一种痕量气体集成探测器的匹配气路，属于气体传感器/探测器技术领域。包括一个富集器、一个微型色谱柱、一个气体传感器、两个气泵和一个三通阀，并利用一个电路板控制各个部件的工作状态；其中，富集器、三通阀、微型色谱柱、气体传感器和气泵2依次串联，形成主气路，同时在三通阀处分出支气路和气泵1连接，气泵1的抽气速度大于气泵2的抽气速度，支气路的管径大于主气路的管径。本发明专利技术根据痕量气体集成探测器中富集器和色谱工作时对气体流量的不同需求，设计了主、支两个气路，并利用三通阀进行转换，具有结构简单，易于实现的特点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种痕量气体集成探测器的匹配气路，属于气体传感器/探测器
。包括一个富集器、一个微型色谱柱、一个气体传感器、两个气泵和一个三通阀，并利用一个电路板控制各个部件的工作状态；其中，富集器、三通阀、微型色谱柱、气体传感器和气泵2依次串联，形成主气路，同时在三通阀处分出支气路和气泵1连接，气泵1的抽气速度大于气泵2的抽气速度，支气路的管径大于主气路的管径。本专利技术根据痕量气体集成探测器中富集器和色谱工作时对气体流量的不同需求，设计了主、支两个气路，并利用三通阀进行转换，具有结构简单，易于实现的特点。【专利说明】一种痕量气体集成探测器的流量匹配气路
本专利技术属于气体传感器/探测器
，具体涉及痕量气体集成探测器的流量匹配气路及其工作步骤。
技术介绍
在对复杂环境中的痕量气体进行检测时，主要存在着两个技术难题:1)由于检测对象的浓度很低，单独依靠高灵敏的传感器也力所不及，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。2)现有的基于传感器阵列的电子鼻技术在对复杂气氛中的痕量气体进行检测时，存在着较高的错判率，因此将色谱技术引入到传感器中已成为解决传感器阵列选择性不足的不二选择。基于以上两方面的因素，需要研究由富集器、色谱柱和各种气体传感器构成的痕量气体集成探测器。富集器和色谱技术的引入势必增加探测器的体积和功耗，为此，采用MEMS技术制作的微型富集器和微型色谱柱成为集成系统的首选。上述三个主要器件在进行系统集成时，需要用管路将它们连接到一起。但是各器件对气体流量却具有不同的要求:对于富集器(包括微型富集器)而言，气体流量越大，在恒定的时间内吸入的气体就越多，吸附在内壁上的气体分子就越多，富集效率就越高；而对于微型色谱柱而言，由于必须采用高深宽比的流道截面以增加微型色谱柱的分离效率，因此，微型色谱柱不能通过大流量的气体。在系统集成时存在着富集器和微型色谱柱的流量不匹配的问题。
技术实现思路
本专利技术针对痕量气体集成探测器中富集器和微型色谱柱对气体流量的不同要求，提供一种痕量气体集成探测器的流量匹配气路，该流量匹配气路能适应富集器和微型色谱柱对气体流量的不同要求，从而实现痕量气体集成探测器的优化集成。本专利技术技术方案如下:一种痕量气体集成探测器的流量匹配气路，如图1所示，包括一个富集器、一个微型色谱柱、一个气体传感器、两个气泵和一个三通阀，并利用一个电路板控制各个部件的工作状态；其中，富集器、三通阀、微型色谱柱、气体传感器和气泵2依次串联，形成主气路，同时在三通阀处分出支气路和气泵I连接，气泵I的抽气速度大于气泵2的抽气速度，支气路的管径大于主气路的管径。该流量匹配气路的工作过程如下:a)三通阀接通支气路，同时关闭三通阀接通微型色谱柱的主气路，关闭气泵2，打开气泵I将外界气体通入富集器进行富集，同时预热微型色谱柱到初始工作温度；b)富集器对外界气体富集一段时间后，关闭气泵1，将三通阀接通主气路，打开气泵2，富集器加热解吸附，色谱柱程序升温工作，气体传感器采集信号；c)微型色谱柱预设的分离时间完成后，微型色谱柱停止加热并降温到初始温度后，重新开始a — b — c的采样富集、色谱分离和传感器检测的循环。按照本专利技术所提供的一种痕量气体集成探测器的匹配气路，所述富集器是常规的管式富集器或采用MEMS技术制作的微型富集器。按照本专利技术所提供的一种痕量气体集成探测器的匹配气路，所述气体传感器可以是一个传感器单元器件，也可以是一个传感器阵列。本专利技术根据痕量气体集成探测器中富集器和色谱工作时对气体流量的不同需求，设计了主、支两个气路，并利用三通阀进行转换，具有结构简单，易于实现的特点。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的痕量气体集成探测器的流量匹配气路结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图1以及实施例对本专利技术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:实施例1一基于微型富集器、微型色谱和声表面波气体传感器阵列的集成气体探测器匹配气路该集成气体探测器中，采用了 MEMS富集器、MEMS微型色谱柱和SAW传感器阵列，用于毒气模拟剂DMMP的检测。