一种标准气配气仪的制作方法

本发明涉及环境在线监测设备技术领域，尤其涉及一种标准气配气仪，具体涉及一种结构简单、浓度调节范围大、调节方便且浓度准确度好的标准气配气仪。

背景技术：

目前，现有的标准气配气仪，如若需配置汞标气，hg标气发生装置利用饱和汞蒸气原理或化学反应产生元素汞，一路通过载气将汞蒸气带出形成某一浓度的汞标气，另一路作为稀释气对汞标气进行稀释，最终浓度的大小由总流量决定。然而通过流量的直接稀释很难做到大的浓度范围的标气的配置，而且浓度越低所需气体流量越大，这不仅会增加流量计的成本，浪费大量气体，而且由于流量的增加，误差增加，浓度的稳定性和准确性会降低。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是：提供一种结构简单、浓度调节范围大、调节方便且浓度准确度好的标准气配气仪，以解决现有配气仪通过流量的直接稀释的方式存在增加流量计的成本、浪费大量气体及浓度的稳定性和准确性降低的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种标准气配气仪，包括载气通路、第一稀释气通路及第二稀释气通路；所述载气通路与所述第一稀释气通路并联连接第一混合室，所述第一混合室的第一出口连接排气口，所述第一混合室的第二出口与所述第二稀释气通路并联连接第二混合室，所述第二混合室连接标准气出口。

其中，标准气配气仪还包括气源通路，所述气源通路为一进两出的三通管，所述气源通路通过第一质量流量控制器分别与所述载气通路及第一稀释气通路连接。

其中，所述载气通路和所述第一稀释气通路中的至少一个通路上设有第一比例阀；当只有其中一个通路上设有所述第一比例阀时，另一个通路上设有流量计。

其中，所述载气通路上设有渗透腔和所述流量计，所述流量计用于测量载气通入所述渗透腔的气体流量，所述渗透腔用于与所述第一混合室连接。

其中，所述第一稀释气通路上设有所述第一比例阀，所述第一比例阀用于控制稀释气体通入所述第一稀释气通路的气体流量，以确保流经所述渗透腔的气体流量恒定不变。

其中，所述载气通路上设有第二质量流量控制器和渗透腔，所述渗透腔用于与所述第一混合室连接。

其中，所述第一稀释气体通路上设有第三质量流量控制器。

其中，所述第一混合室的第一出口及第二出口中的至少一个出口处设有第五质量流量控制器；当只有其中一个出口处设有所述第五质量流量控制器时，另一个出口处设有第二比例阀。

其中，所述第一混合室的第一出口设有所述第二比例阀；所述第一混合室的第二出口设有所述第五质量流量控制器。

其中，所述第二稀释气体通路上设有第四质量流量控制器。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供了一种标准气配气仪，包括载气通路、第一稀释气通路及第二稀释气通路；载气通路与第一稀释气通路并联连接第一混合室，第一混合室的第一出口连接排气口，第一混合室的第二出口与第二稀释气通路并联连接第二混合室，第二混合室连接标准气出口。本申请提供的标准气配气仪，结构简单，经第一混合室稀释后的标气流量大且可调，进行流量分配易于实现，控制性好且分配精度高，通过第一混合室的两个出口进行流量分配后，即将经过一次稀释后的标气的一部分通过排气口排出，剩余部分气体与第二稀释气通路在第二混合室进行进一步地稀释；进入第二混合室的标气浓度的精密度高、准确度好，在第二混合室与第二稀释气通路混合后，配备出的标气浓度范围广、精密度高且浓度准确性好；另外，由于经一次稀释后的标气流量大，更易控制，调节更为方便。

