基于質(zhì)譜反饋的氣體濃度準(zhǔn)靜態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備與調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種準(zhǔn)靜態(tài)氣體濃度調(diào)節(jié)設(shè)備及所述準(zhǔn)靜態(tài)氣體濃度調(diào)節(jié)設(shè)備的調(diào)節(jié)方法，尤其涉及一種基于質(zhì)譜反饋的氣體濃度準(zhǔn)靜態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備及所述調(diào)節(jié)設(shè)備的調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體中不同物質(zhì)成分濃度測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍是衡量質(zhì)譜儀器的重要性能之一。由于質(zhì)譜動(dòng)態(tài)范圍的限制，大多數(shù)質(zhì)譜儀器，很難同時(shí)兼顧超痕量物質(zhì)、痕量物質(zhì)和微量物質(zhì)的測(cè)量。
[0003]常見(jiàn)的做法是對(duì)于痕量和微量物質(zhì)采用配氣儀，一路是待測(cè)樣品，一路是混合氣體然后通過(guò)不過(guò)同的比例進(jìn)行混合使氣體的濃度進(jìn)入到可測(cè)量的范圍。然而通過(guò)配氣儀器的方法，由于質(zhì)譜儀器所需要?dú)怏w量較低，利用閥門進(jìn)行配氣的方法穩(wěn)定度和精度都相對(duì)較低。同時(shí)因?yàn)闆](méi)有反饋機(jī)制，測(cè)量過(guò)程中無(wú)法準(zhǔn)確的調(diào)整到氣體的濃度在恰當(dāng)?shù)奈恢?。測(cè)量時(shí)兼顧了 Olppm)物質(zhì)時(shí)，就會(huì)損失部分痕量和超痕量物質(zhì)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于質(zhì)譜反饋的氣體濃度準(zhǔn)靜態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備及所述調(diào)節(jié)設(shè)備的調(diào)節(jié)方法，其主要解決沒(méi)有反饋機(jī)制，測(cè)量過(guò)程中無(wú)法準(zhǔn)確的調(diào)整到氣體的濃度在恰當(dāng)?shù)奈恢玫募夹g(shù)問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的解決方案是:一種基于質(zhì)譜反饋的氣體濃度準(zhǔn)靜態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備，其包括配氣儀、與所述配氣儀連通的質(zhì)譜儀(15)、嵌入式控制系統(tǒng)，質(zhì)譜儀(15)采用所述嵌入式控制系統(tǒng)對(duì)所述配氣儀內(nèi)的氣體進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)量；所述配氣儀包括氣缸(18)、配合在氣缸
(18)內(nèi)的活塞(16)、驅(qū)動(dòng)活塞(16)移位的電機(jī)(19);活塞(16)與氣缸(18)的底部圍成主腔體(13)，主腔體(13)與質(zhì)譜儀(15)連通，主腔體(13)通過(guò)閥門一(7)輸入待測(cè)氣體
(I)，還通過(guò)閥門二⑶輸入緩沖氣體⑵；所述嵌入式控制系統(tǒng)與電機(jī)(19)電性連接，根據(jù)質(zhì)譜儀(15)的質(zhì)譜測(cè)量結(jié)果通過(guò)電機(jī)(19)調(diào)節(jié)活塞(16)的移位量。
[0006]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述配氣儀還包括緩沖池一(4)、緩沖池二(5);待測(cè)氣體⑴通過(guò)緩沖池一⑷再經(jīng)由閥門一(7)輸入主腔體(13)內(nèi)；緩沖氣體(2)通過(guò)緩沖池二(5)再經(jīng)由閥門二(8)輸入主腔體(13)內(nèi)。
[0007]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，主腔體(13)通過(guò)閥門三(9)輸入標(biāo)定氣體(3)。
[0008]進(jìn)一步地，所述配氣儀還包括緩沖池三(6);標(biāo)定氣體(3)通過(guò)緩沖池三(6)再經(jīng)由閥門三(9)輸入主腔體(13)內(nèi)。
[0009]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述配氣儀還包括測(cè)量主腔體(13)內(nèi)溫度的溫度傳感器。
[0010]進(jìn)一步地，所述配氣儀還包括設(shè)置在氣缸(18)外表面的保溫加熱帶(17)。
[0011]優(yōu)選地，所述配氣儀還包括溫控裝置(12)，溫控裝置(12)與所述溫度傳感器、保溫加熱帶(17)均電性連接。