MEMS富集器为多通道平行槽结构，流量可达数百seem。而微型色谱柱系采用MEMS技术加工的硅基微型器件，其流道截面为深宽比为9:1的矩形，尺寸为450 μ mX60 μ m，流量仅为数十seem。气体传感器为4单元的声表面波传感器(SAW)阵列。采用如图1所示的气路将上述三个部件连接在一起。气泵I采用抽速为600sccm的大气泵，气泵2采用抽速为200sCCm的小气泵。各部件的连接皆采用聚四氟乙烯管。在气路的前端，三通阀与富集器和气泵I的连接采用内径0.5_的粗管，而其余部分的连接采用内径0.3mm的细管。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)三通阀接通支气路，同时关闭三通阀接通微型色谱柱的主气路，打开气泵1，将含有DMMP的混合气体泵入富集器进行富集，同时预热微型色谱柱到初始工作温度80°C。b)富集0.5分钟后关闭气泵I，将三通阀接通主气路，打开气泵2，对MEMS富集器加热2秒钟，快速升温至约200°C。富集器加热的同时，色谱柱进行程序升温和SAW传感器阵列采集信号。色谱柱温升速率60°C /min，最终温度200°C。c)微型色谱柱在2min的分离时间完成后，停止对微型色谱柱加热，约Imin后降温至80°C，重新开始a — b — c的采样富集、色谱分离和传感器检测的循环。实施例2—基于管式富集器、微型色谱和光电离检测器(FPD)的集成气体探测器匹配气路。该集成气体探测器中，采用了管式富集器和Fro检测器替代实施例1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。管式富集器的内径为0.5mm的玻璃管，横截面大，流量可达lOOOsccm。因此将气泵I换成抽速1200sccm的更大的气泵,气路的其余部件都同实施例1相同。该集成气体探测器的工作流程如下:a)三通阀接通支气路，打开气泵1，将含有几种硫系恶臭气体的混合气体泵入富集器进行富集，同时预热微型色谱柱到初始工作温度30°C。b)富集0.5分钟后关闭气泵1，将三通阀接通主气路，打开气泵2，对管式富集器加热6秒钟(管式富集器热容大，加热速度比实施例1的MEMS富集器慢)，快速升温至约120°C。富集器加热的同时，色谱柱进行程序升温和SAW传感器阵列采集信号。色谱柱温升速率15°C /min，最终温度120°C。c)微型色谱柱在6min的分离时间完成后，停止对微型色谱柱加热，约3min后降温至30°C，重新开始a — b — c的采样富集、色谱分离和传感器检测的循环。【权利要求】1.一种痕量气体集成探测器的流量匹配气路，包括一个富集器、一个微型色谱柱、一个气体传感器、两个气泵和一个三通阀，并利用一个电路板控制各个部件的工作状态；其中，富集器、三通阀、微型色谱柱、气体传感器和气泵2依次串联，形成主气路，同时在三通阀处分出支气路和气泵I连接，气泵I的抽气速度大于气泵2的抽气速度，支气路的管径大于主气路的管径；所述流量匹配气路的工作过程如下: a)三通阀接通支气路，同时关闭三通阀接通微型色谱柱的主气路，关闭气泵本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种痕量气体集成探测器的流量匹配气路，包括一个富集器、一个微型色谱柱、一个气体传感器、两个气泵和一个三通阀，并利用一个电路板控制各个部件的工作状态；其中，富集器、三通阀、微型色谱柱、气体传感器和气泵2依次串联，形成主气路，同时在三通阀处分出支气路和气泵1连接，气泵1的抽气速度大于气泵2的抽气速度，支气路的管径大于主气路的管径；所述流量匹配气路的工作过程如下：a)三通阀接通支气路，同时关闭三通阀接通微型色谱柱的主气路，关闭气泵2，打开气泵1将外界气体通入富集器进行富集，同时预热微型色谱柱到初始工作温度；b)富集器对外界气体富集一段时间后，关闭气泵1，将三通阀接通主气路，打开气泵2，富集器加热解吸附，色谱柱程序升温工作，气体传感器采集信号；c)微型色谱柱预设的分离时间完成后，微型色谱柱停止加热并降温到初始温度后，重新开始a→b→c的采样富集、色谱分离和传感器检测的循环。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓松，吴朋林，高超，郭攀，蒋亚东，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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