专利名称：基于三点比较式臭袋法的动态嗅觉仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及嗅觉仪，尤其涉及一种基于三点比较式臭袋法的动态嗅觉仪。
背景技术：
在环境保护、环境管理、环境影响评价、环境纠纷处理、建设项目竣工环 保验收中，恶臭(臭气浓度)指标在近年来受到广泛重视。
三点比较式嗅袋法在1972年召开的日本大气环境协会年会上首次提出，而 后在1995年日本正式将三点比较式臭袋法写入《恶臭防治法》中。我国的恶臭 污染研究开始于上个世纪80年代，三点比较式臭袋法为我国规定空气质量恶臭 测试的标准方法，被我国环境监测部门广泛采用。
三点比较式臭袋法测恶臭气体浓度，是先将三只无臭袋中的二只充入无臭 空气、另一只则按一定稀释比例充入无臭空气和被测恶臭气体样品供嗅辩员嗅 辩，当嗅辩员正确识别有臭气袋后，再逐级进行稀释、嗅辨，直至稀释样品的 臭气浓度低于嗅辨员的嗅觉阈值时停止实验。每个样品由若干名嗅辨员同时测 定，最后根据嗅辨员的个人阈值和嗅辨小组成员的平均阈值，求得臭气浓度。
在国外，臭气浓度的测定方法主要有ASTM注射器法、嗅觉仪法等。
1) ASTM注射器法是American Society for Testing Materials的縮写，1962 年由美国洛杉矶地区大气防治局将ASTM注射器法改良为臭气的空气稀释法。 原理是用无臭的100mL注射器，将试样(恶臭气体)用无臭气体稀释，稀释成 各种强度的臭气，由试验员进行嗅觉试验直至稀释到试样成为无味气体。此时 的稀释倍数为臭气浓度。
2) 大约在19世纪末，兹瓦德马卡(Zwaardemake)发明了人类历史上第一 台嗅觉仪，但是直到20世纪80年代嗅觉仪才被广泛的应用于恶臭污染的测试 中，嗅觉仪也由当时的转子流量计嗅觉仪逐步发展为今天的质量流量计嗅觉仪 和采用文丘里技术直接稀释的嗅觉仪。目前这种方法主要运用于包括英国在内 的25个欧洲国家、澳大利亚、新西兰、新加坡和我国的香港地区等。
嗅觉仪是一种将气体进行稀释，并同时收集人的嗅觉感受的设备。 一系列 经过稀释的气体混合物，以一定的速度释放出来， 一组嗅辨员一次从嗅杯中辨 别是否有气味的区别，他们观察的结果和辨别过程中的自信度被记录下来，经 过数理统计的方法计算气体的臭气浓度。目前基于欧洲标准的嗅觉仪的最大区 别在于控制气体稀释倍数的技术。Dynascent嗅觉仪采用的是文丘里技术直接稀
4释，而荷兰的Olfakormat、新加坡的Odormat等嗅觉仪则采用的是通过电子质量
流量计来控制气体稀释倍数。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于三点比较式臭袋法的 动态嗅觉仪。
基于三点比较式臭袋法的动态嗅觉仪包括微算机控制系统、驱动电路和气 动连接装置；微机控制系统与控制电路、气动连接装置依次相连；所述的微机 控制系统包括第一高精度气体质量流量控制器、第二高精度气体质量流量控制 器、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第一三极管、第二三极管、第三 三极管、方式选择开关、嗅辨指示灯、51单片机、键盘、显示器；第一继电器 经第一三极管与51单片机相连，第二继电器经第二三极管与51单片机相连， 第三继电器经第三三极管与51单片机相连，第一高精度气体质量流量控制器、 第二高精度气体质量流量控制器、方式选择开关、嗅辨指示灯、键盘、显示器 分别与51单片机相连。
