一种监测微小产气体积和流量的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种监测微小产气体积和流量的系统和方法，该系统包括：至少一个进气管道与排气管道，用于微生物厌氧发酵产生气体的进入与排出；并在管道上设有进气阀门与排气阀门，用来控制被测气体进出；至少一个磁悬浮位移装置，依次与进气管道、排气管道连接，其内部盛装有液体，用于输出实时液位数据；储液罐，与磁悬浮位移装置通过排水管道与补水管道连接，内部储存有补充液体。本发明专利技术监测微小产气体积和流量的系统，密封可靠，不会因为气体泄漏导致产气体积测量不精确，多个磁悬浮位移装置可共用储液罐，实现了多通道的平行测量。

A System and Method for Monitoring Gas Accumulation and Flow of Micro-production

The invention discloses a system and a system for monitoring the accumulation and flow rate of micro-produced gas. The system comprises at least one intake and exhaust pipeline for the entry and discharge of gas produced by anaerobic fermentation of microorganisms, an intake valve and an exhaust valve for controlling the entry and exit of measured gas, and at least one magnetic levitation displacement device, in turn, with the intake and exhaust pipelines. The pipeline is connected, and the inner part of the pipeline is filled with liquid for output of real-time liquid level data; the liquid storage tank is connected with the magnetic levitation displacement device through the drainage pipeline and the supplementary water pipeline, and the inner part is stored with supplementary liquid. The system for monitoring the volume and flow of micro-produced gas has reliable sealing, and can not cause inaccurate measurement of the volume of produced gas due to gas leakage. Multiple magnetic levitation displacement devices can share liquid storage tanks, thus realizing multi-channel parallel measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种监测微小产气体积和流量的系统和方法
本专利技术涉及微小产气气体测量
，具体涉及一种监测生物、化学等领域反应过程中的微小产气体积和流量的系统和方法。
技术介绍
在多种涉及生物、化学等学科的研究实验当中，经常有监测微小产气的气体产气流量等数据的需求。例如，进行微生物厌氧发酵的科研实验过程中，经常需要测定发酵体系从开始产气到产气结束这一过程中的产气流量和总产气体积随时间的变化规律，作出流量-时间和气体体积-时间的曲线图，以此来评价发酵体系的产气性能。目前通常使用的科研用干式、湿式发酵实验的发酵容器体积一般在1L左右，按照某典型实验案例，实验时间约30天，总产气体积约30L，平均每分钟产气仅0.7L左右，采用常规的流量计无法准确测量如此微小的产气流量。传统的测量产气流量的方法有集气瓶排水法，该方法需要人工定期补水和读取排水体积并进行人工换算，工作量庞大。目前常采用全自动检测仪器对产气体积和产气速率进行测定。其中，瑞典BioprocessControl公司的产品采用气体推动浸没在水中的船型翻板，当气体体积大于翻板的重力时，翻板被鼓动而产生1个脉冲信号。该产品存在的缺点有：(1)翻板体积较大，测量分辨率低，一般为10mL，不能精细地测量发酵过程的产气速率，误差也较大；(2)气体鼓泡后即逸出进入大气，难以收集。武汉洛克泰克公司的产品采用毛细管鼓泡原理，将气体通过一根毛细管鼓入液体中，用光电传感器测量毛细管尖端产生的气泡数量，其分辨率相对于BioprocessControl公司的产品大大提高，达到约0.35mL，但由于毛细管产生的气泡大小无法理想化一致，导致其测量误差较大、重复性较差。因此，针对上述现有技术中测量生物发酵过程产气体积和流量产品所存在的缺陷，亟需一种测量精确、密封性好、可实现多通道平行测量的检测系统。
技术实现思路
为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种监测微小产气体积和流量的系统和方法，测量原理采用与传统测量方法最接近的排液法，通过磁悬浮位移传感器感应液位变化来测算产气体积，且密封可靠，不会因为气体泄漏导致产气体积测量不精确，多个测量单元容器可共用储液罐，实现了多通道的平行测量。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种监测微小产气体积和流量的系统，包括：至少一个进气管道，用于被测气体的进入。至少一个排气管道，用于系统内气体的排出。分别安装在进气管道与排气管道上的气体控制装置，设置在进气管道的气体控制装置用于当需要测量磁悬浮位移装置内气体时，打通进气管道；或当需要补充磁悬浮位移装置内液体时，阻断进气通道。设置在排气管道上的气体控制装置用于保持系统密封性、协助完成补液过程及监测完成后的排出气体及清理。储液罐，用于补充磁悬浮位移装置内液体。与储液罐相连的至少一个排水管道，用于磁悬浮位移装置的排液测量。与储液罐相连的至少一个补水管道，用于磁悬浮位移装置的补液。安装在补水管道上的液体控制装置，用于控制补液过程。还包括至少一个磁悬浮位移装置，用于输出实时液位数据，依次与进气管道、排气管道、补水管道、排水管道密封连接。作为本专利技术进一步的方案，所述磁悬浮位移装置包含磁悬浮位移传感器、磁性浮子以及测量单元容器，所述测量单元容器内含液体，所述磁悬浮位移传感位于测量单元容器外部，一端贯穿测量单元容器伸入液体内，液体液面上设有一与磁悬浮位移传感器活动连接的磁性浮子。作为本专利技术进一步的方案，所述测量单元容采用一体密封结构；并对液位信号采用滤波算法。作为本专利技术进一步的方案，所述测量单元容器或储液罐设有密封盖，与容器组成密封结构。作为本专利技术进一步的方案，设置在补水管道上的液体控制装置包含水泵或可自动泵水系统。作为本专利技术进一步的方案，设置在补水管道上的液体控制装置包含阀门。作为本专利技术进一步的方案，所述气体控制装置包含阀门。作为本专利技术进一步的方案，所述阀门为电磁阀。本专利技术还提供了一种监测微小产气体积和流量的方法，具体包括以下步骤：被测气体通过进气管道进入系统中，打开位于进气管道上的气体控制装置，在磁悬浮测量装置中通过排水管道进行排液测量；当测量液体不足时，关闭进气管道上的气体控制装置，打开排气管道上的气体控制装置，后控制液体控制装置对磁悬浮位移装置进行补液；补液完成后，关闭排气管道上的气体控制装置，并打开进气管道上的气体控制装置可继续测量；测量完成后，可打开排气管道上的气体控制装置进行放气清理。作为本专利技术进一步的方案，多通道平行反应测量时，可使用同一个储液罐进行液体补充控制。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的监测微小产气体积和流量的系统，测量原理采用与传统测量方法最接近的排液法，通过磁悬浮位移传感器感应液位变化来测算产气体积，能够输出液位数据，精度可以达到0.01mm。2、由于传感器采用磁力原理将浮子和传感器内部元件隔绝，实现可靠的密封，不会因为气体泄漏导致产气体积测量不精确。3、可以根据具体实验的测量需求来增加系统部分的个数，使得多个系统部分共用储液罐，方便实现多通道的平行测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术监测微小产气体积和流量的系统的示意图。图2是本专利技术磁悬浮位移装置示意图。图3是本专利技术监测微小产气体积和流量的方法流程示意图。标号说明：100-进气管道，200-气体控制装置，300-磁悬浮位移装置，400-液体控制装置，500-排水管道，600-储液罐，700-排气管道，800-补水管道，310-磁悬浮位移传感器，320-磁性浮子，330-测量单元容器，331-密封盖。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实施例的目的在于提供一种用于监测微小产气体积和流量的系统和方法，用于解决现有技术中不能精细地测量研究过程的产气速率、误差较大、难以收集、重复性较差的问题。以下将详细阐述本专利技术用于监测微小产气体积和流量的系统和方法，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本专利技术的用于监测微小产气体积和流量的系统和方法。请参阅图1-2所示，本实施例提供了一种监测微小产气体积和流量的系统，包括：进气管道100，用于被测气体的进入。排气管道700，用于系统内气体的排出。分别安装在进气管道100与排气管道700上的气体控制装置200，设置在进气管道100的气体控制装置200用于当需要测量磁悬浮位移装置300内气体时，打通进气管道100；或当需要补充磁悬浮位移装置300内液体时，阻断进气通道。设置在排气管道700上的气体控制装置200用于保持系统密封性，协助完成补液过程及监测完成后的排出气体及清理。储液罐600，用于补充磁悬浮位移装置300内液体。与储液罐600相连的至少一个排水管道500，用于磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测微小产气体积和流量的系统，包括至少一个进气管道(100)，至少一个排气管道(700)，分别安装在进气管道(100)与排气管道(700)上的气体控制装置(200)，与储液罐(600)相连的至少一个排水管道(500)，至少一个补水管道(800)，以及安装在补水管道上(800)的液体控制装置(400)，其特征在于，还包括至少一个磁悬浮位移装置(300)，依次与进气管道(100)、排气管道(700)、补水管道(800)、排水管道(500)密封连接。

