專利名稱：智能多組分動(dòng)態(tài)配氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣體配氣裝置領(lǐng)域，具體為一種智能多組分動(dòng)態(tài)配氣裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)氣體配制的方法主要有靜態(tài)配氣法和動(dòng)態(tài)配氣法。靜態(tài)配氣法是把一定 量的氣態(tài)或蒸氣態(tài)的原料氣，加到已知體積的容器中，然后再加入稀釋氣體，混合均勻制得 標(biāo)準(zhǔn)氣。根據(jù)加入原料氣、稀釋氣的量及容器的體積計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)氣的濃度。靜態(tài)配氣法 所用設(shè)備簡單、操作容易，但有些氣體化學(xué)性質(zhì)較活潑，長時(shí)間與容器壁接觸可能發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，同時(shí)，容器壁也有吸附作用，故會(huì)造成配制氣體濃度不準(zhǔn)確或其濃度隨放置時(shí)間而變 化，特別是配制低濃度標(biāo)準(zhǔn)氣，常引起較大的誤差，因此，該方法的應(yīng)用受到一定的限制。動(dòng) 態(tài)配氣法是將已知濃度的原料氣，以一定流量恒定不變地送入氣體混合器中，稀釋氣體以 一定流量恒定不變地通過氣體混合器，與原料氣混合并將其稀釋，稀釋后的混合氣連續(xù)不 斷地從混合器中流出，供給使用?；旌蠚獾臐舛瓤蓮南♂尡扔?jì)算得出，調(diào)節(jié)原料氣和稀釋氣 體的流量比可以得到所需濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體。動(dòng)態(tài)配氣法雖然在配氣設(shè)備上要比靜態(tài)配氣法 復(fù)雜得多，但是只要配氣方法和設(shè)備一經(jīng)建立，就可以很方便地獲得大量的恒定濃度的標(biāo) 準(zhǔn)氣體。若幾種氣體不相互作用，還可以很方便地配制多組分的混合氣體。由于連續(xù)流動(dòng)， 能達(dá)到平衡，避免了在靜態(tài)配氣法中因?qū)ξ⒘拷M分被吸附和發(fā)生反應(yīng)等造成的濃度不穩(wěn)定 的缺點(diǎn)。動(dòng)態(tài)配氣法適用于配置低濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣。另外，使用同一套配氣裝置，根據(jù)需要， 不但可以隨時(shí)變更配氣濃度，而且還可以很方便地改變標(biāo)準(zhǔn)氣成分，這些都是靜態(tài)配氣法 不可比的，因此動(dòng)態(tài)配氣在氣體分析中應(yīng)用廣泛。隨著氣體分析的快速發(fā)展，各類精密的氣體分析儀器不斷地被開發(fā)、應(yīng)用，進(jìn)行氣 體定量分析時(shí)，往往需要輸入各種不同種類不同濃度的組分氣體樣品。因此，所采用的配氣 裝置需要能夠精確控制輸入的組分氣體的濃度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種智能多組分動(dòng)態(tài)配氣裝置，通過計(jì)算機(jī)、微控制器 與質(zhì)量流量控制器之間的信號(hào)通訊，能夠精確的控制輸入氣體混合器的組分氣體的濃度， 并快速、便捷配制出不同組分不同濃度的各種標(biāo)準(zhǔn)氣體。