一种两级多通道大气采集管路过滤系统技术方案

本发明专利技术涉及大气在线分析的前置过滤技术领域，公开了一种两级多通道大气采集管路过滤系统，包括多通道过滤单元，多通道过滤单元包括带有多个过滤腔的过滤器组，每个过滤腔上设置电磁阀；每个电磁阀通过控制器独立控制电磁阀的开闭顺序和电磁阀切换时间间隔，使其中一个电磁阀处于打开状态时，其余的均处于关闭状态。多通道过滤单元前置旋风过滤装置以去除气样中大颗粒污染物及液态水。本发明专利技术在规避了气体浓度高频信号衰减效应变大的同时，使气体分析仪前置过滤系统的有效过滤时间成倍增加，并规避气样中液态水进入仪器而造成仪器损坏，大大延长分析仪器持续运行的时间，提高了野外观测质量。

【技术实现步骤摘要】
一种两级多通道大气采集管路过滤系统
本专利技术涉及大气在线分析的前置过滤
，具体涉及一种两级多通道大气采集管路过滤系统。
技术介绍
在生态学、环境科学、地学等相关领域的科学研究或观测中，常常需要用到快速响应的仪器对大气中微量及痕量气体成分(如大气中CO2、CH4、N2O浓度及相关同位素比率等)进行连续在线分析与监测。目前这类对大气中微量及痕量气体成分测定的仪器多采用激光技术。为提高对痕量气体测定的灵敏度，需要将气样通过管路输送进特定测量腔室，以增加光程和减少干扰。这类基于激光测定技术的在线分析仪在进行痕量气体成分测定时，对进入腔室的固体颗粒物及液态水非常敏感，且液态水的存在会对仪器的一些部件造成损伤。目前常采用前置过滤系统在气体进入腔室前对其进行过滤，以使腔室保持足够清洁，从而达到测定的精度和准确性。现有的前置过滤系统主要是采用筒状过滤器或多级板式换膜过滤系统。筒过滤器是将筒状滤芯放置于滤筒中，气体从滤芯中心进入，经过滤芯内表面后到达滤芯外表面与滤筒之间的空间后收集排出。筒状过滤器可增大气体与滤芯的接触面积，从而延长对固体颗粒物的有效过滤时间。而在管路中安装多级板式换膜过滤系统，相对于单级过滤而言，增加膜过滤级数会一定程度提高过滤的效率。但膜过滤级数增加将增大管路气阻，随着运行时间增长，气阻越来越大，使腔室内的气压难以保持稳定状态，导致清理、检修频率增加；筒状过滤器过滤腔体积往往较大，会产生气体的混合过程，从而会导致采集气体浓度高频信号衰减的情况产生。
技术实现思路
基于以上问题，本专利技术提供一种两级多通道大气采集管路过滤系统，本专利技术规避了在对大气中颗粒物质过滤的过程中，过滤腔的体积较大容易产生气体的混合而导致采集气体浓度高频信号衰减效应变大问题；同时使多通道过滤单元的有效过滤时间成倍增加，有效降低了更换滤膜频率，延长分析仪器持续运行的时间。为解决以上技术问题，本专利技术提供了以下技术方案：一种两级多通道大气采集管路过滤系统，包括设置于采气口与仪器进气口之间的多通道过滤单元，多通道过滤单元包括由多个彼此分离的过滤腔组成的过滤器组；过滤器组设置有进气端分气管和出气端分气管，进气端分气管与出气端分气管均包括主管和与过滤腔相对应的分流支管，进气端分气管、出气端分气管分别通过分流支管与过滤器组的每个过滤腔两侧连通；进气端分气管的主管与采气口连通，出气端分气管的主管与仪器进气口连通；过滤器组设置有电磁阀组，电磁阀组包括用于独立控制每个过滤腔通气或断气的电磁阀；电磁阀组连接有可对每个电磁阀进行控制的控制器，控制器用于独立控制每个电磁阀循环开闭，且在一个控制周期内，其中一个过滤腔处于通气状态时，其余的过滤腔均处于断气状态；控制器的控制参数包括电磁阀开闭顺序、电磁阀切换时间间隔。进一步地，每个过滤腔的进气口或出气口设置有可对气体流速进行调节的调速器一。进一步地，进气端分气管或出气端分气管上设置有可对气体流速进行调节的调速器二，调速器二位于进气端分气管的主管或出气端分气管的主管上。进一步地，过滤器组包括底板，过滤腔包括设置于底板上的凹槽，凹槽内安装有的滤膜，底板上设置有可将凹槽密封的顶板；底板、顶板上分别设置有与凹槽连通的导气管，导气管分别与对应的分流支管连通。