所述的驱动电路包括空开、熔断器、电机热保护、微型真空泵、电源指示灯、 整流器、第一高精度气体质量流量控制器、第二高精度气体质量流量控制器、第 一继电器、第二继电器、第三继电器、第一电磁阀、第二电磁阔、微机控制系统； 空开与熔断器、整流器依次串联；电机热保护与微型真空泵串联后并联到熔断器、 整流器之间；电源指示灯并联到熔断器、整流器之间；第一高精度气体质量流量 控制器、第二高精度气体质量流量控制器、第一继电器、第二继电器、第三继电 器、第一电磁阀、第二电磁阀依次并联到整流器上；第一高精度气体质量流量控 制器、第二高精度气体质量流量控制器、第一继电器、第二继电器、第三继电器 分别与微机控制系统相连。
所述的气动连接装置包括活性炭空气过滤器、采样袋、两位两通电磁阀、 第一高精度气体质量流量控制器、第二高精度气体质量流量控制器、第一单向 阀、第二单向阀、微型真空泵、两位三通电磁阀、工作箱、固定式嗅辨台、移
动式嗅辨口；活性炭空气过滤器与第一高精度气体质量流量控制器、第一单向 阀、微型真空泵、两位三通电磁阀依次相连，固定式嗅辨台、移动式嗅辨口分 别与两位三通电磁阀相连，采样袋与第二高精度气体质量流量控制器、第二单 向阀、微型真空泵、两位三通电磁阀依次相连，活性炭空气过滤器出口经两位 两通电磁阀与采样袋入口相连。
所述的固定式嗅辨台设有六个工作台，每个工作台设有嗅辨口、键盘、嗅辨指示灯。
所述的移动式嗅辨口包括手柄、进气管、判定按钮、嗅辨口、嗅辨指示灯; 判定按钮镶在手柄上，进气管装在手柄里面并且与嗅辨口相连接，嗅辨指示灯 嵌于嗅辨口边缘。
本发明可以实现三点比较式臭袋法测臭气浓度的自动化操作。在嗅辨过程 中，通过自动控制软件、稀释配气系统、同一样品6名嗅辨员同时嗅辨、嗅辨 结果反馈。6名嗅辨员同时嗅辨分析样品，减少因不同嗅辨袋充气量不同对嗅辨 员判定结果的影响；根据稀释倍数充入气体混合室的样品量由高精度质量流量 控制器，通过计算机实现全闭环控制。通过自动稀释系统实现不同稀释比的配 气减少了人为控制误差；嗅辨口根据亚洲人面部轮廓特征设计，配气气流输出 速度符合人体正常呼吸舒适度要求；该仪器可同时适合实验室和现场测定。实 验过程无须使用三点比较式臭袋法的嗅辨袋，节约了成本；样品测试过程由计 算机自动控制，可减少判定师工作量，节省单个样品测定时间，降低嗅辨员劳 务费用。
图1是基于三点比较式臭袋法的动态嗅觉仪结构框图2是本发明的微机控制系统图3是本发明的驱动电路图4是本发明的气动连接装置结构示意图5是本发明的固定式嗅辨台结构示意图6是本发明的移动式嗅辨口结构示意图。
图中微机控制系统l、驱动电路2和气动连接装置3;第一高精度气体质 量流量控制器4、第二高精度气体质量流量控制器5、第一继电器6、第二继电 器7、第三继电器8、第一三极管9、第二三极管IO、第三三极管ll、方式选择 开关12、嗅辨指示灯13、 51单片机14、键盘15、显示器16;空开17、熔断器 18、电机热保护19、微型真空泵20、电源指示灯21、整流器22、第一电磁阀 23、第二电磁阀24;活性炭空气过滤器25、采样袋26、两位两通电磁阀27 、 第一单向阀28、第二单向阀29、两位三通电磁阀30、工作箱31、固定式嗅辨 台32、移动式嗅辨口33;工作台34、嗅辨口37;手柄35、进气管36、嗅辨口 38、嗅辨指示灯39、判定按钮40。
具体实施例方式
如图1、 2所示，基于三点比较式臭袋法的动态嗅觉仪包括微算机控制系统
61、驱动电路2和气动连接装置3;其中微机控制系统1与控制电路2、气动连 接装置3依次相连；所述的微机控制系统1包括第一高精度气体质量流量控制 器4、第二高精度气体质量流量控制器5、第一继电器6、第二继电器7、第三 继电器8、第一三极管9、第二三极管IO、第三三极管ll、方式选择开关12、 嗅辨指示灯13、 51单片机14、键盘15、显示器16;第一继电器6经第一三极 管9与51单片机14相连，第二继电器7经第二三极管10与51单片机14相连， 第三继电器8经第三三极管11与51单片机14相连，第一高精度气体质量流量 控制器4、第二高精度气体质量流量控制器5、方式选择开关12、嗅辨指示灯 13、键盘15、显示器16分别与51单片机14相连。
