专利名称:应用于生物安全柜的多个气流监控装置制造方法
【专利摘要】本实用新型应用于生物安全柜的多个气流监控装置，包括：压力检测单元，用于取样循环通道内的压力值；压力传感器单元，压力传感器单元与压力检测单元连接，将压力检测单元取样到的压力值信号转换为电信号；热式风速传感器，用于测量工作区内的下降气流流速和流入气流流速；主控制器，主控制器用于处理由压力传感器单元及热式风速传感器发送的信号。本实用新型应用于生物安全柜的多个气流监控装置主控制器通过另外两个正常的传感器输出的信号判断是哪一个传感器出现了故障，避免了单独压力测量法不够准确的风险，而且热式风速传感器和差压传感器两者相互监控具有多重监控作用，两者相互监控更加安全，能够最大程度得为实验操作人员和样品提供保护。
【专利说明】应用于生物安全柜的多个气流监控装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及生物安全柜【技术领域】，具体设及一种应用于生物安全柜的多重安 全监控作用的装置。
【背景技术】
[0002] 生物安全柜是一种是防止操作过程中含有危害性或未知生物气溶胶散逸的空气 净化安全装置，对操作人员、产品及环境起到保护作用的实验室专用防护设备。生物安全柜 由前窗操作口向内吸入的气流用W保护人员的安全；经高效过滤器过滤的下降气流用W保 护产品的安全和交叉污染；气流经高效过滤器过滤后排出安全柜W保护环境。
[0003] 所有生物安全柜实现防护生物危害，提供安全工作环境都是通过下面几个原理： 1.通过高效空气过滤器（肥PA)对气体实现高效过滤；2.控制风道系统，使工作区被负压包 围，形成完善的气流模式。生物安全柜对前窗流入气流的流速和工作区下降气流的流速有 严格的要求，不能过低也不能过高，否则不能起到保护人员和实验样品的作用。生物安全柜 内部设有风速测量装置，实际应用中有一种方式是通过压力测量法，将两个测压管分别安 装在安全柜的负压通道和正压通道内；根据伯努利方程得出风压和风速的关系式：
[0004] V'= KX2P/P
[000引其中P为风压（Pa)，K为常数，P为空气密度化g/m3)，V为风速（m/s)。
[0006] 由于生物安全柜的流入气流被吸入负压通道内，在负压通道内的测压管取样到的 压力和流入气流风速V有相关性，再通过压力传感器将测压管压力值转换为电压值，主控 模块根据压力传感器输出的电信号得到压力P再通过上述公式计算气流流速V。同样，根据 正压通道内的测压管测到的压力用压力传感器转换后计算出工作区下降气流流速。但是采 用压力测量的方式间接测量风速在实际使用中有一定的风险，测量到的压力信号往往受到 其他因素干扰的影响；比如在使用过程中设备进风口被遮挡时，进风面积的减小负压通道 的压力增大，负压通道内的测压管取样到的压力变大，但由于吸入设备的流入气流流量减 小导致工作区的下降气流流速减小，因而根据压差计算值和实际风速值偏差增大，会造成 严重的安全风险，甚至不能提供人员和样品的保护功能，丧失了使用生物安全柜防护的意 义。 实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的在于提供一种能够准确测量设备流入气流流速和下降气流流 速的应用于生物安全柜的多个气流监控装置。
[000引为解决上述技术问题，本实用新型应用于生物安全柜的多个气流监控装置，包括： 压力检测单元，所述压力检测单元设置在生物安全柜的循环通道内，用于取样所述循环通 道内的压力值；压力传感器单元，所述压力传感器单元与所述压力检测单元连接，将所述压 力检测单元取样到的压力值信号转换为电信号；热式风速传感器，所述热式风速传感器设 置在生物安全柜的工作区和外排气流区域内，用于测量所述工作区内的下降气流流速和流 入气流流速；主控制器，所述传感器单元和所述热式风速传感器分别与所述主控制器禪合 连接，所述主控制器用于处理由所述压力传感器单元及所述热式风速传感器发送的信号。
[0009] 所述压力检测单元包括；负压取样管，所述负压取样管设置在生物安全柜的循环 负压通道内，用于检测所述循环负压通道内的压力值；正压取样管，所述正压取样管设置在 生物安全柜的循环正压通道内，用于检测所述循环正压通道内的压力值。
[0010] 所述压力传感器单元包括；第一差压传感器，所述第一差压传感器与所述负压取 样管连接，将所述负压取样管测得的压力信号转换为电信号；第二差压传感器，所述第二差 压传感器与所述正压取样管连接，将所述正压取样管测得的压力信号转换为电信号。
[0011] 还包括风机调速装置，所述风机调速装置与主控制器和生物安全柜的风机连接， 所述主控制器发出信号给所述风机调速装置调整所述风机的转速。
[0012] 进一步包括报警装置，所述报警装置与所述主控制器连接，所述主控制器向所述 报警装置发出声光报警信号。
[0013] 本实用新型应用于生物安全柜的多个气流监控装置采用另一种热学原理（按照 L ? V ? King理论，通过一定密度和质量的流动气体，可W带走物体表面高于环境温度的一 定热量；该样一定风速下，风速传感器将被带走一定的热量而达到温度平衡状态，测量出加 热功率P，传感器温度值T1，环境温度T2,就可W在已知条件下推算出当前的风速）的热式 风速传感器直接测量和压力测量法相结合，能够准确测量设备流入气流流速和下降气流流 速，热式风速传感器输出的电信号和差压传感器输出的电信号是相互关联的，如果其中任 意一个传感器出现了故障，输出值改变，主控制器通过另外两个正常的传感器输出的信号 判断是哪一个传感器出现了故障，避免了单独压力测量法不够准确的风险，而且热式风速 传感器和差压传感器两者相互监控具有多重监控作用，两者相互监控更加安全，能够最大 程度得为实验操作人员和样品提供保护。