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為智能多組分動(dòng)態(tài)配氣裝置，包括多個(gè)質(zhì)量流量控制器，其特征在于還包括有氣體 混合器，以及智能控制裝置；所述氣體混合器為帶有多個(gè)進(jìn)氣通道和出氣通道的密封體，所 述質(zhì)量流量控制器的出口分別與氣體混合器的進(jìn)氣通道一一連通；所述智能控制裝置包括 控制電路板和計(jì)算機(jī)，所述控制電路板上集成有微處理器、供電電路、總線轉(zhuǎn)換電路；所述 供電電路包括有相互電連接的濾波電路和DC/DC電路，所述濾波電路的輸入端與外部電源 電連接引入電壓，所述濾波電路上有多個(gè)輸出端分別與所述質(zhì)量流量控制器的電源端一一 電連接以供電，所述DC/DC電路的輸出端與微處理器的電源接口電連接以供電；所述總線轉(zhuǎn)換電路包括彼此電連接的USB轉(zhuǎn)485電路和485轉(zhuǎn)SCI電路，所述485轉(zhuǎn)SCI電路信號(hào) 端分別與微處理器的總線接口、質(zhì)量流量控制器的通訊接口電連接，所述USB轉(zhuǎn)485電路的 信號(hào)端與計(jì)算機(jī)的USB接口電連接。所述的智能多組分動(dòng)態(tài)配氣裝置，其特征在于所述氣體混合器為不銹鋼材料制 成，氣體混合器的進(jìn)氣通道徑向設(shè)置，氣體混合器上還開有軸向設(shè)置的出氣通道。本實(shí)用新型主要由多臺(tái)數(shù)字式質(zhì)量流量控制器、氣體混合器、控制電路板和預(yù)裝 控制軟件的計(jì)算機(jī)組成。其中控制電路板主要集成有USB總線轉(zhuǎn)RS485總線電路、RS485總 線轉(zhuǎn)SCI總線電路、微控制器、濾波電路、DC/DC電路等電路。主要分為三個(gè)部分，第一部分 為供電電路部分，外部電源引入后經(jīng)過濾波電路給質(zhì)量流量控制器供電，再經(jīng)過DC/DC電 路給微控制器供電；第二部分為總線轉(zhuǎn)換電路，主要用于連接計(jì)算機(jī)與質(zhì)量流量控制器和 微控制器進(jìn)行通信；第三部分為微控制器，主要作用為監(jiān)控指示燈和按鈕上的數(shù)據(jù)信息并 與計(jì)算機(jī)中控制軟件進(jìn)行通信。樣機(jī)上設(shè)有按鍵和指示燈，監(jiān)控、顯示樣機(jī)的工作狀態(tài)。按 健主要用于控制質(zhì)量流量控器內(nèi)部閥門清洗或關(guān)閉狀態(tài)，清洗狀態(tài)為使閥門開到最大，使 得流經(jīng)質(zhì)量流量控制器的氣體流量達(dá)到最大；關(guān)閉狀態(tài)為關(guān)閉閥門，截止通過質(zhì)量流量控 制器的氣體。指示燈主要用于顯示質(zhì)量流量控制器的工作狀態(tài)和顯示質(zhì)量流量控器內(nèi)部閥 門的控制狀態(tài)。本實(shí)用新型采用預(yù)裝控制軟件的計(jì)算機(jī)與多臺(tái)質(zhì)量流量控制器進(jìn)行通訊，配氣時(shí) 只需在計(jì)算機(jī)中控制軟件的人機(jī)界面上選擇原料氣和稀釋氣體，輸入原料氣濃度和目標(biāo)濃 度，設(shè)定輸出氣體總流量，控制軟件自動(dòng)計(jì)算各個(gè)通道的設(shè)定流量值，再通過USB接口將數(shù) 據(jù)傳輸給質(zhì)量流量控制器，由質(zhì)量流量控制器控制各組分原料氣和稀釋氣的輸出流量，控 制軟件通過USB接口定時(shí)地讀取各組分氣體流量的測量值，由此流量值計(jì)算得到各組分氣 體濃度，并在人機(jī)界面上實(shí)時(shí)顯示，以此可以監(jiān)測到配制的混合標(biāo)準(zhǔn)氣中各組分氣體的實(shí) 際濃度值。本實(shí)用新型的氣體混合器由不銹鋼材質(zhì)加工制得，結(jié)構(gòu)緊湊、耐腐蝕能力強(qiáng)；各組 分氣體由徑向進(jìn)入氣體混合器，再從軸向輸出，使得各組分氣體能夠均勻混合。本實(shí)用新型氣路部分所用器件內(nèi)表面均具有耐腐蝕能力，且不對(duì)任何氣體進(jìn)行吸 附，因此本實(shí)用新型除卻各種常規(guī)氣體，還可對(duì)各種腐蝕性氣體和有毒有害氣體進(jìn)行配制， 大大提高了本實(shí)用新型的適用范圍。本實(shí)用新型配氣時(shí)只需在人機(jī)界面進(jìn)行簡單的操作，不但可以隨時(shí)變更配氣濃 度，還可以很方便地改變組分氣體，快速、便捷配制出各種不同種類不同濃度的單組分氣體 或多組分混合氣體，且可隨用隨配、操作簡便。本實(shí)用新型的推廣可解決現(xiàn)有配氣方法操作 復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，原料氣和稀釋氣體用量大，耗時(shí)多，隨機(jī)誤差和累積誤差大等問題。

