一种比色化学气体传感器用快速响应气室制造技术

本实用新型专利技术公开了一种比色化学气体传感器用快速响应气室。包括壳体内设置的依次衔接连通的入口扩散段、船型流道段、出口收束段的气室流道；入口扩散段主要由多个入口喇叭形状流道构成，每个入口喇叭形状流道的口径从入口侧倒出口侧逐渐扩大；船型流道段为位于平面上的长方体流道，船型流道段之上开设有观察窗；出口收束段主要由多个出口喇叭形状流道构成，每个出口喇叭形状流道的口径从入口侧倒出口侧逐渐减小。本实用新型专利技术解决现有的比色化学气体传感器用的气体检测气室的气体浓度延迟问题，提升气体检测气室的响应时间，实现在向气体检测气室内通入待测气体后，气室内的待测气体浓度迅速达到设定目标值。体浓度迅速达到设定目标值。体浓度迅速达到设定目标值。

【技术实现步骤摘要】
一种比色化学气体传感器用快速响应气室


[0001]本技术涉及气体传感器测试用的气体检测气室，具体是设计了一类新型气室结构，提高了气室内气体浓度的响应速度，使测试气体传感器的响应更加迅速。

技术介绍

[0002]比色化学气体传感器是一类对待测气体，例如SO2、NO、CO等有害气体进行检测的传感器。比色化学气体传感器的表面涂覆有化学物质，可以与待测气体发生反应，并产生颜色变化。通过观察比色化学气体传感器的颜色变化，可以对环境中的待测气体进行监测。在测试比色传感器性能时，其响应时间，即暴露在待测气体环境后完全颜色变化的时间是一项重要性能指标。在实际进行比色传感器性能测试时，通常使用气室进行测试。通过向气室内通入待测气体，并观察比色传感器的颜色变化，得到其响应时间。
[0003]然而，由于气室本身结构等原因，待测气体浓度在气室内变化速度通常较为缓慢，存在一定延迟时间。这一延迟时间会直接导致测量出的比色传感器响应时间不准确，响应迟钝且不稳定。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本技术提出了一种比色化学气体传感器用快速响应气室。
[0005]本技术才用的技术方案是：
[0006]本技术包括壳体以及壳体内设置的依次衔接连通的入口扩散段、船型流道段、出口收束段的气室流道；所述的入口扩散段主要由多个入口喇叭形状流道构成，每个入口喇叭形状流道的口径从入口侧倒出口侧逐渐扩大；所述的船型流道段为位于平面上的长方体流道，所述的船型流道段之上开设有观察窗；所述的出口收束段主要由多个出口喇叭形状流道构成，每个出口喇叭形状流道的口径从入口侧倒出口侧逐渐减小。
[0007]这样，入口喇叭形状流道的大端出口和船型流道段的长方体流道的一端连接，船型流道段的长方体流道的另一端和出口喇叭形状流道的大端入口连接。
[0008]所述的比色化学气体传感器安装在船型流道段内。
[0009]所述的船型流道段低于入口扩散段和出口收束段，入口扩散段和出口收束段均倾斜向上。
[0010]所述的入口扩散段和出口收束段在船型流道段的两端对称布置。
[0011]所述的壳体在中间设置凹槽，凹槽之下设置船型流道段，凹槽的底面设置为观察窗，在凹槽的两侧设置入口扩散段和出口收束段。
[0012]本技术的有益效果是：
[0013]本技术解决现有的比色化学气体传感器用的气体检测气室的气体浓度延迟问题，提升气体检测气室的响应时间，实现在向气体检测气室内通入待测气体后，气室内的待测气体浓度迅速达到设定目标值。
附图说明
[0014]图1为快速响应气室的立体结构图；
[0015]图2为快速响应气室的侧视截面图；
[0016]图3为入口扩散段截面图；
[0017]图4为船型流道段截面图；
[0018]图5为出口收束段截面图；
[0019]图6为本技术实施例的实施效果图。
[0020]图中：1、入口扩散段，2、船型流道段，3、观察窗，4、出口收束段。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施对本技术作进一步说明。
[0022]如图1所示，具体实施包括壳体以及壳体内设置的依次衔接连通的入口扩散段、船型流道段、出口收束段的气室流道；入口扩散段主要由多个入口喇叭形状流道构成，每个入口喇叭形状流道的口径从入口侧倒出口侧逐渐扩大；船型流道段为位于平面上的长方体流道，船型流道段之上开设有观察窗；出口收束段主要由多个出口喇叭形状流道构成，每个出口喇叭形状流道的口径从入口侧倒出口侧逐渐减小。