【技术特征摘要】
1.一种监测微小产气体积和流量的系统，包括至少一个进气管道(100)，至少一个排气管道(700)，分别安装在进气管道(100)与排气管道(700)上的气体控制装置(200)，与储液罐(600)相连的至少一个排水管道(500)，至少一个补水管道(800)，以及安装在补水管道上(800)的液体控制装置(400)，其特征在于，还包括至少一个磁悬浮位移装置(300)，依次与进气管道(100)、排气管道(700)、补水管道(800)、排水管道(500)密封连接。2.根据权利要求1所述的监测微小产气体积和流量的系统，其特征在于，所述磁悬浮位移装置(300)包含磁悬浮位移传感器(310)、磁性浮子(320)以及测量单元容器(330)，所述测量单元容器(330)内含液体，所述磁悬浮位移传感器(310)位于测量单元容器(330)外部，一端贯穿测量单元容器(330)伸入液体内，液体液面上设有一与磁悬浮位移传感器(310)活动连接的磁性浮子(320)；并对液位信号采用滤波算法。3.根据权利要求2所述的监测微小产气体积和流量的系统，其特征在于，所述测量单元容器(330)采用一体密封结构。4.根据权利要求2所述的监测微小产气体积和流量的系统，其特征在于，所述测量单元容器(33...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐清，
申请(专利权)人：安徽科幂机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34