实验时操作员根据实际情况通过方式选择开关选择实验方案，这里提供两 种实验分析方法污染源分析方法和环境分析方法。实验时通过单片机由软件 控制实现不同的分析方法的配气，由软件自动完成对实验结果的运算处理，通 过显示器输出最终数据，使用本发明对样品气体进行嗅辨反洗，节省了大量人 工，提高了实验效率，计算机对数据的分析计算依据三点比较式臭袋法 GB/T14675誦93。
如图3所示，驱动电路2包括空开17、熔断器18、电机热保护19、微型 真空泵20、电源指示灯21、整流器22、第一高精度气体质量流量控制器4 、 第二高精度气体质量流量控制器5、第一继电器6、第二继电器7、第三继电器 8、第一电磁阀23、第二电磁阀24、微机控制系统l;空开17与烙断器18、整 流器22依次串联；电机热保护19与微型真空泵20串联后并联到熔断器18、整 流器22之间；电源指示灯21并联到熔断器18、整流器22之间；第一高精度气 体质量流量控制器4、第二高精度气体质量流量控制器5、第一继电器6、第二 继电器7、第三继电器8、第一电磁阀23、第二电磁阀24依次并联到整流器22 上；第一高精度气体质量流量控制器4、第二高精度气体质量流量控制器5、第 一继电器6、第二继电器7、第三继电器8分别与微机控制系统1相连。
如图4所示，气动连接装置3包括活性炭空气过滤器25、采样袋26、两位 两通电磁阀27、第一高精度气体质量流量控制器4、第二高精度气体质量流量 控制器5、第一单向阀28、第二单向阀29、微型真空泵20、两位三通电磁阀30、 工作箱31、固定式嗅辨台32、移动式嗅辨口33;活性炭空气过滤器25与第一 高精度气体质量流量控制器4、第一单向阀28、微型真空泵20、两位三通电磁 阀30依次相连，固定式嗅辨台32、移动式嗅辨口33分别与两位三通电磁阀30 相连，采样袋26与第二高精度气体质量流量控制器5、第二单向阀29、微型真空泵20、两位三通电磁阀30依次相连，活性炭空气过滤器25出口经两位两通 电磁阀27与采样袋26入口相连。
考虑到嗅辨分析是基于环境温度下人体对臭气的感知程度样品做出评价 的，气体温度过高会影响嗅辨结果。而泵的连续运行会大量发热，这里选用自 带冷却系统的微型真空泵以保证实验结果准确性。稀释控制采用闭环控制，按 照质量流量控制方式实现不同稀释比的自动配气控制。利用微型真空泵送气， 分两个气路供气，分别输送无臭空气和样品气体，采用高精度质量流量控制器， 通过计算机控制不同气路的气体流量实现不同稀释比的自动配气控制。
如图5所示，固定式嗅辨台32设有六个工作台34,每个工作台34设有嗅 辨口37、键盘15、嗅辨指示灯13。
如图6所示移动式嗅辨口33包括手柄35、进气管36、嗅辨口 38、嗅辨指 示灯39、判定按钮40;判定按钮40镶在手柄35上，进气管36装在手柄35里 面并且与嗅辨口 38相连接，嗅辨指示灯39嵌于嗅辨口 38边缘。
移动式嗅辨口为一独立结构，用一定长度的特制软管连接到工作箱上，嗅 辨员拿起移动式嗅辨口，可以在一定范围内移动，便于野外环境下进行嗅辨。 嗅辨口依据亚洲人面部曲线特征设计，选用优质材料，使嗅辨员鼻子贴近嗅辨 口工作时面部有较好的舒适度。
实验时操作员根据实际情况选择用嗅辨工作台还是用移动式嗅辨口进行操 作。通过对两位三通电磁阀的控制实现向嗅辨工作台或者移动式嗅辨口送气。