圖1為本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型中氣體混合器的徑向和軸向剖視圖，其中圖2a為俯視圖，圖2b為側(cè)視圖。圖3為本實(shí)用新型中控制電路板的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2及圖3所示。智能多組分動(dòng)態(tài)配氣裝置，包括多個(gè)質(zhì)量流量控制器1， 還包括有氣體混合器2，以及智能控制裝置；氣體混合器2為帶有多個(gè)進(jìn)氣通道5和一個(gè)出 氣通道6的密封體，氣體混合器2為不銹鋼材料制成，氣體混合器2的進(jìn)氣通道5徑向設(shè)置， 氣體混合器2上還開有軸向設(shè)置的出氣通道6。質(zhì)量流量控制器1的出口分別與氣體混合 器2的進(jìn)氣通道5 —一連通；智能控制裝置包括控制電路板3和計(jì)算機(jī)4，控制電路板3上 集成有微處理器、供電電路、總線轉(zhuǎn)換電路；供電電路包括有相互電連接的濾波電路和DC/ DC電路，濾波電路的輸入端與外部電源電連接引入電壓，濾波電路上有多個(gè)輸出端分別與 質(zhì)量流量控制器1的電源端一一電連接以供電，DC/DC電路的輸出端與微處理器的電源接 口電連接以供電；總線轉(zhuǎn)換電路包括彼此電連接的USB轉(zhuǎn)485電路和485轉(zhuǎn)SCI電路，485 轉(zhuǎn)SCI電路信號(hào)端分別與微處理器的總線接口、質(zhì)量流量控制器1的通訊接口電連接，USB 轉(zhuǎn)485電路的信號(hào)端與計(jì)算機(jī)4的USB接口電連接。如圖1所示，本實(shí)用新型由三臺(tái)數(shù)字式質(zhì)量流量控制器1，氣體混合器2、控制電路 板3和預(yù)裝控制軟件的計(jì)算機(jī)4組成。其中氣路部分主要由多臺(tái)數(shù)字式質(zhì)量流量控制器1 和氣體混合器2組成。稀釋氣體和原料氣由多臺(tái)質(zhì)量流量控制器1的進(jìn)口端進(jìn)入，由質(zhì)量 流量控制器1控制各組分氣體的輸出流量，然后各組分氣體進(jìn)入氣體混合器2，均勻混合后 輸出。本實(shí)用新型可擴(kuò)展成四通道、五通道…更多通道的動(dòng)態(tài)配氣裝置，只需將三臺(tái)質(zhì)量流 量控制器增加至四臺(tái)、五臺(tái)…即可。如圖2所示，為氣體混合器2徑向和軸向剖視圖。氣體混合器2由不銹鋼材料加 工制得，結(jié)構(gòu)緊湊、耐腐蝕能力強(qiáng)；各組分氣體由徑向進(jìn)入氣體混合器2，混合均勻，再從軸 向輸出。如圖3所示，控制電路板3由USB轉(zhuǎn)485電路、485轉(zhuǎn)SCI電路、微控制器、濾波電 路、DC/DC電路等電路構(gòu)成。主要分為三部分，第一部分為供電電路部分，外部電源引入后經(jīng) 過濾波電路給質(zhì)量流量控制器1供電，再經(jīng)過DC/DC電路給微控制器供電；第二部分為USB 轉(zhuǎn)485電路，主要用于連接計(jì)算機(jī)4和質(zhì)量流量控制器1進(jìn)行通信；第三部分為微控制器， 主要用于監(jiān)控指示燈和按鈕上的數(shù)據(jù)信息并與計(jì)算機(jī)4進(jìn)行通信。樣機(jī)上設(shè)有指示燈和按 鈕，主要由微控制器監(jiān)控。配氣正常時(shí)，指示燈亮。按下按鈕時(shí)，微控制器接收到控制信號(hào) 并與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，質(zhì)量流量控制器1根據(jù)信號(hào)控制內(nèi)部閥門的清洗或關(guān)閉。具體實(shí)施例1 以配置IOOppm濃度SO2和35 %濃度CO2混合標(biāo)準(zhǔn)氣為例，以高純氮?dú)釴2作為稀 釋氣體，選用992ppm濃度的SO2和99. 