一种含有挥发性有机物的混合气体配气装置

1.本实用新型涉及气体传感器测试领域，尤其涉及一种含有挥发性有机物的混合气体配气装置。


背景技术：

2.挥发性有机物，常用vocs表示，vocs是指常温下饱和蒸汽压大于70pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10pa且具有挥发性的全部有机化合物。
3.通常分为非甲烷碳氢化合物(简称nmhcs)、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。vocs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、pm2.5污染具有重要的影响。大多数vocs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。vocs是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程。
4.如何能够精确测量空气中的vocs成分，关键是研制出对原料或产品中某一组分具有灵敏度高、选择性好的传感器；当前气敏领域的研究重点是气敏材料及传感器结构等，对传感器测试技术则较少关注。
5.目前测试系统已基本实现自动化测试，但是在气氛控制精度、传感器电学以及光学响应测试精度上仍有较大改进空间。而如何配置高精度且含有多种挥发性有机物的混合气体是目前急需解决的难题。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种含有挥发性有机物的混合气体配气装置，通过改变常规的有挥发性有机物的挥发装置，采用改进后的液体挥发腔配合混气腔内的多个气压传感器进行精确的混合配气，最终混合后的气体在用气装置或者二级稀释腔内中进行二次稀释，能够得到高精度的含有挥发性有机物的混合气体。
7.具体地，包括如下方案：一种含有挥发性有机物的混合气体配气装置，包括液体挥发腔、混气腔以及用气装置；
8.所述混气腔设有挥发气体通道、多个混合配气通道、第一抽真空通道以及用气装置连接通道；所述混气腔内设有温度传感器、第一气压传感器和第二气压传感器；所述第一气压传感器的满量程小于所述第二气压传感器的满量程；
9.所述液体挥发腔包括第一通气口、第二通气口和注液口，所述第一通气口通过所述挥发气体通道与所述混气腔连通；
10.所述用气装置上设有配气口和第二抽真空口，所述配气口通过所述用气装置连接通道与所述混气腔连通。
11.进一步地，所述液体挥发腔上设有加热元件。
12.进一步地，所述第二通气口与真空泵连接。
13.进一步地，所述液体挥发腔还设有液位观察口，所述液位观察口通过玻璃密封。
14.进一步地，多个混合配气通道包括背景气体通道和/或目标气体通道，所述背景气体通道用于与背景气源连通，所述目标气体通道用于与目标气源连通。
15.进一步地，所述挥发气体通道上设有针阀，用于控制所述挥发气体向混气腔内通气的速率。
16.进一步地，所述液体挥发腔为多个，多个所述液体挥发腔通过不同的针阀控制各个所述液体挥发腔与所述挥发气体向混气腔内通气的速率。
17.进一步地，还包括控制器，所述第一气压传感器、所述第二气压传感器、所述温度传感器和所述针阀均与控制器电连接。
18.进一步地，所述液体挥发腔还设有气压测量接口。
19.进一步地，所述混气腔内还设有湿度计。
20.如上所述，本实用新型具有如下有益效果：
21.1)采用本技术的装置进行气体配置，通过改变常规的有挥发性有机物的挥发装置，采用改进后的液体挥发腔配合混气腔内的多个气压传感器进行精确的混合配气，最终混合后的气体在用气装置中进行二次稀释，能够得到高精度的且含有多种挥发性有机物的混合气体；
22.2)采用两个不同满量程的气压传感器，可以满足不同注入气体的分压测量精度，更适合配置混合气体中具体极低或者极高浓度的气体。
23.3)将第一气压传感器、第二气压传感器、温度传感器以及针阀均与控制器连接，可以实时精确控制进气量，并且实时反映混气腔内的气体混合情况。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其它附图。
25.图1为本技术实施例配气装置整体结构示意图；
26.图2为本技术实施例液体挥发腔立体结构示意图。
27.说明书附图中对应的附图标记对应如下：
28.混气腔1、挥发气体通道11、背景气体通道12、目标气体通道13、用气装置连接通道14、第一抽真空口15；
29.液体挥发腔2、第一通气口21、第二通气口22、注液口23、液位观察口24、备用通气口25、气压测量接口26；
30.用气装置3、配气口31、第二抽真空口32。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
33.实施例：
34.参见图1-2，本实用新型提供一种含有挥发性有机物的混合气体配气装置，目的在于，采用该配气装置，能够精确配制出各气体组分含量明确的含有挥发性有机物的目标测试气体，以用于对气体传感器进行测试。本实施例中的气体传感器具体为vocs传感器。由于是用于对气体传感器进行校正的测试气体，因此需要保证目标测试气体中的各组分含量精确可靠。
35.对于配置含有挥发性有机物的混合气体，难点在于如何将挥发性有机物变化为气态并且顺利进入混合腔中，并且在进入过程中，如何进行有效精确的控制，而且在输气过程中，需要保证没有其他气体混杂在挥发性有机物中形成干扰。
36.本实施例中，配气装置具体包括液体挥发腔2、混气腔1以及用气装置3，挥发性有机物在挥发腔2中产生逐渐由液态挥发成气态，并且在混气腔1中进行混合，混合后的气体在最终输入到用气装置3中，得到最终需要的目标测试气体。