[0012]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述配氣儀還包括測(cè)量主腔體(13)內(nèi)壓力的壓力傳感器。
[0013]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述配氣儀還包括測(cè)量位移量的編碼器，所述編碼器安裝在電機(jī)(19)上，通過(guò)電機(jī)(19)的移動(dòng)而獲得活塞(16)的位移量，所述編碼器將所述位移量回饋給所述嵌入式控制系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明還提供上述任意基于質(zhì)譜反饋的氣體濃度準(zhǔn)靜態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備的調(diào)節(jié)方法，所述調(diào)節(jié)方法包括以下步驟:
[0015]步驟1:打開(kāi)閥門一(7)，待測(cè)氣體(I)進(jìn)入到主腔體(13)內(nèi)，獲得準(zhǔn)靜態(tài)氣體濃度調(diào)整腔體V1;
[0016]步驟2:將主腔體(13)內(nèi)完全充滿待測(cè)氣體(I)，直至排出待測(cè)氣體(I);
[0017]步驟3:將主腔體(13)連通到質(zhì)譜儀(15)；
[0018]步驟4:質(zhì)譜儀(15)進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)量，獲得主腔體(13)內(nèi)待測(cè)氣體⑴的飽和部分;
[0019]步驟5:設(shè)定質(zhì)譜儀(15)，對(duì)飽和部分進(jìn)行推斥，提高低信號(hào)的測(cè)量精度；
[0020]步驟6:嵌入式控制系統(tǒng)對(duì)質(zhì)譜儀(15)的測(cè)量結(jié)果分析，按照濃度值的排序變化，計(jì)算需要進(jìn)入主腔體質(zhì)譜儀(13)內(nèi)的緩存氣體；
[0021]步驟7:打開(kāi)閥門二⑶，電機(jī)(19)移動(dòng)活塞(16)使主腔體(13)內(nèi)的容量擴(kuò)充到腔體V2;
[0022]步驟8:質(zhì)譜儀(15)進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)量，直到?jīng)]有飽和峰時(shí)測(cè)量結(jié)束，如果存在飽和峰重復(fù)步驟6_7 ；
[0023]步驟9:根據(jù)質(zhì)譜儀(15)進(jìn)行測(cè)量結(jié)果和配氣步驟，合成總的譜圖。
[0024]本發(fā)明通過(guò)設(shè)置氣缸(18)、活塞(16)圍成的主腔體(13)，質(zhì)譜儀(15)采用所述嵌入式控制系統(tǒng)對(duì)所述配氣儀內(nèi)的氣體進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)量，配合電機(jī)(19)驅(qū)動(dòng)活塞(16)實(shí)現(xiàn)主腔體(13)內(nèi)氣體的反饋機(jī)制，在質(zhì)譜儀(15)的測(cè)量過(guò)程中能準(zhǔn)確的調(diào)整到氣體的濃度在恰當(dāng)?shù)奈恢?。本發(fā)明的有益效果:針對(duì)質(zhì)譜儀，可擴(kuò)充質(zhì)譜檢測(cè)濃度范圍，提高質(zhì)譜檢測(cè)的靈敏度，不損失小信號(hào)；全自動(dòng)處理具有人工智能；準(zhǔn)靜態(tài)方法進(jìn)一步提高氣體進(jìn)樣的穩(wěn)走度。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于質(zhì)譜反饋的氣體濃度準(zhǔn)靜態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]主要符號(hào)說(shuō)曰月
[0027]待測(cè)氣體I緩沖氣體2
[0028]標(biāo)定氣體3緩沖池一 4
[0029]緩沖池二 5緩沖池三6
[0030]閥門一 7閥門二 8
[0031]閥門三9壓力傳感器11
[0032]溫控裝置12主腔體13
[0033]電動(dòng)三通14質(zhì)譜儀15
[0034]活塞16保溫加熱帶17
[0035]氣缸18電機(jī)19
[0036]溫度傳感器111
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0038]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于質(zhì)譜反饋的氣體濃度準(zhǔn)靜態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備，其包括配氣儀、與所述配氣儀連通的質(zhì)譜儀15、嵌入式控制系統(tǒng)。質(zhì)譜儀15采用所述嵌入式控制系統(tǒng)對(duì)所述配氣儀內(nèi)的氣體進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)量。