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型应用于生物安全柜的多个气流监控装置原理框图；
[0015] 图2为本实用新型应用于生物安全柜的多个气流监控装置安装示意图一；
[0016] 图3为本实用新型应用于生物安全柜的多个气流监控装置安装示意图二；
[0017] 图4为本实用新型应用于生物安全柜的多个气流监控装置工作流程图。
[0018] 本实用新型应用于生物安全柜的多个气流监控装置附图中附图标记说明：
[0019] 1-工作区 2-负压取样管 3-正压取样管
[0020] 4-第一差压传感器 5-第二差压传感器 6-流入气流
[0021] 7-下降气流 8-热式风速传感器 9-循环负压通道
[0022] 10-循环正压通道 11-排出气流
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本实用新型应用于生物安全柜的多个气流监控装置作进一步详 细说明。
[0024] 如图1?图4所示，本实用新型应用于生物安全柜的多个气流监控装置，包括至少 一热式风速传感器器8、一负压取样管2、一正压取样管3、一第一差压传感器4、一第二差压 传感器5、一主控制器、一报警装置、一风机调速装置。负压取样管2和第一差压传感器4连 接；正压取样管3和第二差压传感器5连接；热式风速传感器5、第一差压传感器4和第二 差压传感器5与主控制器连接；报警装置、风机调速装置与主控制器进行连接。热式风速传 感器8是W销膜电阻或者销丝为主要热敏元件的一种传感器，第一差压传感器4和第二差 压传感器5 W是半导体压阻元件为压力敏感元件的传感器。
[0025] 工作时，第一步、主控制器根据热式风速传感器8转换出的电信号计算工作区下 降气流风速V，并且判断下降气流风速是否在设定范围，如果是就进入步骤二；如果不是则 发出信号给风机调速装置调整风机的转速来提高或降低气流风速，直到判断下降气流风速 稳定进入步骤二。
[0026] 步骤二、主控制器对负压取样管2连接的第一差压传感器4和第二差压传感器5 输出电信号进行处理计算流入气流流速然后进行比较，当测得负压平均值为大于初始压力 值的120%，发出进风口被阻塞的报警信息给报警装置；当测得负压平均值为初始压力值 的50%?80%，发出流入气流不足的报警信号给报警装置；如果测得负压平均值正常，贝U 进入步骤=。
[0027] 步骤=、主控制器对正压取样管3连接的第二差压传感器5输出电信号进行处理 计算下降气流流速然后进行比较，当测得正压平均值为初始压力值200% W上，主控制器发 出高效过滤器阻塞的报警信号给报警装置。当测得正压平均值为初始压力值50%?80% 时，主控制器发出下降气流不足的报警信息给报警装置。当主控制器判断负压平均值和正 压平均值都小于初始压力值的50%，发出热式风速传感器8故障的报警信号给报警装置。 [002引 W目前常用的II级A2型安全柜为例，外部流入气流6通过设备进风口进入设备的 循环负压通道9,30%的排出气流11通过外排高效过滤器排出，70%的气流通过垂直高效 过滤器进入工作区1进行内部循环，即Q下降/Q流X = 0. 7怕为风量）。
[0029] 根据公式V = Q/AV为风速，A为截面积。V下降/V进风=(Q下降XA流人）/(Q流人XA下 PP) = (0.7XA>^；J/Atpip;如果进风口的截面积A进风和垂直高效过滤器的截面积A下降不 变，那么V?和就有一个线性的正比例关系。
[0030]
【权利要求】
1. 应用于生物安全柜的多个气流监控装置，其特征在在于，包括： 压力检测单元，所述压力检测单元设置在生物安全柜的循环通道内，用于取样所述循 环通道内的压力值； 压力传感器单元，所述压力传感器单元与所述压力检测单元连接，将所述压力检测单 元取样到的压力值信号转换为电信号； 热式风速传感器，所述热式风速传感器设置在生物安全柜的工作区和外排气流区域 内，用于测量所述工作区内的下降气流流速和流入气流流速； 主控制器，所述传感器单元和所述热式风速传感器分别与所述主控制器禪合连接，所 述主控制器用于处理由所述压力传感器单元及所述热式风速传感器发送的信号。2. 根据权利要求1所述的应用于生物安全柜的多个气流监控装置，其特征在于，所述 压力检测单元包括： 负压取样管，所述负压取样管设置在生物安全柜的循环负压通道内，用于检测所述循 环负压通道内的压力值； 正压取样管，所述正压取样管设置在生物安全柜的循环正压通道内，用于检测所述循 环正压通道内的压力值。3. 根据权利要求2所述的应用于生物安全柜的多个气流监控装置，其特征在于，所述 压力传感器单元包括： 第一差压传感器，所述第一差压传感器与所述负压取样管连接，将所述负压取样管测 得的压力信号转换为电信号； 第二差压传感器，所述第二差压传感器与所述正压取样管连接，将所述正压取样管测 得的压力信号转换为电信号。4. 根据权利要求1所述的应用于生物安全柜的多个气流监控装置，其特征在于，还包 括风机调速装置，所述风机调速装置与主控制器和生物安全柜的风机连接，所述主控制器 发出信号给所述风机调速装置调整所述风机的转速。5. 根据权利要求1所述的应用于生物安全柜的多个气流监控装置，其特征在于，进一 步包括报警装置，所述报警装置与所述主控制器连接，所述主控制器向所述报警装置发出 声光报警信号。
【文档编号】G05D27-02GK204288023SQ201420650121
【发明者】黄元磊, 吴峻, 冯金栋 [申请人]上海力申科学仪器有限公司