附图说明

图1是本发明一种标准气配气仪实施例一的配气仪的结构示意图；

图2是本发明一种标准气配气仪实施例二的配气仪的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。

需说明的是，图1和图2中的mfc，英文名称为“massflowcontroller”，中文名称为质量流量控制器；mfc1为第一质量流量控制器，mfc2为第二质量流量控制器，mfc3为第三质量流量控制器，mfc4为第四质量流量控制器，mfc5为第五质量流量控制器；本实施例中的流量指的是流速，即单位时间内的气体体积流量。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种标准气配气仪，包括载气通路、第一稀释气通路及第二稀释气通路；载气通路与第一稀释气通路并联连接第一混合室，第一混合室的第一出口连接排气口，第一混合室的第二出口与第二稀释气通路并联连接第二混合室，第二混合室连接标准气出口。具体地，载气通过载气通路进入第一混合室，稀释气通过第一稀释气通路进入第一混合室后并与进入第一混合室的载气混合，得到一级稀释后的混合气体，该混合气体分为两路，一路通过排气口排空或用作它用；另一路进入第二混合室，稀释气通过第二稀释气通路进入第二混合室后并与进入第二混合室的混合气体作进一步地混合，得到二级稀释后的混合气体，并从标准气出口流出。

本申请提供的标准气配气仪，结构简单，经第一混合室稀释后的标气流量大，进行流量分配易于实现，控制性好且分配精度高，通过第一混合室的两个出口进行流量分配后，进入第二混合室的标气流量的误差对二次稀释后浓度的影响小，因而利于提高标气的精度及准确度；在第二混合室与第二稀释气通路混合稀释后，配备出的标气浓度范围更广、精密度更高且浓度准确性更好；另外，由于经第一混合室稀释后的标气流量大，因而更易控制，调节更为方便。

进一步地，标准气配气仪还包括气源通路，气源通路为一进两出的三通管，气源通路通过第一质量流量控制器分别与载气通路及第一稀释气通路连接。在本实施例中，气源通路用于提供气源，气源通路通过第一质量流量控制器(即mfc1)进行流量控制，一部分气体用作载气，另一部分气体用作稀释气。

需说明的是，本实施例提供的标准气配气仪，可以用于配备不同的标准气，如汞标气、一氧化氮、甲烷、苯、甲苯、甲醛、乙醇等。根据需配备的标准气来选择相应的渗透腔类型。其中，气源一般为高纯氮气或其它干净无干扰的气体，气源用作载气或稀释气。

具体地，载气通路和第一稀释气通路中的至少一个通路上设有第一比例阀；当只有其中一个通路上设有第一比例阀时，另一个通路上设有流量计。即有三种设置情形：其一、载气通路和第一稀释气通路均设有第一比例阀；其二、载气通路上设有第一比例阀，第一稀释通路上设有流量计；其三、第一稀释通路上设有第一比例阀，载气通路上设有流量计。需说明的是，第一比例阀和流量计都可以替换为其它类似功能的阀门件，如针阀、节流阀、伺服阀等其他元器件类型，具体可根据实际实施条件来选择相应的设置方式及元器件类型。

优选地，在本实施例中，载气通路上设有渗透腔和流量计，流量计可以制造一定的压力差以方便第一比例阀的流量调节且能实时监测载气通入渗透腔的气体流量；渗透腔用于与第一混合室连接；第一稀释气通路上设有第一比例阀，第一比例阀用于控制稀释气体通入第一稀释气通路的气体流量。在本实施例中，气源通路通过第一质量流量控制器(即mfc1)进行流量控制，用作载气的一部分气体通过流量计进入渗透腔，经渗透腔处理后得到的标气进入第一混合室，用作稀释气的剩余部分气体通过第一比例阀进入第一混合室，并与进入第一混合室的标气进行混合，以实现一级稀释，结构紧凑，利于减小整体占用空间。