99%濃度的CO2作為原料氣，將稀釋氣體N2、原料氣 SO2XO2接到一、二、三通道，分別與質(zhì)量流量控制器l-a、l-b、l-c相連。在控制軟件界面上 選擇稀釋氣體N2和組分氣體S02、C02，輸入原氣濃度與目標(biāo)濃度，設(shè)定輸出的總流量為2L/ Min,點(diǎn)擊開始按鈕開始配氣?？刂栖浖?自動(dòng)計(jì)算得到N2、SO2, CO2的設(shè)定流量值分別為 0. 9763L/Min、0. 1794L/Min、0. 8443L/Min。質(zhì)量流量控制器 l_a、l-b、l_c 接收到設(shè)定值并 對(duì)其進(jìn)行修正，然后控制N2、S02、C02的輸出流量?？刂栖浖?從質(zhì)量流量控制器l-a、l-b、 1-c讀取流量測量值并對(duì)其修正，得到N2、SO2, CO2的流量分別是0. 9763L/Min、0. 1794L/ Min,0. 8444L/Min，計(jì)算得到輸出的S02、C02的濃度分別為100ppm、35. 0021%。質(zhì)量流量控 制器l_b、1-c將濃度分別為100ppm、35. 0021%的S02、C02源源不斷送入氣體混合器2，均勻混合后輸出，這樣就可得到我們所需的混合氣。
權(quán)利要求智能多組分動(dòng)態(tài)配氣裝置，包括多個(gè)質(zhì)量流量控制器，其特征在于還包括有氣體混合器，以及智能控制裝置；所述氣體混合器為帶有多個(gè)進(jìn)氣通道和出氣通道的密封體，所述質(zhì)量流量控制器的出口分別與氣體混合器的進(jìn)氣通道一一連通；所述智能控制裝置包括控制電路板和計(jì)算機(jī)，所述控制電路板上集成有微處理器、供電電路、總線轉(zhuǎn)換電路；所述供電電路包括有相互電連接的濾波電路和DC/DC電路，所述濾波電路的輸入端與外部電源電連接引入電壓，所述濾波電路上有多個(gè)輸出端分別與所述質(zhì)量流量控制器的電源端一一電連接以供電，所述DC/DC電路的輸出端與微處理器的電源接口電連接以供電；所述總線轉(zhuǎn)換電路包括彼此電連接的USB轉(zhuǎn)485電路和485轉(zhuǎn)SCI電路，所述485轉(zhuǎn)SCI電路信號(hào)端分別與微處理器的總線接口、質(zhì)量流量控制器的通訊接口電連接，所述USB轉(zhuǎn)485電路的信號(hào)端與計(jì)算機(jī)的USB接口電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能多組分動(dòng)態(tài)配氣裝置，其特征在于所述氣體混合器為 不銹鋼材料制成，氣體混合器的進(jìn)氣通道徑向設(shè)置，氣體混合器上還開有軸向設(shè)置的出氣 通道。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能多組分動(dòng)態(tài)配氣裝置，包括多個(gè)質(zhì)量流量控制器、氣體混合器、及智能控制裝置；質(zhì)量流量控制器的出口分別與氣體混合器的進(jìn)氣通道一一連通；智能控制裝置包括控制電路板和計(jì)算機(jī)，控制電路板上集成有微處理器、供電電路、總線轉(zhuǎn)換電路。本實(shí)用新型配氣時(shí)只需在人機(jī)界面進(jìn)行簡單的操作，不但可以隨時(shí)變更配氣濃度，還可以很方便地改變組分氣體，快速、便捷配制出各種不同種類不同濃度的單組分氣體或多組分混合氣體，且可隨用隨配、操作簡便。本實(shí)用新型的推廣可解決現(xiàn)有配氣方法操作復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，原料氣和稀釋氣體用量大，耗時(shí)多，隨機(jī)誤差和累積誤差大等問題。
文檔編號(hào)B01F3/02GK201644055SQ20102014569
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者趙瑜 申請(qǐng)人:安徽敏測光電科技有限公司