一种加快痕量气体集成探测器响应的气路装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种加快痕量气体集成探测器响应的气路装置，包括连接进气口的富集器、气体传感器、第一气泵依次连接形成主气路，通过三通阀将第一支气路连接于富集器输出端；通过三通阀或三通转接头将第二支气路绕过富集器直接将气体传感器与进气口相连；当富集和实时检测同时工作时，控制开启三通阀，气体一部分由进气口通过富集器富集后，由第一支气路排出，气体另一部分由进气口通过支气路直接通入气体传感器进行检测；当富集后进行检测时，通过控制三通阀关闭第一支气路，关闭第二支气路，加热富集器，对富集后的气体通入气体传感器进行检测，检测完成后，停止对富集器的加热并使之降温到初始温度，进而实现能够快速对痕量气体进行响应。
【专利说明】一种加快痕量气体集成探测器响应的气路装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及气体传感器/探测器【技术领域】，尤其涉及一种加快痕量气体集成探测器响应的气路装置。
【背景技术】
[0002]在对复杂环境中的痕量气体进行检测时，存在着这样一个技术难题:由于检测的气体浓度很低，现有传感器的灵敏度难以达到所需的检测门限，因此在传感器的前端增加富集装置成为解决传感器灵敏度不足的一个有效途径。富集器和高灵敏的气体传感器构成了最基本的痕量气体集成探测器。
[0003]对于痕量气体检测，往往需要长时间富集以采集足够的气体分子，并在随后的解吸附过程中快速释放这些吸附气体，以获得高于传感器检测门限的气体浓度。显然，待测气体的浓度越低，需要富集的时间越长。但是，长时间富集无疑削弱了传感器检测气体的实时性。特别是对于有毒、易燃易爆等高危气体进行检测时，会对已经出现的较高浓度致命危险气体延迟响应(报警)，导致集成探测器失去重要的实时响应特性。简言之，现有的技术存在着这样一个矛盾:低浓度的气体检测需要在传感器的前端集成富集器，但集成富集器后又会极大地延长传感器对于高浓度气体的响应时间。
[0004]因此，现有技术存在气体集成探测器响应速度慢的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明实施例通过提供一种加快痕量气体集成探测器响应的气路装置，解决了现有技术中存在气体集成探测器响应速度慢的技术问题，进而实现了能够快速对痕量气体进行响应的技术效果。
[0006]本发明实施例提供了一种包括连接于进气口的富集器、气体传感器、第一气泵依次连接形成主气路，还包括:
通过三通阀将第一支气路连接于富集器输出端；
通过三通阀或三通转接头将第二支气路绕过富集器直接将气体传感器与进气口相连；
其中，当富集和实施检测同时工作时，控制开启三通阀，气体一部分由进气口通过富集器富集后，尾气由第一支气路排出，气体另一部分由进气口通过第二气路直接通入气体传感器进行检测；
当富集后进行检测时，通过控制三通阀关闭第一支气路，关闭第二支气路，加热富集器，对富集后的气体通入气体传感器进行检测；
当检测完成后，停止对富集器的加热并使之降温到初始温度。
[0007]进一步地，在进气口处通过三通转接头分别连接富集器进气口和第二支气路进气□。
[0008]进一步地，在第一支气路输出端连接第二气泵。
[0009]进一步地，将第一支气路输出端通过三通转接头连接至气体检测器输出端。
进一步地，所述气体传感器具体为一个传感器单元器件或一个传感器阵列。
[0010]进一步地，所述富集器具体为管式富集器或采用MEMS技术制作的微型富集器。
[0011]进一步地，在第二支气路上设置有截止阀，控制第二支气路的开和闭。
[0012]本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点: 由于采用了加快痕量气体集成探测器响应的气路装置，包括连接于进气口的富集器、
气体传感器、第一气泵依次连接形成主气路，还包括:通过三通阀将第一支气路连接于富集器输出端；通过三通阀将第二支气路绕过富集器直接将气体传感器与进气口相连；当富集和实时检测同时工作时，控制开启三通阀，气体一部分由进气口通过富集器富集后，尾气由第一支气路排出，气体另一部分由进气口通过支气路直接通入气体传感器进行检测；当富集后进行检测时，通过控制三通阀关闭，加热富集器，对富集后的气体进行检测，当检测完成后，停止对富集器的加热并使之降温到初始温度，解决了现有技术中存在气体集成探测器响应速度慢的技术问题，进而实现了能够快速对痕量气体进行响应的技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例中由双泵、双三通阀所构成气路的结构示意图；
图2为本发明实施例中由双泵、单三通阀所构成气路的结构示意图；
图3为本发明实施例中由单泵、单三通阀所构成气路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]本发明实施例通过提供一种加快痕量气体集成探测器响应的气路装置，解决了现有技术中存在气体集成探测器响应速度慢的技术问题，进而实现了能够快速对痕量气体进行响应的技术效果。
[0015]下面结合附图以及实施例对本发明集成气体传感器系统的气路以及工作步骤作进一步的描述:
如图1所示，实施例一，基于双泵、双三通阀的气体探测器气路。
[0016]该加快痕量气体集成探测器响应的气路装置中，采用2个气泵、2个三通阀、I个三通转接头将富集器和传感器连接起来，用于有毒气体模拟剂DMMP的检测。富集器为MEMS富集器，气体传感器为4单元的声表面波(SAW)传感器阵列。
