[发明专利]气体浓度测量装置及方法

权利要求书

1.一种气体浓度测量装置，包括：

预热模块，用于对输入的待测气体进行预热和整流后输出第一阶段气体；

差压转换模块，与所述预热模块相连，用于使得流经的所述第一阶段气体产生差压变化值；以及

处理模块，用于根据所述差压变化值获得所述待测气体的体积浓度；

其中，所述差压转换模块包括具有多根毛细管的毛细层流单元，所述多根毛细管的流道成为气流的主要通道，形成层流结构。

2.根据权利要求1所述的气体浓度测量装置，所述预热模块包括：

气体流道，用于对待测气体进行整流；

预热模块电加热单元，用于对所述气体流道进行加热，进而传导加热待测气体；以及

预热模块温控单元，用于测量并调控待测气体的温度；

其中，所述气体流道无弯曲，内设有多条毛细管路。

3.根据权利要求2所述的气体浓度测量装置，所述预热模块温控单元包括预热模块热电偶，垂直于气体流动方向设置。

4.根据权利要求1所述的气体浓度测量装置，所述差压转换模块还包括：

差压转换模块壳体，包覆于所述毛细层流单元外，对应所述毛细层流单元上游端处设置有上游差压测量孔，对应所述毛细层流单元下游端处设置有下游差压测量孔；

差压传感器，其两端分别连接至所述上游差压测量孔和下游差压测量孔上，用于测量差压测量孔之间的差压；以及

限流元件，位于差压转换模块壳体下游出口，用于保持流经气体浓度测量装置恒定的体积流量。

5.根据权利要求4所述的气体浓度测量装置，所述差压转换模块还包括：

差压转换模块电加热单元，用于对所述差压转换模块进行加热；以及

差压转换模块温控单元，用于测量并调控所述流经毛细层流单元和限流元件内待测气体的温度，所述差压转换模块温控单元包括差压转换模块热电偶，垂直于气体流动方向设置。

6.根据权利要求4所述的气体浓度测量装置，所述差压转换模块还包括：

上游毛细整流元件，位于所述差压转换模块壳体上游入口以及所述上游差压测量孔之间；

下游毛细整流元件，位于所述差压转换模块壳体下游出口以及所述下游差压测量孔之间；以及

绝压压力表，设置于上游差压测量孔处，用于监控气体流道内的绝压值，提高测量精度。

7.根据权利要求1所述的气体浓度测量装置，所述毛细层流单元还包括：

套筒，包括第一套筒和第二套筒，分别从两侧套设于所述多根毛细管外；以及

粘结剂，涂覆于所述毛细管外壁和所述套筒内壁，用于固定所述多根毛细管，使其不在待测气体的气流作用下移动。

8.根据权利要求1所述的气体浓度测量装置，所述毛细管的管径d_LFE的公式表达为：

其中，μ为待测气体的动力黏度，n为毛细管的数量，ρ为待测气体的密度，Re为雷诺数，Q_V为流量。

9.一种气体浓度测量方法，采用上述权利要求1至8任一项所述的气体浓度测量装置对待测气体进行浓度测量，所述测量方法包括：

操作S1：对气体浓度测量装置进行预热处理；

操作S2：将空间内待测气体输入所述预热处理后的气体浓度测量装置，并记录差压值；以及

操作S3：根据所述差压值和待测气体体积浓度与差压值之间的经验关系确定待测气体浓度。

10.根据权利要求9所述的气体浓度测量方法，所述操作S1包括：

操作S11：向气体浓度测量装置通入浓度为0或一已知浓度的待测气体；以及：

操作S12：通过预热模块电加热单元和差压转换模块电加热单元进行加热，使得预热模块热电偶和差压转换模块热电偶所测得温度值稳定且相同，完成预热处理。