一种高浓度气体测量用的稀释气路控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于气体检测技术领域，具体设及一种高浓度气体测量用的稀释气路控制 装置及方法。
【背景技术】
[0002] 在核空气净化技术领域，需要采用氣利昂泄漏试验法进行核空气净化系统中舰吸 附器（排架）泄漏率的检验试验。试验中采用氣利昂作为示踪气体在舰吸附器上游端注入， 然后分别用面素气体检测仪测量舰吸附器上、下游面素气体的浓度并通过计算来判定其泄 漏率是否满足设计规定（泄漏率《0. 05% )。为了保护环境，试验中要尽可能投放少量的 示踪剂，且能满足泄漏率测量的要求，运就要求面素气体检测装置的灵敏度要高，测量下游 浓度时应可探测到Ippb的浓度，且测量范围要宽，测量上游浓度时，可探测IOppm W上的 面素气体浓度，运样才能判定下游、上游的浓度比是否达到设计规定值。
[0003] 在面素气体检测仪中，传感器是核屯、部件。由于电化学气敏传感器灵敏度高，可 达到PPb级气体浓度的测量，故可W满足下游面素气体浓度的探测要求。然而电化学式气 敏传感器测量的面素气体浓度不宜高于百万分之一，浓度过高传感器会出现饱和或中毒现 象，导致仪器无响应或响应时间过长。因此电化学式气敏传感器不能直接用来测量上游 IOppm W上浓度的面素气体的测量。为了采用电化学式气敏传感器实现卵m级面素气体的 检测，本发明提出了一种设计思路：将高浓度的被测气体（ppm级）按一定比例稀释至低浓 度后（PPb级），再进入传感器测量，测量后的结果经过数据处理模块运算后显示出其初始 浓度。
[0004] 本发明虽然是针对面素气体检测进行的具体实施例，但可W应用于其它高浓度气 体测量时的稀释控制及气体测量装置设计中。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高浓度气体测量用的稀释气路控 制装置及方法，避免了采用电化学气敏传感器测量高浓度气体时，因出现饱和或中毒的现 象而导致仪器无响应或响应时间过长的问题，实现了采用电化学气敏传感器进行宽量程范 围，即由PPB级到PPM级的气体测量。
[0006] 为达到W上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种高浓度气体测量用的稀释 气路控制装置，包括气路部分和控制部分，所述气路部分包括两套进气管路和一条排气管 路，其中一套进气管路接通零空气，另一条进气管路接通高浓度被测气体；所述控制部分包 括控制模块，所述控制模块分别与两套进气管路连接，该控制模块用于控制两套进气管路 的进气时间，并按照每套进气管路的设定进气时间进行定时切换，从而将两套进气管路中 的气体在所述排气管路上按一定的比例混合，稀释高浓度被测气体。
[0007] 进一步，所述控制模块包括基准时钟源、计数器I、计数器II、两个计数器切换电 路W及电磁阀；所述基准时钟源分别与两个计数器连接，两个计数器均与所述计数器切换 电路连接，所述计数器切换电路与所述电磁阀连接；所述基准时钟源用于发出频率信号； 两个所述计数器用于轮流对基准时钟源发出的频率信号进行计数，两个计数器设定不同的 计数值；所述计数器切换电路根据两个计数器计数值定时切换两套进气管路的进气时间， 并通过驱动电磁阀接通零空气进气管路或高浓度被测气体进气管路。
[0008] 进一步，两套所述进气管路之间设有流量调节阀。
[0009] 进一步，所述基准时钟源采用市电50化的交流波形作为基准时钟源。
[0010] 进一步，两个所述计数器均使用十进制计数忍片。
[0011] 进一步，所述计数器切换电路采用CD4011型电路模块和MC14012型电路模块。
[0012] 进一步，所述电磁阀为两位S通阀。
[0013] 本发明还提供一种利用上述控制装置进行控制的方法，包括如下步骤：
[0014] (1)将两套进气管路分别接通零空气和高浓度被测气体；
[0015] (2)通过控制模块控制两套进气管路的接通时间；按照每条进气管路设定的进气 时间进行定时切换；
[0016] (3)将两套进气管路中的气体在出气管路内按一定的比例混合，从而稀释高浓度 的被测气体。
[0017] 进一步，在步骤（2)中，所述控制模块通过一个基准时钟源、两个计数器、计数器 切换电路W及电磁阀实现两套进气管路接通时间和定时切换；其中，基准时钟源发出频率 信号，两个计数器轮流对基准时钟源进行计数，两个计数器设定不同的计数值，按照每个计 数器的计数值，通过计数器切换电路控制零空气接通时间和高浓度被测气体接通时间，并 驱动电磁阀接通零空气进气管路或高浓度被测气体的进气管路。