[0023]这样，入口喇叭形状流道的大端出口和船型流道段的长方体流道的一端连接，船型流道段的长方体流道的另一端和出口喇叭形状流道的大端入口连接。
[0024]比色化学气体传感器安装在船型流道段内，船型流道段低于入口扩散段和出口收束段，入口扩散段和出口收束段均倾斜向上。
[0025]入口扩散段和出口收束段在船型流道段的两端对称布置。
[0026]壳体在中间设置凹槽，凹槽之下设置船型流道段，凹槽的底面设置为观察窗，在凹槽的两侧设置入口扩散段和出口收束段。
[0027]本技术技术方案的主要设计思路是，通过设计流道形状，确保气体在流道内呈层流状态流动，使流道内几乎不发生湍流。
[0028]通过这样的设计思路，新的气体被通入气室后，可以快速将气室内原有气体挤压推出气室，即实现了气室内气体的快速更换，即实现了气室内气体浓度的快速响应。采用上述技术方案的优点是：
[0029]气体在进入气室后，首先通过入口扩散段1，入口扩散段1为一喇叭形状流道，迫使原本在气管中传输的气体转为在一较大截面内传输。
[0030]随后气体进入船型流道段2，船型流道段2的设计高度相比其长度和宽度较低，截面为一扁平矩形，且整个流道段光滑，无阻挡，降低气体流动中的湍流。通过降低湍流，加速气体经过流道，缩短气室内气体更新的时间，缩短气室的气体响应延迟。船型流道段2的顶部开有透明观察窗。
[0031]最后气体进入出口收束段4，出口收束段4的形状与入口扩散段1的完全对称，通过一段收束喇叭形状流道，气体从原本的截面传输被收集到出口端的气管内。这一设计可以保证在新气体进入气室后，原有的气体不受阻碍被充分排出，也可以缩短气室的气体响应延迟。
[0032]本技术方案的原理分析和测试：
[0033]船型流道段利用高长宽比的流道截面实现降低湍流的效果。已知流体湍流程度由雷诺数Re决定，雷诺数越小，流体流动越趋向于层流，雷诺数越大，越趋向于湍流。雷诺数计算为：
[0034]Re＝ρvd/η
[0035]其中，ρ为流体密度，v为流体流速，η为流体动力粘度系数。在管道内流体种类，流量不变时，为定值。d为管道的特征长度。
[0036]管道的特征长度d对于矩形管道，其特征长度计算为：
[0037]d＝2ab/(a+b)
[0038]其中，a为流道截面矩形的宽，b为流道截面矩形的高，由于截面为扁平矩形，a远大于b，上述公式可化为：
[0039][0040]由于流道高度很低，特征长度d也较小。最终计算得出的流体雷诺数也较小，流动将会更趋于层流，湍流少，因此，本技术结构设计的流动效果好。
[0041]实验效果：在出口端设置一商用CO2传感器(型号JXBS
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CO2)，同时向气室内持续通入设定浓度的CO2气体，通过对比实际通如CO2气体的曲线与商用CO2传感器浓度响应的曲线，可以得到气室内CO2浓度变化的延迟时间。经过测试，气室的响应延迟小于1分钟，为55s，如图6所示。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种比色化学气体传感器用快速响应气室，其特征在于：包括壳体以及壳体内设置的依次衔接连通的入口扩散段(1)、船型流道段(2)、出口收束段(4)的气室流道；所述的入口扩散段(1)主要由多个入口喇叭形状流道构成，每个入口喇叭形状流道的口径从入口侧倒出口侧逐渐扩大；所述的船型流道段(2)为位于平面上的长方体流道，所述的船型流道段(2)之上开设有观察窗(3)；所述的出口收束段(4)主要由多个出口喇叭形状流道构成，每个出口喇叭形状流道的口径从入口侧倒出口侧逐渐减小。2.根据权利要求1所述的一种比色化学气体传感器用快速响应气室，其特征在于：所述的比色化学气体传感器安装在船型...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜璟，龙一凡，张钰清，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：新型
国别省市：