[0039]配氣儀包括氣缸18、活塞16、閥門一 7、閥門二 8、閥門三9、緩沖池一 4、緩沖池二5、緩沖池三6、電機(jī)19、固定架、編碼器、壓力傳感器11、保溫加熱帶17、溫度傳感器111、溫控裝置12。
[0040]氣缸18可安裝在固定架18上，活塞16配合在氣缸18內(nèi)，活塞16與氣缸18的底部圍成主腔體13。氣缸18外表面可設(shè)置保溫加熱帶17，保持主腔體13內(nèi)恒溫。通過(guò)移動(dòng)活塞16可調(diào)節(jié)主腔體13的大小，也可以通過(guò)注入主腔體13內(nèi)的氣體容積調(diào)節(jié)主腔體13的大小。電機(jī)19驅(qū)動(dòng)活塞16移位，電機(jī)19可為步進(jìn)電機(jī)。所述嵌入式控制系統(tǒng)與電機(jī)19電性連接，根據(jù)質(zhì)譜儀15的質(zhì)譜測(cè)量結(jié)果通過(guò)電機(jī)19調(diào)節(jié)活塞16的移位量
[0041]編碼器可選用一般測(cè)量角位移量的編碼器即可，所述編碼器安裝在電機(jī)19上，通過(guò)電機(jī)19的移動(dòng)而獲得活塞16的位移量，編碼器將所述位移量回饋給所述嵌入式控制系統(tǒng)。壓力傳感器11測(cè)量主腔體13內(nèi)的壓力，壓力傳感器11可選用比較直觀顯示的類型，便于使用者查看。溫度傳感器111測(cè)量主腔體13內(nèi)的溫度，溫度傳感器111也可選用比較直觀顯示的類型，便于使用者查看。溫控裝置12與所述溫度傳感器111、保溫加熱帶17均電性連接，實(shí)現(xiàn)主腔體13內(nèi)和管道內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，溫控裝置12可選用易于操作的呆瓜式溫控器。溫控裝置12可通過(guò)所述嵌入式控制系統(tǒng)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，如參考溫度的設(shè)置、溫度范圍的選定等等。保溫加熱帶17設(shè)置在氣缸18的外表面，也可以采用其他的加熱方式，如加熱片，加熱管，PTC等等。
[0042]主腔體13與一個(gè)質(zhì)譜儀15連通，質(zhì)譜儀15對(duì)主腔體13內(nèi)的氣體采樣檢測(cè)。主腔體13通過(guò)閥門一 7輸入待測(cè)氣體1，還通過(guò)閥門二 8輸入緩沖氣體2，還可通過(guò)閥門三9輸入標(biāo)定氣體3。待測(cè)氣體1、緩沖氣體2、標(biāo)定氣體3可分別通過(guò)緩沖池一 4、緩沖池二 5、緩沖池三6到達(dá)主腔體13內(nèi)，待測(cè)氣體1、緩沖氣體2、標(biāo)定氣體3可事先存儲(chǔ)于罐體中。閥門一 7、閥門二 8、閥門三9可以手動(dòng)控制也可以通過(guò)所述嵌入式控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0043]本發(fā)明先后將待測(cè)氣體1、緩沖氣體2輸入在氣缸18內(nèi)的主腔體13中。本發(fā)明在應(yīng)用過(guò)程中，需要將主腔體13與質(zhì)譜儀15連通，在本實(shí)施例中采用電動(dòng)三通14與質(zhì)譜儀15連通，通過(guò)電動(dòng)三通14實(shí)現(xiàn)主腔體13與質(zhì)譜儀15之間的連通與截止。
[0044]所述配氣儀在應(yīng)用時(shí)，步驟1:打開(kāi)閥門一 7，待測(cè)氣體I進(jìn)入到配氣主腔體13內(nèi)，獲得準(zhǔn)靜態(tài)氣體濃度調(diào)整腔體V"
[0045]步驟2:將配氣主腔體13內(nèi)完全充滿待測(cè)氣體1，直至排出待測(cè)氣體I。如，通過(guò)所述嵌入式控制系統(tǒng)打開(kāi)電動(dòng)三通14，排出管道中的氣體直至排出待測(cè)氣體I。
[0046]步驟3:將配氣主腔體13連通到質(zhì)譜儀15。如，電動(dòng)三通14連接到質(zhì)譜儀15。
[0047]步驟4:可打開(kāi)溫控，保持配氣主腔體13內(nèi)和管道內(nèi)的待測(cè)氣體I恒溫。
[0048]步驟5:質(zhì)譜儀15進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)量，獲得配氣主腔體13內(nèi)待測(cè)氣體I的飽和部分。
[0049]步驟6:設(shè)定質(zhì)譜儀15，對(duì)飽和部分進(jìn)行推斥，提高低信號(hào)的測(cè)量精度。
[0050]步驟7:與質(zhì)譜儀15配套的嵌入式系統(tǒng)對(duì)測(cè)量結(jié)果分析，按照濃度值的排序變化，計(jì)算需要進(jìn)入配氣主腔體13內(nèi)的緩存氣體(緩沖氣體可以更換為定標(biāo)氣體，在緩沖的同時(shí)可以同時(shí)進(jìn)行定量修正)。
[0051]步驟8:打開(kāi)閥門二 8可在保證溫度壓力和溫度的條件下，電機(jī)19移動(dòng)活塞16使配氣主腔體13內(nèi)的容量擴(kuò)充到腔體V2。編碼器計(jì)算活塞16移動(dòng)的量。如，通過(guò)所