本实用新型专利技术公开并提供了一种灵敏度高、响应速度快、低成本、整体结构体积小能够实现实时实地进行测量的基于六氟化硫示踪气体的室内通风换气次数快速检测装置。本实用新型专利技术包括依次相水平对应的中红外激光发射器、气体采样光检室、参考气室以及光电探测器，所述室内通风换气次数快速检测装置还包括控制分析处理端，所述控制分析处理端分别与所述中红外激光发射器、所述气体采样光检室以及所述光电探测器相连接，所述气体采样光检室内设置有音叉，所述音叉与所述中红外激光发射器相水平对应，所述音叉与所述控制分析处理端相连接。本实用新型专利技术适用于室内环境检测技术领域。
【技术实现步骤摘要】
基于六氟化硫示踪气体的室内通风换气次数快速检测装置
本技术涉及一种基于六氟化硫示踪气体的室内通风换气次数快速检测装置。
技术介绍
现代社会中人们几乎有高达90%的时间待在室内，保持良好的室内空气质量及热环境成为普遍需求。通风换气次数则是衡量室内环境质量的重要指标之一。一方面，室内环境存在多种污染物，通风不足会引发一系列健康问题，如病态楼宇综合征及楼宇相关疾病；另一方面，过高的通风换气量会影响室内热环境的平衡，增加建筑物能耗。因此，室内通风换气次数的准确实时测量对建筑物的通风和气密性设计有着重要意义和应用需求。室内通风换气次数通常采用间接测量方法，如通过测量进风口送风风速、室内外压差及热平衡、湿度平衡和二氧化碳平衡决定通风换气次数。这些检测手段需要预先确定房间体积、室内所有进风口、热源或二氧化碳源头，而风速仪及压力计探头往往也会扰乱空气流动模式，因此不利于实际应用。另一种测量方法是示踪气体法，通过向待测空间释放一定浓度的示踪气体并测量其浓度变化，根据质量守恒决定换气次数，该方法操作方便，且为非侵入式测量，被广泛用来检测通风换气次数。目前，常用的示踪气体有二氧化碳、一氧化二氮、六氟化硫和氪-同位素等。如公告号为“CN201096607Y”的技术专利，公布了一种基于二氧化碳示踪气体的换气次数测试仪，使用二氧化碳浓度测试探头来测量二氧化碳浓度变化。然而，该方法需考虑环境中的二氧化碳背景浓度，以及人体作为二氧化碳释放源对结果的影响，操作难度大，影响因素多,测量误差大。而六氟化硫是用来测通风换气次数的一种理想示踪气体,其在自然界中含量极少，且性质稳定无害。然而，现有六氟化硫浓度测试仪的响应时间无法满足大通风量下对浓度快速变化的响应要求，而气相色谱等仪器不仅昂贵还需采样回实验室测量浓度，无法基于六氟化硫浓度实时变化实地测量不同通风条件下的换气次数。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种灵敏度高、响应速度快、低成本、整体结构体积小能够实现实时实地进行测量的基于六氟化硫示踪气体的室内通风换气次数快速检测装置。本技术包括依次相水平对应的中红外激光发射器、气体采样光检室、参考气室以及光电探测器，所述室内通风换气次数快速检测装置还包括控制分析处理端，所述控制分析处理端分别与所述中红外激光发射器、所述气体采样光检室以及所述光电探测器相连接，所述气体采样光检室内设置有音叉，所述音叉与所述中红外激光发射器相水平对应，所述音叉与所述控制分析处理端相连接。所述中红外激光发射器与所述气体采样光检室之间设置有第一凸透镜，所述气体采样光检室与参考气室之间设置有第二凸透镜，所述气体采样光检室的前后两侧分别对应设置有第一透光片，所述参考气室的前后两端分别对应设置有第二透光片，所述中红外激光发射器的发射端、所述第一凸透镜、两块所述第一透光片、所述音叉、所述第二凸透镜、两块所述第二透光片以及所述光电探测器依次处于同一水平轴。所述气体采样光检室内设置有两个共鸣管，两个所述共鸣管对应分设在所述音叉的两侧。所述气体采样光检室的底部设置有前置放大器，所述音叉与所述前置放大器相连接，所述前置放大器与所述控制分析处理端相连接。所述控制分析处理端内设有激光控制器、数据接发模块、第一锁相放大器以及第二锁相放大器，所述激光控制器通过所述数据接发模块与所述中红外激光发射器相连接，所述第一锁相放大器通过所述数据接发模块与所述置放大器相连接，所述第二锁相放大器通过所述数据接发模块与所述光电探测器相连接。所述气体采样光检室上分别设置有采气管以及出气管，所述采气管上设置有压力控制器，所述出气管上依次设置有调节针阀以及抽气泵。所述音叉为微型石英音叉。所述气体采样光检室与所述参考气室均为圆柱体，两者的内部容量均为2.5ml。所述气体采样光检室采样的室内气体中六氟化硫气体的初始浓度为ppm量级，所述参考气室中充有高浓度、低压力的六氟化硫混合气体。本技术的有益效果在于：本技术采用六氟化硫作为示踪气体，其在室内空气中初始浓度为ppm量级，安全无毒、环境干扰小、易于操作；利用中红外光声光谱技术探测采集到的室内空气中的六氟化硫浓度随时间的变化，采用微小石英音叉探测声波，成本低且灵敏度高，同时气体采样光检室的体积小，内部容量仅为2.5mL，其小采样体积能进一步缩短响应时间。本技术利用参考气室的三次谐波信号将激光器发射波长锁定在待测六氟化硫气体分子吸收线的峰值波长处,与现有六氟化硫浓度测量装置相比，有效地提高了装置对气体浓度测量的响应速度和对外界环境变化的鲁棒性，特别适用于大通风量大换气次数测量的场合。附图说明图1是本技术的整体结构连接示意图；图2是本技术在固定偏置电流运行模式下激光器未锁定和经PID控制锁定后的3f信号值对比；图3是利用浓度衰减法测量室内通风换气次数的浓度拟合结果示意图。