[发明专利]模拟毒剂云团发生系统

权利要求书

1.模拟毒剂云团发生系统，其特征在于：包括气态或液态挥发气体标准气体发生装置，配气装置，加热气体吸收池及高低温黑体辐射源；所述气态或液态挥发气体标准气体发生装置通过气管连接到配气装置，且分别装有零气和高浓度目标气体的储气罐也通过气管连接到配气装置，气管中间均安装有气阀，气态或液态挥发气体标准气体发生装置设有注入口，并依次接气阀、装有零气的容器和气体泵，配气装置还通过气管、电磁阀连接有旋片真空泵；所述的加热气体吸收池的上部开有三个通孔，中间的通孔通过气管连接到配气装置，通过两端的通孔将压力表连接到加热气体吸收池，加热气体吸收池的中间和两端还各接有温度探测器和温度控制器，加热气体吸收池两侧的入、出光孔均安装有红外窗片，加热气体吸收池的入光孔一侧安放高低温黑体辐射源，出光孔一侧安放FTIR光谱仪，且高低温黑体辐射源、加热气体吸收池的入、出光孔和FTIR光谱仪位于同一光路上，FTIR光谱仪连接到计算机。 

2.根据权利要求1所述的模拟毒剂云团发生系统，其特征在于：所述的气态或液态挥发气体标准气体发生装置可以将常温常压下呈气态或液态的各种无机物和有机物配制成所需要浓度的二元或多元混合的标准气体，配制标准气体浓度范围：10ppm～饱和蒸汽浓度(体积比)；配制的标准混合气体精度：±5%；汽化室温度范围：0～200℃，可调节，温度数值实时显示。

3.根据权利要求1所述的模拟毒剂云团发生系统，其特征在于：所述的零气是高纯N₂或空气。

4.根据权利要求1所述的模拟毒剂云团发生系统，其特征在于：所述的红外窗片采用硒化锌材料，直径150mm，厚度12mm，且镀7～14um增透膜。

5.根据权利要求1所述的模拟毒剂云团发生系统，其特征在于：所述的加热气体吸收池的调温范围为：室温～100℃。

6.根据权利要求1所述的模拟毒剂云团发生系统，其特征在于：所述的高低温黑体辐射源的表面采用发射率高于93%的材料，高温黑体辐射源工作温度范围：室温+5℃～400℃；有效辐射面：直径200mm；温度分辨率：0.1℃；低温黑体辐射源工作温度范围：-30℃～70℃；有效辐射面：直径200mm；温度分辨率：0.01℃；低温使用条件：气帘吹扫。

7.根据权利要求1所述的模拟毒剂云团发生系统配制并分析模拟毒剂云团的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

第一步，配制模拟毒剂云团，分以下两种情况：

1）模拟毒剂云团配置过程（气态）

假设配气前的系统状态：温度T₀；配置的标准气体（高浓度）浓度为C₀；欲配置的目标气体浓度为C，配置气体的最终状态为：温度T，压力一个大气压（0.1MPa）。配气的具体过程如下：

（1）记录初始温度：关闭连接于配气装置的几个气阀、电磁阀和真空泵，打开温度探测器和温度控制器，记录配气前的加热气体吸收池的温度T₀。

（2）抽气：打开真空泵和电磁阀，开始抽气，观察两压力表的变化，待气压稳定时，关闭真空泵和电磁阀，记录此时的气压值P₀。

（3）补充高浓度目标气体：将配气装置与高浓度目标气体储气罐之间的气阀打开，打开高浓度目标气体储气罐开始配气，观察压力表压力值的变化，待压力值上升△P₁时，关闭该气阀和高浓度目标气体储气罐，停止进气；△P₁值大小如下式所示：

ΔP1=CC0×T0T×0.1(MPa)]]>

式中：C为欲配置的目标气体最终浓度（体积浓度）；

C₀为高浓度目标气体浓度（体积浓度）；

T₀为配气前气体池温度，单位K；

T为欲配置的气体温度，单位K；

压力单位为MPa。

（4）补充零气：将配气装置与零气储气罐之间的气阀打开，打开零气储气罐，开始补充零气，观察压力表压力值的变化，待压力值上升△P₂时，关闭该气阀和零气储气罐，停止进气；△P₂值大小如下式所示：

ΔP2=(1-CC0)×T0T×0.1MPa-P0]]>

式中：C为欲配置的目标气体最终浓度（体积浓度）；

C₀为高浓度目标气体浓度（体积浓度）；

T₀为配气前气体池温度，单位K；

T为欲配置的气体温度，单位K；

P₀为抽气后的气压值，单位MPa。

（5）气体吸收池加热：打开温度控制器，将温度控制器的预控温度全部设置为T，开始对加热气体吸收池进行加热，用温度探测器观察温度的变化，待温度稳定至T，停止加热，配气完成。

2）模拟毒剂蒸汽配置过程（液态）

假设配气前的系统状态：温度T₀；配置的液体密度为ρ，摩尔质量M；欲配置的目标气体浓度为C，配置气体的最终状态为：温度T，压力一个大气压（0.1MPa）。配气的具体过程如下：

（1）记录初始状态：关闭连接于配气装置的几个气阀、电磁阀和真空泵，打开温度探测器和温度控制器，记录配气前的加热气体吸收池的温度T₀。

（2）样品注射口温度设置：打开气态或液态挥发气体标准气体发生装置，将其样品注入口温度设定到液体样品的沸点以上。

（3）抽气：打开真空泵和电磁阀，开始抽气，观察两压力表的变化，待气压稳定时，关闭真空泵和电磁阀，记录此时的气压值P₀。

（4）注射液体样品：将气态或液态挥发气体标准气体发生装置与配气装置之间的气阀打开，从气态或液态挥发气体标准气体发生装置的注入口用气密性注射器将V体积的液体样品注入气态或液态挥发气体标准气体发生装置，打开气态或液态挥发气体标准气体发生装置与装有零气的容器之间的气阀，再打开气体泵，推动零气将被注入的液体样品送入加热气体吸收池，待液体样品全部注射完毕，关闭气阀和气体泵，观察温度探测器，记录此时加热气体吸收池的温度T₁；V的计算公式如下式：

V=3022.4×T0T×Mρ×C]]>

式中：V为需要注入配气装置的液体样品体积，单位l；

C为欲配置的目标气体最终浓度（体积浓度）；

ρ为液体样品密度，单位g/l；

M为液体样品的摩尔质量，单位g/mol；

T0为配气前气体池温度（环境温度），单位K；

T为欲配置的气体温度，单位K。

（5）补充零气：将配气装置与零气储气罐之间的气阀打开，打开零气储气罐，开始补充零气，观察压力表压力值的变化，待压力值上升至P₁时，关闭连接高纯N2阀门，停止进气；P₁值大小如下式所示：

P1=T1T×0.1MPa]]>

T₁为注射液体样品后加热气体吸收池的温度，单位K；

T为欲配置的气体温度，单位K。

（6）气体吸收池加热：打开温度控制器，将温度控制器的预控温度全部设置为T，开始对加热气体吸收池进行加热，用温度探测器观察温度的变化，待温度稳定至T，停止加热，配气完成。

第二步，分析模拟毒剂云团

高低温黑体辐射源发出红外辐射光束，光束从加热气体吸收池的入光孔进入气体吸收池，并穿过气体吸收池内的模拟毒剂云团，再经气体吸收池的出光孔出射，进入FTIR光谱仪，最后由计算机控制FTIR光谱仪采集、分析和存储红外光谱辐射数据。