一种高精度的智能化动态配气系统及其配气方法技术方案

本发明专利技术设计了一种高精度的智能化动态配气系统及其配气方法，能够提高标准气和稀释气流量控制精度，减少动态稀释仪内部管道残留，降低动态稀释仪长期运行导致的漂移影响，从而提高了分析仪器标定的准确性。本发明专利技术采用电磁比例阀、压力传感器和气阻对气体流量进行闭环控制，利用压力作为流量检测参数，可大幅提高对小流量气体检测精度。而压力传感器的检测精度要高于传统的质量流量传感器；本发明专利技术采用了一种自动吹扫清洁方法，在满足多种标准气使用的同时，每一次进样前可对动态稀释仪所有管道进行吹扫清洁，避免样品交叉污染，提升准确性；本发明专利技术采用了一种流量控制模块自动校准方法，可有效避免流量控制模块因长期运行导致的漂移问题。移问题。移问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度的智能化动态配气系统及其配气方法


[0001]本专利技术涉及动态配气系统
，尤其涉及一种高精度的智能化动态配气系统及其配气方法。

技术介绍

[0002]动态配气系统是一种目前被广泛应用于仪器研发，环境空气监测等领域，利用高浓度的标准气制备为不同梯度浓度的标准气，用于实验室分析仪器和环境空气在线检测设备的标定，而仪器标定的准确性主要取决于动态配气系统的重复性和长期稳定性。目前，市面上的动态配气系统通常采用多个质量流量控制器分别控制标准气和稀释气的流量，使其按照一定比例进行混合制备标准气。现有动态配气系统实际应用时存在以下缺点：一、现有动态配气系统通常采用质量流量控制器对标准气或稀释气进行流量检测和控制，但质量流量控制器的控制精度受其本身的质量流量传感器的检测精度和量程影响，有以下特点：1、质量流量传感器的量程越大，检测精度越低；2、质量流量传感器存在最小检出值，当检测流量小于最小检出值时，检测精度大幅下降；3、质量流量传感器的检测精度越高，成本越高。且流量传感器测量值受温度或压力的影响，长期使用存在漂移。
[0003]二、目前环境检测站房内通常配置有多种环境空气检测设备，通常一台动态配气系统使用多种标准气用于多种环境空气检测设备标定。动态配气系统切换标准气时，动态配气系统内部管路存在残留，导致分析仪器标定准确性降低。现有动态配气系统自清洁功能通常只清洁质量流量控制器后端管路，前端管路仍存在残留，导致标气污染，造成分析仪器标定准确性降低。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术设计了一种高精度的智能化动态配气系统及其配气方法，其能够提高标准气和稀释气流量控制精度，减少动态配气系统内部管道残留，降低动态配气系统长期运行导致的漂移影响，从而提高了分析仪器标定的准确性。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：一种高精度的智能化动态配气系统，其特征是，其包括进样阀模块、流量控制模块、气体混合模块、输出阀模块、电路控制模块、机箱和显示操作模块，所述机箱表面设有至少3个气体输入口和2个气体输出口；所述气体输入口分别连接标准气，吹扫气和稀释气；所述气体输出口分别连接不同的检测设备；所述进样阀模块设有至少两路输入流路和1路输出流路上，输入流路设有电磁阀，用于切换不同的输入流路，控制不同标准气或吹扫气进入仪器内部；所述输出流路设有压力传感器，用于测量输入气体压力；所述流量控制模块设有至少2个流量控制组件，至少有1个流量控制组件连接进样阀模块和气体混合模块，用于控制标准气的输入流量，至少有1个流量控制组件连接稀释气和气体混合模块，用于控制稀释气的输入流量；
所述流量控制组件由MCU、检测模块和执行模块对气体的流量形成闭环控制；所述气体混合模块，至少有两个气体输入口，用于连通所述流量控制模块上的流量控制组件；所述检测模块用于检测气体流量，并将检测信号反馈于MCU，由MCU将其处理为流量信号后，反馈调整信号所述执行模块，根据信号调整管路输出流量；所述输出阀模块上设有1路输入流路和至少2路输出流路，所述输入流路上设有检测元件，用于检测输出气体总流量，所述输出流路上均设有电磁阀，用于控制使输出气进入设定的检测设备。
[0006]作为优选，所述进样阀模块的电磁阀为至少1个两位三通电磁阀或两位五通电磁阀或三位五通电磁阀或至少1个两位三通电磁阀或两位五通电磁阀或三位五通电磁阀构成的组合。
[0007]作为优选，所述执行模块为电磁比例阀，所述检测模块包括：压力传感器和气阻。
[0008]作为优选，所述气阻为背压元件，用于形成稳定气阻，所述背压元件为红宝石气阻或小口径不锈钢管道或毛细柱。
[0009]该高精度的智能化动态配气系统的配气方法，包括以下步骤：S1：动态配气系统开机后，自动执行通讯和气密性检查，并自动校准流量控制模块；S2：按照测试方法，设定测试序列和自动维护周期，每行序列设定标气种类、标气浓度、输出气总流量、输出气浓度、输出口类型，执行次数，MCU根据设定参数自动计算标气流量和稀释气流量；S3：自检完毕后，进样阀模块进入吹扫模式，完成自清洁操作后，切换为进样模式；S4：流量控制模块调节标气和稀释气的流量至设定值，分别输出到气体混合模块；S5：气体混合后输出至输出阀模块，输出阀模块根据设定的输出口，控制电磁阀的开关使混合气从设定输出口输出。