需说明的是：渗透腔为某一恒定温度下渗透率稳定的装置，对温度的稳定性要求为0.1℃以内，所以其对内部环境的稳定性要求非常高。一般情况下，渗透腔稳定后，载气的流速不能随便变动。因此，在载气通过渗透腔时，对流速的稳定性要求高。在本实施例中，mfc1的流量可调，调节mfc1的流量时，通过调节第一比例阀的开度来调节通过第一稀释气通路的流量，进而使得载气通路中经过渗透腔的流量恒定不变，以保证渗透腔内环境的稳定性，进而提高配备标准气的质量。本发明采用载气进行一级稀释混合后再进行流量分配，并将流量分配后的部分气体再进行二级稀释混合，采用这种方式得到的配气浓度范围更广，浓度误差更小，且更易实现，控制性好。

其中，第一比例阀也可替换为针阀、节流阀、伺服阀等其他元器件类型，具体可根据实际实施条件来选择合理的元器件类型。

进一步地，第一混合室的第一出口及第二出口中的至少一个出口处设有第五质量流量控制器；当只有其中一个出口处设有第五质量流量控制器时，另一个出口处设有第二比例阀。即有三种设置情形：其一、第一混合室的第一出口及第二出口的出口处均设有第五质量流量控制器；其二、第一混合室的第一出口的出口处设有第五质量流量控制器，第一混合室的第二出口的出口处设有第二比例阀；其三、第一混合室的第二出口的出口处设有第五质量流量控制器，第一混合室的第一出口的出口处设有第二比例阀。需说明的是，第二比例阀和质量流量控制器都可以替换为其它类似功能的阀门件，如针阀、节流阀、伺服阀等其他元器件类型，具体可根据实际实施条件来选择相应的设置方式及元器件类型。

优选地，第一混合室的第一出口设有第二比例阀，第二比例阀用于控制从排气口排空的气体的流量；第一混合室的第二出口设有第五质量流量控制器。在本实施例中，经一级稀释后的气体分为两路，一路通过排气口排空或用作它用，具体地，在第一混合室与排气口之间设有第二比例阀，可以根据所需标气的浓度来调节第二比例阀的开度，操作简单，使用方便，且利于实现更广的配气浓度范围。其中，第二比例阀也可替换为针阀、节流阀、伺服阀等其他元器件类型，具体可根据实际实施条件来选择合理的元器件类型。

具体地，第二稀释气体通路上设有第四质量流量控制器。在本实施例中，为进一步地提高最终获得的标气浓度的精密度和准确度，在第二稀释气体通路上及第一混合室的第二出口均设有质量流量控制器，以分别精确控制流入第二混合室的一级稀释后的标气的流量和通过第二稀释通路流入第二混合室的气体流量。

特别的，采用本申请提供的配气仪，可实现下述有益效果：

1、第一混合室的总流量可调，且调节过程中不影响渗透腔内部环境的稳定性，利于提高配备标准气的质量。

2、流入第一混合室的总流量包括通过载气通路和第一稀释气通路流入的气体流量，虽然增加了第一稀释气通路，但准确性仍然只与一个流量计mfc1有关，并未引入其他流量误差，精度高。

3、第一混合室的总流量量大，进行流量按比例分配时流量误差对总流量的影响势必会比小流量按同比例分配时的影响小，二级稀释后标气浓度的稳定性和准确性更好。

4、根据所需的标气流量和标气浓度，可以做到一、二级稀释的智能分配。

优选地，为便于说明本实施例中标准气配气仪的配气过程，以配置一定浓度的汞标气为例，此时，渗透腔为hg渗透腔。

在配气之前，还需做一些准备工作以保证渗透腔内环境的稳定性，具体地，全开第二比例阀，关闭mfc4和mfc5，将hg渗透腔的温度设定为目标温度，流量固定为目标流量，设置mfc1的初始流量，其中，mfc1的初始流量大于目标流量；调节第一比例阀，使得流量计的流量稳定；开启预热配气仪，待hg渗透腔的温度及流速达到要求，即渗透率稳定后，预热结束，开始配气。