[0018] 进一步，在步骤（3)中，混合后气体浓度，利用下面的公式进行计算：
[0019]
[0020] T :基准时钟源的周期，单位秒；
[0021] Cl:计数器1的计数值，控制零空气进气管路接通时间；
[0022] C2 :计数器2的计数值，控制高浓度被测气体进气管路接通时间； 阳02引 Mb :高浓度气体浓度，单位PPM ;
[0024] Ms :混合后气体浓度，单位PPB。
[00巧]本发明的有益技术效果在于：
[00%] (1)本发明通过设置两套进气管路，能够将高浓度被测气体与零空气混合，从而 稀释高浓度被测气体，使高浓度被测气体ppm级的浓度降低到适合传感器测量的PPb级浓 度；
[0027] (2)本发明通过设置控制模块，能够控制两条进气管路零空气的进气时间和被测 气体的进气时间，并对两条进气管路的进气时间进行定时切换。
[0028] (3)方法简单，操作容易。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明高浓度气体测量用的稀释气路控制装置的结构示意图；
[0030] 图2是图1中控制模块的结构示意图；
[0031] 图3是基准时钟源电路原理图；
[0032] 图4是计数器和计数器切换电路图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的描述。
[0034] 如图1所示，是本发明提供的高浓度气体测量用的稀释气路控制装置，
[0035] 包括两部分，一部分为气路部分，另一部分为控制部分。气路部分包括两套进气管 路和一套排气管路，其中一套进气管路接通零空气，另一条进气管路接通高浓度被测气体。 控制部分包括控制模块，控制模块分别与两套进气管路连接，用于控制两套进气管路的进 气时间，并按照每套进气管路的设定进气时间进行定时切换。从而将两套进气管路中的气 体在排气管路内按一定的比例混合，稀释高浓度被测气体，使最终被测气体浓度为传感器 适合测量的PPb量级浓度。
[0036] 本发明为了保证进入空气的纯净度，在零空气进入管路的进入端设有活性炭过滤 器和预过滤器；为了保证进入高浓度被测气体的纯净度，在被测气体进入管线的进入端设 有预过滤器。
[0037] 本发明为了能够调节两套进气管路内的气体流量，在两套进气管路之间设有流量 调节阀，在流量调节阀上设有气体排出管道，从而将多余的气体排出。
[0038] 本发明在出气管路上设有传感器，优选为电化学气敏传感器，用于检测稀释后气 体的浓度。
[0039] 如图2所示，控制模块包括基准时钟源、两个计数器、计数器切换电路W及电磁 阀，其中，两个计数器分别为计数器I和计数器II，电磁阀采用两位=通阀。基准时钟源分 别与两个计数器连接，两个计数器均与计数器切换电路连接，计数器切换电路与电磁阀连 接。基准时钟源用于发出频率信号，两个计数器用于轮流对基准时钟源发出的频率信号进 行计数，两个计数器设定不同的计数值，计数器切换电路根据两个计数器的计数值定时切 换两套进气管路的进气时间，并通过驱动电磁阀接通零空气进气管路或高浓度被测气体的 进气管路，从而达到控制每条进气管路进气时间。
[0040] 如图3所示，是基准时钟源电路原理图。为了省去基准时钟忍片及电路，节约成 本，本发明使用市电50化的交流波形作为基准时钟源，市电从化ader2进入，被CD4011组 成的电路模块整形后变成50化的TTL方波输出，作为仪器的时钟基准信号。
[0041] 如图4所示，计数器和计数器切换电路。其中使用CD4518十进制计数忍片，构成 计数器I和计数器II ;使用CD4011和MC14012构成两个计数器的切换电路。
[0042] 控制模块工作过程：基准时钟源发生出一定频率的方波信号，计数器I，计数器II 轮流对基准时钟源进行计数。计数器I控制零气气路的接通时间，计数器II控制高浓度气 体的接通时间，计数器切换电路控制计数器I和计数器II的轮流切换计数并驱动电磁阀， 即两位=通阀接通零空气气路或者高浓度气体气路。通过设置计数器I和计数器II的不 同的计数比，可W控制零空气与高浓度气体不同比例的稀释混合比，就可实现高浓度气体 稀释至适合测量的PPb级浓度进入传感器测量。
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