进一步地，底板上的凹槽数量为3～15个，每个凹槽内均设置有多个滤膜，每个滤膜的孔径沿气流方向依次减小；每个凹槽内滤膜与凹槽底部之间设置有多孔的支撑板，支撑板与凹槽底部之间设置有下密封环，滤膜与顶板之间设置有上密封环。进一步地，多通道过滤单元的进气端与采气口之间设置有旋风过滤单元，旋风过滤单元包括旋风过滤器，旋风过滤器包括筒体，筒体上部设有顶盖，筒体侧壁上在靠近顶盖位置沿切线方向安装有与采气口连通的进气管；筒体底部开口，开口处连接有与筒体内腔连通的锥形筒，锥形筒的大口径边缘与筒体底部开口边缘密封连接，锥形筒小口径一端连接有与锥形筒内腔连通的收集室；筒体顶部设置有排气筒，排气筒的底部穿过筒体的顶盖且位于筒体内腔；排气筒位于顶盖上方的一端与进气端分气管的主管连通。进一步地，旋风过滤器的进气管与排气筒之间分别通过三通阀一、三通阀二连接有管路一。进一步地，进气端分气管的主管上通过三通阀三连接有管路二，管路二远离三通阀三的一端与出气端分气管的主管连通，管路二上设置有单体过滤器。进一步地，管路二上设置有可对气体流速进行调节的调速器一。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用多个独立的过滤腔组成的多通道过滤单元进行气体中颗粒物质进行过滤，过滤时采用控制器依次切换过滤腔的电磁阀开合实现单个过滤腔依次进行过滤，规避了过滤腔的体积较大容易产生气体的混合而导致采集气体浓度高频信号衰减效应变大问题，同时使多通道过滤单元的过滤腔依次独立过滤，使过滤时间成倍增加，有效降低了更换滤膜频率，延长分析仪器持续运行的时间。同时旋风过滤单元的设置也有效规避了空气中的液态水进入仪器而导致仪器损伤的问题。附图说明图1为实施例1和2的两级多通道大气采集管路过滤系统的结构示意图；图2为实施例1进气端分气管、出气端分气管、过滤器组的连接示意图；图3为实施例1过滤器组的结构示意图；图4为实施例1旋风过滤器的结构示意图；图5为实施例1旋风过滤器的俯视图；图6为实施例2中LGR快速甲烷分析仪30天内记录检测到的甲烷浓度随时间变化的图；图7为实施例2中LGR快速甲烷分析仪30天内记录的光腔衰荡时间随时间变化的图；图8为实施例2中LGR快速甲烷分析仪30天内记录的光腔气压随时间变化的图；图9为实施例2中LGR快速甲烷分析仪30天内记录的光腔温度随时间变化的图；其中：1、采气口；2、仪器进气口；3、多通道过滤单元；4、过滤腔；5、过滤器组；6、进气端分气管；7、出气端分气管；8、电磁阀组；9、电磁阀；10、控制器；11、调速器一；12、调速器二；13、底板；14、凹槽；15、滤膜；16、顶板；17、导气管；18、支撑板；19、下密封环；20、上密封环；21、旋风过滤单元；22、旋风过滤器；23、筒体；24、进气管；25、锥形筒；26、收集室；27、排气筒；28、三通阀一；29、三通阀二；30、管路一；31、三通阀三；32、管路二；33、单体过滤器。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1：参见图1-3，一种两级多通道大气采集管路过滤系统，包括设置于采气口1与仪器进气口2之间的多通道过滤单元3，多通道过滤单元3包括由8个彼此分离的过滤腔4组成的过滤器组5；过滤器组5设置有进气端分气管6和出气端分气管7，进气端分气管6与出气端分气管7均包括主管和与过滤腔4相对应的分流支管，进气端分气管6、出气端分气管7分别通过分流支管与过滤器组5的每个过滤腔4两侧连通；进气端分气管6的主管与采气口1连通，出气端分气管7的主管与仪器进气口2连通；过滤器组5设置有电磁阀组8，电磁阀组8包括用于独立控制每个过滤腔4通气或断气的电磁阀9；电磁阀组8连接有可对每个电磁阀9进行控制的控制器10，控制器10用于独立控制每个电磁阀9