采用本实施例中的标准气配气仪，其配气方式为：气源通过mfc1控制流量分为两路，一路作为载气通路，具体地，载气由流量计进入hg渗透腔把hg蒸气带出后形成hg标气进入第一混合室；另一路作为第一稀释气通路，具体地，稀释气经由第一比例阀进入第一混合室后并与进入第一混合室的hg标气混合；混合后的hg标气分支为至少两部分，一部分hg标气通过mfc5进入第二混合室，第二稀释气通路的稀释气体通过mfc4进入第二混合室后并与进入第二混合室内的一部分hg标气做进一步地混合，以形成新的浓度的标气，从标准气出口流出；剩余部分的hg标气通过排气口排空或用作它用。

采用上述配气方式，计算最终配备得到的气体浓度的公式为：

设渗透率为n(ng/min)，mfc1的实际流量l1(ml/min)，mfc4的实际流量l4(ml/min)，mfc5的实际流量l5(ml/min)，则二级稀释后标气的浓度为：c＝l5/l1×n/(l5+l4)，c的单位为ng/ml。

实施例二

如图2所示，本发明实施例提供了一种标准气配气仪，包括载气通路、第一稀释气通路及第二稀释气通路；载气通路与第一稀释气通路并联连接第一混合室，第一混合室的第一出口连接排气口，第一混合室的第二出口与第二稀释气通路并联连接第二混合室，第二混合室连接标准气出口。具体地，载气通路上设有第二质量流量控制器和渗透腔，渗透腔用于与第一混合室连接；第一稀释气体通路上设有第三质量流量控制器。

在本实施例中，标准气配气仪中的载气通路及第一稀释气通路上均设有质量流量控制器，即载气通路通过第二质量流量控制器控制流入渗透腔的量，以制备标气，制备后的标气进入第一混合室；第一稀释气通路通过第三质量流量控制器控制流入第一混合室的气体流量后并与在第一混合室内的标气进行混合，以实现一级稀释，结构简单，操作简便。其它技术方案与实施例一中的技术方案相同，为避免赘述，在这不做额外的阐述。

优选地，为便于说明本实施例中标准气配气仪的配气过程，以配置一定浓度的汞标气为例，此时，渗透腔为hg渗透腔。

采用本实施例中的标准气配气仪，其配气方式为：载气通过mfc2进入hg渗透腔把hg蒸气带出后形成hg标气进入第一混合室；稀释气通过mfc3进入第一混合室后并与进入第一混合室的hg标气混合；混合后的hg标气分支为至少两部分，一部分hg标气通过mfc5进入第二混合室，第二稀释气通路的稀释气体通过mfc4进入第二混合室后并与进入第二混合室内的一部分hg标气做进一步地混合，以形成新的浓度的标气，从标准气出口流出；剩余部分的hg标气通过排气口排空或用作它用。

本发明采用将载气进行一级稀释混合后再进行流量分配，并将流量分配后的部分气体再进行二级稀释混合，采用这种方式得到的配气浓度范围更广，浓度误差更小，且更易实现，控制性好。

综上所述，本发明提供了一种标准气配气仪，包括载气通路、第一稀释气通路及第二稀释气通路；载气通路与第一稀释气通路并联连接第一混合室，第一混合室的第一出口连接排气口，第一混合室的第二出口与第二稀释气通路并联连接第二混合室，第二混合室连接标准气出口。本申请提供的标准气配气仪，结构简单，经第一混合室稀释后的标气流量大且可调，进行流量分配易于实现，控制性好且分配精度高，通过第一混合室的两个出口进行流量分配后，即将经过一次稀释后的标气的一部分通过排气口排出，剩余部分气体与第二稀释气通路在第二混合室进行进一步地稀释；进入第二混合室的标气浓度的精密度高、准确度好，在第二混合室与第二稀释气通路混合后，配备出的标气浓度范围广、精密度高且浓度准确性好；另外，由于经一次稀释后的标气流量大，更易控制，调节更为方便。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。