本发明的使用步骤和样品分析方法如下
(A) 开机，真空泵启动，冲洗方式运行一分钟，让经过滤的无臭空气对气 体管路系统进行充分冲洗，以排出管路中异味。
(B) 操作人员将5L的充满样品气体的采样袋连接于工作箱上采样袋接口。
(C) 各嗅辨员就位。
(D) 操作人员根据样品情况选择实验分析方案，按下相应按钮。
(E) 流量控制阀依据计算机指令精确控制气体流量，对嗅辨口送出无臭空 气或者一定稀释比的嗅辨样品,同时相应指示灯在计算机控制下点亮。每次送气 时间为90秒。
(F) 嗅辨员依据指示灯提示对嗅辨口气体进行嗅辨，并通过输入按键向计 算机发送判断结果。
(G) 计算机依据所选测试方案对输入结果进行处理，计算出下一次循环的 稀释比。(H)重复(E)到(G),进行多组稀释比的嗅辨测试，测试次数根据不同
样品而不相同。
其中(D)项嗅辨分析方案有两种污染源分析方法和环境分析方法。
① 选择污染源分析方法后，进入污染源分析程序及记录界面
(GB/T14675-93_8.3.1)。嗅辨员通过三个嗅辨气体的辨别，正确识别有臭的气 体后，再逐级进行稀释、嗅辨，直至稀释样品的臭气浓度低于嗅辨员的嗅觉阈 值时停止实验。每个样品由6名嗅辨员同时测定，最后根据嗅辨员的个人阈值 和嗅辨小组成员的平均阈值，求得臭气浓度值。
② 选择环境分析方法后，进入环境分析程序及记录界面 (GB/T14675-93_8.3.2)。环境样品测定为每名嗅辨员每个稀释倍数判别三次，
每个样品由6名嗅辨员同时测定，当嗅辨员认定某一号气体有气味时，则反馈 信息于判定台。在一个稀释倍数分析结束时，电脑自动计算出小组平均正解率OV[ 值)。通过M值的大小，判定师可以判断接下来的稀释倍数，若M值大于0.58， 则稀释倍数加大；若M值小于0.58，则减小稀释倍数。直至得到分别大于0.58 的M!值和小于0.58的M2值。根据MJPM2值进行计算，求得臭气浓度。 一次完整的嗅辨流程为
① 嗅辨口管路冲洗，采用大流量进气，持续时间20秒，这是相邻两组实 验间的管路冲洗，嗅辨员利用这个时间输入判定结果；
② 按6m/min的速度对嗅辨口送无臭空气，持续时间90秒；
③ 嗅辨口冲洗，采用大流量进气，持续时间20秒；
按6m/min的速度对嗅辨口送某一稀释比的混合气体，持续时间卯秒；
⑤嗅辨口冲洗，采用大流量进气，持续时间20秒；
◎按6m/min的速度对嗅辨口送无臭空气，持续时间90秒；
⑦ 嗅辨口冲洗，采用大流量进气，持续时间20秒；
⑧ 嗅辨员输入判断结果，计算机记录并分析该结果。 其中②、④、⑥的顺序计算机随机控制。
权利要求
1.一种基于三点比较式臭袋法的动态嗅觉仪，其特征在于包括微机控制系统(1)、驱动电路(2)和气动连接装置(3)；其中微机控制系统(1)与控制电路(2)、气动连接装置(3)依次相连；所述的微机控制系统(1)包括第一高精度气体质量流量控制器(4)、第二高精度气体质量流量控制器(5)、第一继电器(6)、第二继电器(7)、第三继电器(8)、第一三极管(9)、第二三极管(10)、第三三极管(11)、方式选择开关(12)、嗅辨指示灯(13)、51单片机(14)、键盘(15)、显示器(16)；第一继电器(6)经第一三极管(9)与51单片机(14)相连，第二继电器(7)经第二三极管(10)与51单片机(14)相连，第三继电器(8)经第三三极管(11)与51单片机(14)相连，第一高精度气体质量流量控制器(4)、第二高精度气体质量流量控制器(5)、方式选择开关(12)、嗅辨指示灯(13)、键盘(15)、显示器(16)分别与51单片机(14)相连。