循环开闭，且在一个控制周期内，其中一个过滤腔4处于通气状态时，其余的过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两级多通道大气采集管路过滤系统，其特征在于：包括设置于采气口(1)与仪器进气口(2)之间的多通道过滤单元(3)，所述多通道过滤单元(3)包括由多个彼此分离的过滤腔(4)组成的过滤器组(5)；所述过滤器组(5)设置有进气端分气管(6)和出气端分气管(7)，所述进气端分气管(6)与出气端分气管(7)均包括主管和与过滤腔(4)相对应的分流支管，所述进气端分气管(6)、出气端分气管(7)分别通过分流支管与过滤器组(5)的每个过滤腔(4)两侧连通；所述进气端分气管(6)的主管与采气口(1)连通，所述出气端分气管(7)的主管与仪器进气口(2)连通；所述过滤器组(5)设置有电磁阀组(8)，所述电磁阀组(8)包括用于独立控制每个过滤腔(4)通气或断气的电磁阀(9)；所述电磁阀组(8)连接有可对每个电磁阀(9)进行控制的控制器(10)，所述控制器(10)用于独立控制每个电磁阀(9)循环开闭，且在一个控制周期内，其中一个过滤腔(4)处于通气状态时，其余的过滤腔(4)均处于断气状态；所述控制器(10)的控制参数包括电磁阀(9)的开闭顺序、电磁阀(9)的切换时间间隔。

【技术特征摘要】
1.一种两级多通道大气采集管路过滤系统，其特征在于：包括设置于采气口(1)与仪器进气口(2)之间的多通道过滤单元(3)，所述多通道过滤单元(3)包括由多个彼此分离的过滤腔(4)组成的过滤器组(5)；所述过滤器组(5)设置有进气端分气管(6)和出气端分气管(7)，所述进气端分气管(6)与出气端分气管(7)均包括主管和与过滤腔(4)相对应的分流支管，所述进气端分气管(6)、出气端分气管(7)分别通过分流支管与过滤器组(5)的每个过滤腔(4)两侧连通；所述进气端分气管(6)的主管与采气口(1)连通，所述出气端分气管(7)的主管与仪器进气口(2)连通；所述过滤器组(5)设置有电磁阀组(8)，所述电磁阀组(8)包括用于独立控制每个过滤腔(4)通气或断气的电磁阀(9)；所述电磁阀组(8)连接有可对每个电磁阀(9)进行控制的控制器(10)，所述控制器(10)用于独立控制每个电磁阀(9)循环开闭，且在一个控制周期内，其中一个过滤腔(4)处于通气状态时，其余的过滤腔(4)均处于断气状态；所述控制器(10)的控制参数包括电磁阀(9)的开闭顺序、电磁阀(9)的切换时间间隔。2.根据权利要求1所述的一种两级多通道大气采集管路过滤系统，其特征在于:每个所述过滤腔(4)的进气口或出气口设置有可对气体流速进行调节的调速器一(11)。3.根据权利要求1或2所述的一种两级多通道大气采集管路过滤系统，其特征在于:所述进气端分气管(6)或出气端分气管(7)上设置有可对气体流速进行调节的调速器二(12)，所述调速器二(12)位于进气端分气管(6)的主管或出气端分气管(7)的主管上。4.根据权利要求1所述的一种两级多通道大气采集管路过滤系统，其特征在于:所述过滤器组(5)包括底板(13)，所述过滤腔(4)包括设置于底板(13)上的凹槽(14)，所述凹槽(14)内安装有的滤膜(15)，所述底板(13)上设置有可将凹槽(14)密封的顶板(16)；所述底板(13)、顶板(16)上分别设置有与凹槽(14)连通的导气管(17)，所述导气管(17)分别与对应的分流支管连通。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：高升华，张旭东，贺磊，王旭，姚增旺，张俊岭，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林业研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11