具体实施方式如图1所示，本技术包括依次相水平对应的中红外激光发射器1、气体采样光检室2、参考气室3以及光电探测器4，所述室内通风换气次数快速检测装置还包括控制分析处理端5，所述控制分析处理端5分别与所述中红外激光发射器1、所述气体采样光检室2以及所述光电探测器4相连接，所述气体采样光检室2内设置有音叉21，所述音叉21与所述中红外激光发射器1相水平对应，所述音叉21与所述控制分析处理端5相连接。所述气体采样光检室2所处的室内的空气中含有初始浓度为ppm量级六氟化硫气体，该含量由1%浓度下与空气质量相同的六氟化硫与室内空气充分混合得到，所述参考气室3中充有高浓度、低压力的六氟化硫混合气体。在本具体实施例中，所述参考气室3中的六氟化硫混合气体的六氟化硫浓度可选为1%，压力可选为60torr。所述气体采样光检室2上分别设置有采气管25以及出气管26，所述采气管25上设置有压力控制器251，所述出气管26上依次设置有调节针阀261以及抽气泵262。所述压力控制器251用于控制气体采样光检室2内气体压力稳定，降低连续采样时气体采样光检室2内压力波动带来的噪音。所述抽气泵262用于抽取目标采样点的气体到所述气体采样光检室2中进行测量，所述调节针阀261的阀门开度来控制采样气体流量。所述气体采样光检室2与所述参考气室3均为横置的圆柱体，两者容量均仅为2.5ml。所述中红外激光发射器1为连续波输出的分布反馈式量子级联激光器，中心波长对应六氟化硫分子吸收线的吸收峰值波长，该峰值波长为947.89cm-1。所述中红外激光发射器1与所述气体采样光检室2之间设置有第一凸透镜61，所述气体采样光检室2与参考气室3之间设置有第二凸透镜62，所述气体采样光检室2的前后两侧分别对应设置有第一透光片23，所述参考气室3的前后两端分别对应设置有第二透光片31，所述中红外激光发射器1的发射端、所述第一凸透镜61、两块所述第一透光片23、所述音叉21、所述第二凸透镜62、两块所述第二透光片31以及所述光电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于六氟化硫示踪气体的室内通风换气次数快速检测装置，其特征在于：它包括依次相水平对应的中红外激光发射器（1）、气体采样光检室（2）、参考气室（3）以及光电探测器（4），所述室内通风换气次数快速检测装置还包括控制分析处理端（5），所述控制分析处理端（5）分别与所述中红外激光发射器（1）、所述气体采样光检室（2）以及所述光电探测器（4）相连接，所述气体采样光检室（2）内设置有音叉（21），所述音叉（21）与所述中红外激光发射器（1）相水平对应，所述音叉（21）与所述控制分析处理端（5）相连接，所述中红外激光发射器（1）与所述气体采样光检室（2）之间设置有第一凸透镜（61），所述气体采样光检室（2）与参考气室（3）之间设置有第二凸透镜（62），所述气体采样光检室（2）的前后两侧分别对应设置有第一透光片（23），所述参考气室（3）的前后两端分别对应设置有第二透光片（31），所述中红外激光发射器（1）的发射端、所述第一凸透镜（61）、两块所述第一透光片（23）、所述音叉（21）、所述第二凸透镜（62）、两块所述第二透光片（31）以及所述光电探测器（4）依次处于同一水平轴。/n
【技术特征摘要】
1.基于六氟化硫示踪气体的室内通风换气次数快速检测装置，其特征在于：它包括依次相水平对应的中红外激光发射器（1）、气体采样光检室（2）、参考气室（3）以及光电探测器（4），所述室内通风换气次数快速检测装置还包括控制分析处理端（5），所述控制分析处理端（5）分别与所述中红外激光发射器（1）、所述气体采样光检室（2）以及所述光电探测器（4）相连接，所述气体采样光检室（2）内设置有音叉（21），所述音叉（21）与所述中红外激光发射器（1）相水平对应，所述音叉（21）与所述控制分析处理端（5）相连接，所述中红外激光发射器（1）与所述气体采样光检室（2）之间设置有第一凸透镜（61），所述气体采样光检室（2）与参考气室（3）之间设置有第二凸透镜（62），所述气体采样光检室（2）的前后两侧分别对应设置有第一透光片（23），所述参考气室（3）的前后两端分别对应设置有第二透光片（31），所述中红外激光发射器（1）的发射端、所述第一凸透镜（61）、两块所述第一透光片（23）、所述音叉（21）、所述第二凸透镜（62）、两块所述第二透光片（31）以及所述光电探测器（4）依次处于同一水平轴。
2.根据权利要求1所述的基于六氟化硫示踪气体的室内通风换气次数快速检测装置，其特征在于：所述气体采样光检室（2）内设置有两个共鸣管（22），两个所述共鸣管（22）对应分设在所述音叉（21）的两侧。
3.根据权利要求1所述的基于六氟化硫示踪气体的室内通风换气次数快速检测装置，其特征在于：所述气体采样光检室（2）的底部设置有前置放大器（24），所述音叉（21）与所述前置放大器（24）相连接，所述前置...
【专利技术属性】
技术研发人员：任伟，许可，杨敏，王震，马柳昊，
申请(专利权)人：朗思科技有限公司，
类型：新型
国别省市：中国香港;81
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