2. 根据权利要求1所述的一种基于三点比较式臭袋法的动态嗅觉仪，其特征 在于所述的驱动电路(2)包括空开(17)、熔断器(18)、电机热保护(19)、微 型真空泵(20)、电源指示灯(21)、整流器(22)、第一高精度气体质量流量控 制器(4)、第二高精度气体质量流量控制器(5)、第一继电器(6)、第二继电器(7)、第三继电器(8)、第一电磁阀(23)、第二电磁阀(24)、微机控制系统(1); 空开(17)与熔断器(18)、整流器(22)依次串联；电机热保护(19)与微型 真空泵(20)串联后并联到熔断器(18)、整流器(22)之间；电源指示灯(21) 并联到熔断器(18)、整流器(22)之间；第一高精度气体质量流量控制器(4)、 第二高精度气体质量流量控制器(5)、第一继电器(6)、第二继电器(7)、第三 继电器(8)、第一电磁阀(23)、第二电磁阀(24)依次并联到整流器(22)上； 第一高精度气体质量流量控制器(4)、第二高精度气体质量流量控制器(5)、第 一继电器(6)、第二继电器(7)、第三继电器(8)分别与微机控制系统(1)相 连。
3. 根据权利要求1所述的一种基于三点比较式臭袋法的动态嗅觉仪，其特 征在于所述的气动连接装置(3)包括活性炭空气过滤器(25)、采样袋(26)、 两位两通电磁阀(27)、第一高精度气体质量流量控制器(4)、第二高精度气体 质量流量控制器(5)、第一单向阀(28)、第二单向阀(29)、微型真空泵(20)、 两位三通电磁阀(30)、工作箱(31)、固定式嗅辨台(32)、移动式嗅辨口 (33); 活性炭空气过滤器(25)与第一高精度气体质量流量控制器(4)、第一单向阀(28)、微型真空泵(20)、两位三通电磁阀(30)依次相连，固定式嗅辨台(32)、 移动式嗅辨口 (33)分别与两位三通电磁阀(30)相连，采样袋(26)与第二 高精度气体质量流量控制器(5)、第二单向阀(29)、微型真空泵(20)、两位 三通电磁阀(30)依次相连，活性炭空气过滤器(25)出口经两位两通电磁阀(27)与采样袋(26)入口相连。
4. 根据权利要求3所述的一种基于三点比较式臭袋法的动态嗅觉仪，其特 征在于所述的固定式嗅辨台(32)设有六个工作台(34)，每个工作台(34)设 有嗅辨口 (37)、键盘(15)、嗅辨指示灯(13)。
5. 根据权利要求3所述的一种基于三点比较式臭袋法的动态嗅觉仪，其特 征在于所述的移动式嗅辨口 (33)包括手柄(35)、进气管(36)、嗅辨口 (38)、 嗅辨指示灯(39)、判定按钮(40);判定按钮(40)镶在手柄(35)上，进气 管(36)装在手柄(35)里面并且与嗅辨口 (38)相连接，嗅辨指示灯(39) 嵌于嗅辨口 (38)边缘。
全文摘要
本发明公开了一种基于三点比较式臭袋法的动态嗅觉仪。它包括微机控制系统、驱动电路和气动连接装置；微机控制系统与控制电路、气动连接装置依次相连；微机控制系统包括第一、二高精度气体质量流量控制器，第一、二、三继电器，第一、二、三三极管，嗅辨指示灯、51单片机等；第一继电器经第一三极管与51单片机相连，第二继电器经第二三极管与51单片机相连，第三继电器经第三三极管与51单片机相连，第一、二高精度气体质量流量控制器、方式选择开关、嗅辨指示灯、键盘、显示器分别与51单片机相连。本发明采用质量流量控制方式来控制气体稀释倍数，减少人为操作误差，减少分析时间，降低劳动强度，无需嗅辨袋，降低成本。
文档编号G05D27/02GK101551375SQ20091009862
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月18日 优先权日2009年5月18日
发明者代小蓉, 虎 李, 汪开英, 波 魏 申请人:浙江大学