[发明专利]气体浓度测量装置及方法

说明书

本公开提供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，与预热模块相连，用于使得流经的第一阶段气体产生差压变化值；以及处理模块，用于根据差压变化值获得待测气体的体积浓度。其中，差压转换模块包括具有多根毛细管的毛细层流单元，多根毛细管的流道成为气流的主要通道，形成层流结构。本公开还提供一种气体浓度测量方法，采用上述气体浓度测量装置对待测气体进行浓度测量。

技术领域

本公开涉及仪器设备技术领域，尤其涉及一种气体浓度测量装置及方法。

背景技术

随着科技的发展，有时需要实时测量一空间内的某种气体浓度状态，例如要确认某交通工具或航空器内的灭火系统携带的气体灭火剂的量是否合格，需要将灭火剂释放到所需保护的空间，通过测量系统同时记录下所需保护的空间内各个区中代表性位置的灭火剂的体积浓度。灭火剂的浓度值必须高于某种已知的有效灭火浓度，该有效灭火浓度指足以在一定时间内扑灭保护区域内可能发生的火灾的灭火剂浓度。

专利CN109540747A公开了一种飞机动力装置舱灭火剂浓度机载测量装置，但该专利没有给出单通道测量单位内层流式压差测量装置的实施方式，领域技术人员实施困难。专利CN103163046A公开了一种气体灭火剂浓度测量装置，但该专利对恒温恒流微压差产生器采用整体加热的方式，易受到环境因素的影响；该专利采用流量控制器对4路的流量一起控制，这造成4路之间的流量可能会因为堵塞、加工工艺等因素造成流量的不均衡，进而带来测量误差。专利CN110844118A公开了一种多空结构压差测试试验装置及方法，但该专利采用将多孔筛浸没在油液中的方案，油液在使用中会造成污染，造成检修的困难。专利CN105424546公开了一种灭火剂浓度测量系统的浓度测量装置，但该专利采用的通孔方案会给设备加工带来不便；稳压腔的方案会造成气体的混合，不利于提高响应时间；温度传感器对加热块和测压块的温度进行检测，而不是对气体的温度进行检测，当环境发生变化时，会对测量精度造成影响。

因此，如何获得更高精度的气体浓度测量结果是一个亟需解决的技术问题。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种气体浓度测量装置及方法，以缓解现有技术中测量设备加工难度高、维护困难、气体浓度测量时测量值波动大和误差大等技术问题。

(二)技术方案

本公开的一个方面，提供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。

根据本公开实施例，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。

根据本公开实施例，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。

根据本公开实施例，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。