[0017]其中，三通转接头、富集器、三通阀1、三通阀2、SAW传感器阵列、第一气泵I依次串联，形成主气路；在三通阀I处分出第一支气路I与第二气泵2相连，形成富集专用气路；进气口处的三通接口分出第二支气路2与后端三通阀2相连，绕过了富集器，形成实时气体检测通路。
[0018]初始状态时，所有的部件都处于关闭状态。开始工作后，该集成探测器的工作步骤如下:
a)三通阀I接通第一支气路I，打开第二气泵2，将含有DMMP的混合气体泵入富集器进行富集，同时三通阀2接通第二支气路2和气体传感器，打开第一气泵1，将含有DMMP的混合气体泵入气体传感器进行检测。在该阶段，气体传感器可探测到0.08mg/m3以上浓度的DMMP，对于lmg/m3的DMMP，响应时间约为20s。
[0019]b)富集2分钟后关闭气泵2，对MEMS富集器加热3秒钟，快速升温至约200°C。加热完成的同时两个三通阀导通主气路，第一气泵I将富集器解吸附的高浓度混合气体泵入传感器进行检测。在该阶段，气体传感器可检测出0.007mg/m3的DMMP。从开始采样到气体传感器给出信号的时间约为3-4分钟。
[0020]c)检测结束后，恢复到a步骤，进行a到b的循环。
[0021]该气路采用了 2个气泵。其中第二气泵2采用抽速为600Sccm的大气泵，第二气泵I采用抽速为200sCCm的小气泵，并采用内径1_的粗管连接进气口、富集器和气泵2，而其余部分的连接采用内径0.5mm的细管。这样还能同时兼顾富集器和气体传感器对气体流量的不同需求。
[0022]DMMP是沙林等G系神经毒剂的模拟剂，上述结果表明，该集成传感器不仅能在4分钟内检测出低至0.0 lmg/m3的毒气，而且当lmg/m3以上浓度的毒气出现时，可以在30s内立刻报警。
[0023]如图2所示，实施例二一基于双泵、单三通阀的气体探测器气路
与实施例一相比，该加快痕量气体集成探测器响应的气路装置的区别在于将实施例一中的三通阀2替换成了三通转接头，并在第二支气路2的中间增加了一个截止阀。通过截止阀的开闭实现对第二支气路2的通断功能，其余的气路结构及工作流程与同实施例一相同。
[0024]如图3所示，实施例三一基于单泵、单三通阀的气体探测器气路
该加快痕量气体集成探测器响应的气路装置中，采用了管式富集器和FPD检测器替代实施例一、二中的MEMS富集器和SAW传感器阵列，用于检测甲硫醚等硫系恶臭气体。与实施例二相比，该集成气体探测器的区别在于去掉了第一气泵2，而用一段气管绕过气体传感器与后端的第二气泵I相连。
[0025]初始状态时，所有的部件都处于关闭状态。开始工作后，该集成探测器的工作步骤如下:
a)打开第一气泵1，并始终保持工作状态。三通阀接通第一支气路1，将有机硫待测气体泵入管式富集器进行富集，同时打开截至阀，将待测气体泵入FPD检测器进行检测。
[0026]b)富集5-10分钟后，三通阀接通气体传感器，同时关闭截至阀，并加热管式富集器约8秒钟，快速升温至约180°C，解吸附的高浓度气体进入气体传感器进行检测。
[0027]c)检测结束后，恢复到a步骤，进行a到b的循环。
[0028]通过上述三种实施例，从而能够快速对痕量气体进行快速响应的技术效果。
[0029]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0030]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种加快痕量气体集成探测器响应的气路装置，包括连接于进气口的富集器、气体传感器、第一气泵依次连接形成主气路，其特征在于，还包括: 通过三通阀将第一支气路连接于富集器输出端； 通过三通阀或三通转接头将第二支气路绕过富集器直接将气体传感器与进气口相连； 当富集和实时检测同时工作时，控制开启三通阀，气体一部分由进气口通过富集器富集后，尾气由第一支气路排出，气体另一部分由进气口通过第二支气路直接通入气体传感器进行检测； 当富集后进行检测时，通过控制三通阀关闭第一支气路，关闭第二支气路，加热富集器，对富集后的气体通入气体传感器进行检测； 当检测完成后，停止对富集器的加热并使之降温到初始温度。
2.根据权利要求1所述的加快痕量气体集成探测器响应的气路装置，其特征在于，在进气口处通过三通转接头分别连接富集器进气口和第二支气路进气口。
3.根据权利要求1所述的加快痕量气体集成探测器响应的气路装置，其特征在于，在第一支气路输出端连接第二气泵。
4.根据权利要求1所述的加快痕量气体集成探测器响应的气路装置，其特征在于，将第一支气路输出端通过三通转接头连接至气体检测器输出端。
5.根据权利要求1-4中任一权项所述的加快痕量气体集成探测器响应的气路装置，其特征在于，所述气体传感器具体为一个传感器单元器件或一个传感器阵列。
6.根据权利要求1-4中任一权项所述的加快痕量气体集成探测器响应的气路装置，其特征在于，所述富集器具体为管式富集器或采用MEMS技术制作的微型富集器。
7.根据权利要求1所述的加快痕量气体集成探测器响应的气路装置，其特征在于，在第二支气路上设置有截止阀，控制第二支气路的开和闭。
【文档编号】G01N29/02GK104181228SQ201410476582
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】吴朋林, 郭攀, 赵瑾珠, 杜晓松, 谢光忠 申请人:电子科技大学