连接。
43.所述废气净化装置8为活性碳罐。
44.活性碳罐能够吸附挥发性有机物vocs。
45.本实用新型在传感器测试板的下游端设置废气净化装置，待测气体在标定后进入废气净化装置，废气净化装置吸附标定后的待测气体中的挥发性有机物vocs后再将剩余气体排出，剩余气体中不含挥发性有机物vocs，不会对大气造成污染。
46.所述温度调节装置4与湿度发生装置5之间、湿度发生装置5与动态稀释仪6之间、温度调节装置4与动态稀释仪6之间、动态稀释仪6与传感器测试板7之间的连接管道的外部均包覆有保温层。
47.保温层能够减少气体中的热量散失，避免气体温度下降过快，同时也节省了电能。
48.工作原理：
49.零气仪2提供零气，标准气体钢瓶3提供含有标准浓度的挥发性有机物vocs的标准气，零气经过温度调节装置4和湿度发生装置5后温度和湿度得到调节，标准气经过温度调节装置4后温度得到调节，调节后的零气和标准气进入动态稀释仪6中混合稀释成待测气体后进入传感器测试板7。待测气体通过温湿度传感探头9时，温湿度传感探头9测量待测气体的温度和湿度，操作人员根据温湿度传感探头9的示数调节电热丝加热套43和半导体制冷
片45，使得温湿度传感探头9测量出的待测气体的温度和湿度达到预设值，再将此时传感器测试板7气态污染物传感器上感应到的实际电压值与理论电压值进行比对得到电压的变化值，根据该电压的变化值对气态污染物传感器进行温湿度补偿，达到气态污染物传感器标定的目的。
50.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。