[0010]作为优选，步骤S1中流量控制模块的自动校准方法步骤为：a1、输出阀模块关闭其余输出口，打开校准输出流路；a2、电磁比例阀设定0%开启量，测量输出流量；a3、若输出流量一定时间未稳定，则判断自校准失败，并输出比例阀开启度和实际测试流量；a4、若输出流量稳定后，流量校准设备上传检测流量至MCU；a5、MCU记录输出流量，并下发比例阀调整信号，按一定间隔调整比例阀开启量，测量下一个校准点的输出流量；a6、MCU记录比例阀0
‑
99%开启量范围内所有校准点的流量，并绘制校准曲线；a7、流量控制模块完成校准。
[0011]作为优选，步骤S2中的标气流量和稀释气流量的自动计算流程为：A1:MCU接受设定标气浓度、输出气总流量、输出气浓度；A2:MCU根据公式：混合气浓度=标气流量X标气浓度/（标气流量+稀释气流量）自动计算出标气流量和稀释气流量。
[0012]作为优选，步骤S3中进样阀模块通过两位三通电磁阀切换吹扫模式和进样模式。
[0013]作为优选，步骤S3的具体步骤为：B1:MCU发送阀切信号给两位三通电磁阀，进样阀模块进入吹扫模式；B2:标准气被两位三通电磁阀阻断，吹扫气依次通过两位三通电磁阀、流量控制模块、气体混合模块、输出阀模块，完成自清洁操作；B3:自清洁完成后，MCU发送阀切信号给两位三通电磁阀，进样阀切换为进样模式；B4:吹扫气被两位三通电磁阀阻断，标准气依次通过两位三通电磁阀、流量控制模块后与稀释气在气体混合模块混合后输出至输出阀模块，完成进样操作。
[0014]作为优选，步骤S4中流量控制模块调节标气和稀释气的流量的方式采用基于压力传感器的闭环流量控制方式，具体实现方式为：C1、仪器启动配气，MCU接收设定流量值，根据内置程序换算为理论压力值；C2、电磁比例阀开启并输出气体，压力传感器检测气阻前端实际压力值并上传至MCU；C3、MCU判定理论压力值与实际压力值的差值是否小于阈值；C4、若差值小于阈值，则电磁比例阀维持该状态，压力传感器持续监控气阻前端压力至配气结束；C5、若差值大于阈值，则电磁比例阀根据差值调整电磁比例阀开启量，使理论压力值与实际压力值的差值小于阈值；C6、若电磁比例阀持续调整5s
‑
60s，差值仍未小于阈值，则判定仪器故障并提示报警。
[0015]本专利技术的有益效果是：（1）、本专利技术采用电磁比例阀、压力传感器和气阻对气体流量进行闭环控制，利用压力作为流量检测参数，可大幅提高对小流量气体检测精度；而压力传感器的检测精度高于传统的质量流量传感器；（2）、本专利技术采用了一种自动吹扫清洁方法，在满足多种标准气使用的同时，每一次进样前可对动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度的智能化动态配气系统，其特征是，其包括进样阀模块、流量控制模块、气体混合模块、输出阀模块、电路控制模块、机箱和显示操作模块，所述机箱表面设有至少3个气体输入口和2个气体输出口；所述气体输入口分别连接标准气，吹扫气和稀释气；所述气体输出口分别连接不同的检测设备；所述进样阀模块设有至少两路输入流路和1路输出流路上，输入流路设有电磁阀，用于切换不同的输入流路，控制不同标准气或吹扫气进入仪器内部；所述输出流路设有压力传感器，用于测量输入气体压力；所述流量控制模块设有至少2个流量控制组件，至少有1个流量控制组件连接进样阀模块和气体混合模块，用于控制标准气的输入流量，至少有1个流量控制组件连接稀释气和气体混合模块，用于控制稀释气的输入流量；所述流量控制组件由MCU、检测模块和执行模块对气体的流量形成闭环控制；所述气体混合模块，至少有两个气体输入口，用于连通所述流量控制模块上的流量控制组件；所述检测模块用于检测气体流量，并将检测信号反馈于MCU，由MCU将其处理为流量信号后，反馈调整信号所述执行模块，根据信号调整管路输出流量；所述输出阀模块上设有1路输入流路和至少2路输出流路，所述输入流路上设有检测元件，用于检测输出气体总流量，所述输出流路上均设有电磁阀，用于控制使输出气进入设定的检测设备。2.根据权利要求1所述的一种高精度的智能化动态配气系统，其特征是，所述进样阀模块的电磁阀为至少1个两位三通电磁阀或两位五通电磁阀或三位五通电磁阀，至少1个两位三通电磁阀或两位五通电磁阀或三位五通电磁阀构成的组合。3.根据权利要求1所述的一种高精度的智能化动态配气系统，其特征是，所述执行模块为电磁比例阀，所述检测模块包括：压力传感器和气阻。4.根据权利要求3所述的一种高精度的智能化动态配气系统，其特征是，所述气阻为背压元件，用于形成稳定气阻，所述背压元件为红宝石气阻或小口径不锈钢管道或毛细柱。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的高精度的智能化动态配气系统的配气方法，其特征是，包括以下步骤：S1：动态配气系统开机后，自动执行通讯和气密性检查，并自动校准流量控制模块；S2：按照测试方法，设定测试序列和自动维护周期，每行序列设定标气种类、标气浓度、输出气总流量、输出气浓度、输出口类型，执行次数，MCU根据设定参数自动计算标气流量和稀释气流量；S3：自检完毕后，进样阀模块进入吹扫模式，完成自清洁操作后，切换为进样模式；S4：流量控制模块调节标气和稀释气的流量至设定值，分别输出到气体混合模块；S5：气体混合后输出至输出阀模块，输出阀模块根据设定的输出口，控制电磁阀的开关使混合气从设定输出口输...

【专利技术属性】
技术研发人员：林旭伟，曾臣杰，何剑威，周小靖，
申请(专利权)人：浙江福立分析仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：