37.具体地，本实施例中，混气腔1设有挥发气体通道11、多个混合配气通道、第一抽真空通道以及用气装置连接通道14；挥发气体通道11用于接收从液体挥发腔2中产生的挥发性有机物，多个混合配气通道分别连接不同的气源，具体地，混合配气通道可以分为背景气体通道12和目标气体通道13，背景气体通道12和目标气体通道13的数量不限于本实施例中的数量，可以根据实际气体成分连接不同的气源，并且通过流量计或者其他气阀进行控制。混气腔1还包括第一抽真空口15，可以在混气之前将混气腔1进行抽真空，因此，当混气腔1接通液体挥发腔2时，由于混气腔1处于真空状态，液体挥发腔2内的气态挥发性有机物会被迅速吸入混气腔1中。
38.混气腔1内设有温度传感器、第一气压传感器和第二气压传感器；第一气压传感器的满量程小于第二气压传感器的满量程；在配气过程中，以此输入需要控制的气体，通过分压和当前温度控制输入的气体的量。气体的分压指的是当气体混合物中的某一种组分在相同的温度下占据气体混合物相同的体积时，该组分所形成的压力。比如我们收集一瓶空气，将其中的氮气除去，恢复到相同的温度。剩余的氧气仍会逐渐占满整个集气瓶，但剩下的氧气单独造成的压力会比原来的低，此时的压力值就是原空气中氧气的分压值。可选地，根据需要，第二气压传感器的最大量程与第一气压传感器的最大量程比值可以为10～100。
39.本实施例中，设置了至少两个满量程不同的传感器，因此可以在不同的检测范围内保证分压测量的精度，例如当需要配置浓度较低的挥发性有机物混合气体时，可以分别采用测量量级较小的第一气压传感器来进行挥发性有机物的分压的测量，以及采用量程较
大的第二气压传感器对背景气体或者其他含量高的气体进行测量。量程上限小的第一气压传感器的误差精度高于第二气压传感器，因此可以更加精确地控制含量低的气体的输入。通过第一气压传感器和第二气压传感器，配合温度传感器，可以通过该挥发性化合物的饱和气压和其对应的含量，来计算得到当前温度下分压对应的气体分子含量，从而可以根据最终需要配置的气体分子含量来提前确定当前温度下需要输入的挥发性化合物的气体分压，并且在达到预设分压时停止输气。进一步地，混气腔1内还设有湿度计，用于在完成气体混合后，进一步地判断验证当其腔内湿度。
40.进一步地，本实施例中，液体挥发腔2包括第一通气口21、第二通气口22和注液口23，第一通气口21通过挥发气体通道11与混气腔1连通；为了保证液体挥发腔2中产生的气体为纯粹的挥发性有机物，首先通过第二通气口22与真空泵连接的方式，将液体挥发腔2抽真空，然后再通过注液口23注入挥发性有机物，由于液态的挥发性有机物上表面为真空的空间，因此也加快了其挥发速度，并且不会混杂其他成分气体。进一步地，液体挥发腔2内或者外壁还可以设有加热元件增加挥发速度。体挥发腔2还设有液位观察口24，液位观察口24通过玻璃密封，以便于观察当前液态的挥发性有机物的剩余含量。液体挥发腔2还设有气压测量接口26，可以检测液体挥发腔2是否完成抽真空，以及当其注液时，实时检测页面上方的气体压强。
41.用气装置3上设有配气口31和第二抽真空口32，配气口31通过用气装置连接通道14与混气腔1连通。当混合腔1内气体按照预设的组分混合完成后，将用气装置3抽真空，然后打开用气装置连接通道14，使得混合腔1中混合制得的目标混合气体自动扩散到用气装置3中，形成气体平衡，从而在用气装置3中获得最终需要的目标测试混合气体。最终混合后的气体在用气装置中进行二次稀释，可以使得挥发性有机物的分压进一步地降低，能够得到高精度的含有挥发性有机物的混合气体。具体各气体成分含量可以根据各气体的分压以及用气装置和混合腔的容积计算得出，也可以基于目标测试混合气体反过来推算在混气腔中需要注入的各气体的分压，在此不再赘述。
42.在其中一种实施例中，二次稀释过程也可以通过二级稀释腔来实现，混气腔1和用气装置3之间的连接为间接连接，中间通过一个二级稀释腔与两者连通来实现。二级稀释腔的两个通道分别与混气腔1与用气装置3连通，并且还设有目标气体和背景气体气源连接通道，当混合腔1内气体按照预设的组分混合完成后，将二级稀释腔抽真空，然后打开用气装置连接通道14，使得混合腔1中混合制得的目标混合气体自动扩散到二级稀释腔中，形成气体平衡，从而在二级稀释腔中获得最终需要的目标测试混合气体。最终混合后的气体在用气装置中进行二次稀释，可以使得水蒸气的分压进一步地降低，能够得到高精度的挥发性有机物混合气体。具体各气体成分含量可以根据各气体的分压以及用气装置、二级稀释腔容积和混合腔的容积计算得出。
43.为了进一步地精确控制，挥发气体通道11上设有针阀，用于控制挥发气体通道11的向混气腔内通气的速率以及打开和关闭通道，当需要配置多种不同组分的挥发性化合物时，液体挥发腔2根据需要对应设置多个，多个液体挥发腔2通过不同的针阀控制各个液体挥发腔2与挥发气体通道11的打开和关闭；并且针阀可以通过控制器自动控制，第一气压传感器、第二气压传感器、温度传感器和针阀均与控制器电连接，用于实时获取各个数据，并且当数据达到预设值时，可以自动控制针阀的开闭。
44.采用本实施例中的装置，通过改变常规的有挥发性有机物的挥发装置，采用改进后的液体挥发腔配合混气腔内的多个气压传感器进行精确的混合配气，最终混合后的气体在用气装置中进行二次稀释，能够得到高精度的含有挥发性有机物的混合气体；当然，本实施例中的装置也不局限于配置含有挥发性有机物的混合气体，也可以利用该装置的连接配合关系，来配置具有精确的相对湿度的混合气体，将液体挥发腔中注入水，使其挥发出水蒸气即可进行相应的控制。
45.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
46.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征能够相互结合。
47.以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。