CN108918208A - 一种空气采样泵采样体积换算装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种空气采样泵采样体积换算装置，能够检测采样空气的气压数据和温度数据，根据气压数据和温度数据所属的范围确定采样体积的计算公式并计算采样体积，不会因采样的空气受环境温度或环境压强的影响，而导致计算得到的采样体积结果不是真实采样体积的问题，解决了现有的空气采样泵在计算采样体积时，易受环境温度和压强的影响，导致无法获得精确的采样体积的技术问题。

Description

一种空气采样泵采样体积换算装置

技术领域

本申请涉及气体采样技术领域，尤其涉及一种空气采样泵采样体积换算装置。

背景技术

空气是指地球大气层中的气体混合，是地球上的动植物生存的必要条件，它既含有人们赖以生存的氧气，也可能同时含有有毒有害气体及颗粒物，因此，为了对空气质量进行监测，需要对环境中的空气进行采样。

对空气进行采样需要采样装置，目前的空气采样装置为空气采样泵，在计算空气采样泵采集的气体体积时，是利用通过空气采样泵的采样气体的流速和采样时间来计算采样气体体积的。但是，由于气体具有热胀冷缩的特性，受环境温度和压强因素的影响，在环境温度或压强发生变化时，气体的采样体积可能会受到影响，在《中华人民共和国国家职业卫生标准》中，规定了工作场所空气样品的采样体积，在采样点温度低于5℃和高于35℃、大气压低于98.8kPa和高于103.4kPa时，应根据标准采样体积换算公式对采样体积进行换算。因此，如何设计一种空气采样泵采样体积换算装置，能够适应环境温度和压强的变化，以实现采样体积的精确计算，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种空气采样泵采样体积换算装置，用于解决现有的空气采样泵在计算采样体积时，易受环境温度和压强的影响，导致无法获得精确的采样体积的技术问题。

有鉴于此，本申请提供了一种空气采样泵采样体积换算装置，包括：锥形气室、气压传感器、温度传感器、隔膜泵和控制器；

所述气压传感器、所述温度传感器均设置在所述锥形气室内部；

所述隔膜泵的第二进气口通过气路连接导管与所述锥形气室的第一出气口连接；

所述锥形气室的底部设置有第一进气口；

所述隔膜泵设置有第二出气口；

所述隔膜泵与所述控制器电连接；

所述控制器分别与所述气压传感器、所述温度传感器电连接，用于接收所述气压传感器检测的气压数据和所述温度传感器检测的温度数据，并根据第一预置采样体积计算公式或第二预置采样体积计算公式计算采样体积。

优选地，所述气压传感器、所述温度传感器均设置在所述锥形气室的锥底内沿。

优选地，所述气压传感器为MEMS气压传感器。

优选地，所述温度传感器为MEMS温度传感器。

优选地，所述锥形气室的材质为弹性材质。

优选地，所述气路连接导管为硅胶管。

优选地，所述第一预置采样体积计算公式为：

V₀＝v×S×t；

其中，V₀为采样体积，v为采样速度，S为采样气路横截面积，t为采样时间。

优选地，所述第二预置采样体积计算公式为：

其中，V₀为标准采样体积，V_t为在温度为t，大气压为p时的采样体积，单位为L，t为采样点的温度，单位为℃，p为采样点的大气压，单位为kPa。

优选地，所述装置还包括：显示模块；

所述显示模块与所述控制器电连接，用于显示采样体积换算结果。

优选地，所述显示模块为人机交互显示模块。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请提供的一种空气采样泵采样体积换算装置，包括：锥形气室、气压传感器、温度传感器、隔膜泵和控制器，通过控制器控制隔膜泵的往复运动，使得外部空气从锥形气室的第一进气口进入锥形气室，通过气路连接导管将从锥形气室的第一出气口排出的空气从第二进气口压入隔膜泵，并将空气从隔膜泵的第二出气口排出，实现空气的采样，通过设置在锥形气室内部的气压传感器和温度传感器分别检测采样的空气气压数据和温度数据，将气压数据和温度数据反馈给控制器，控制器判断气压数据和温度数据是否落在标准采样体积换算的气压范围和温度范围，是，则根据第二预置采样体积计算公式计算采样体积，否则，根据第一预置采样体积计算公式计算采样体积；本申请提供的装置，能够检测采样空气的气压数据和温度数据，根据气压数据和温度数据所属的范围确定采样体积的计算公式并计算采样体积，不会因采样的空气受环境温度或环境压强的影响，而导致计算得到的采样体积结果不是真实采样体积的问题，解决了现有的空气采样泵在计算采样体积时，易受环境温度和压强的影响，导致无法获得精确的采样体积的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例中提供的一种空气采样泵采样体积换算装置的一个结构示意图；

图2为本申请实施例中提供的一种空气采样泵采样体积换算装置的锥形气室与气压传感器、温度传感器的连接位置示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种空气采样泵采样体积换算装置，包括：锥形气室、气压传感器、温度传感器、隔膜泵和控制器；

气压传感器、温度传感器均设置在锥形气室内部；

隔膜泵的第二进气口通过气路连接导管与锥形气室的第一出气口连接；

锥形气室的底部设置有第一进气口；

隔膜泵设置有第二出气口；

隔膜泵与控制器电连接；

控制器分别与气压传感器、温度传感器电连接，用于接收气压传感器检测的气压数据和温度传感器检测的温度数据，并根据第一预置采样体积计算公式或第二预置采样体积计算公式计算采样体积。

需要说明的是，本申请实施例中，通过控制器控制隔膜泵的往复运动，使得外部空气从锥形气室的第一进气口进入锥形气室，通过气路连接导管将从锥形气室的第一出气口排出的空气从第二进气口压入隔膜泵，并将空气从隔膜泵的第二出气口排出，实现空气的采样，通过设置在锥形气室内部的气压传感器和温度传感器分别检测采样的空气气压数据和温度数据，将气压数据和温度数据反馈给控制器，控制器判断气压数据和温度数据是否落在标准采样体积换算的气压范围和温度范围，是，则根据第二预置采样体积计算公式计算采样体积，否则，根据第一预置采样体积计算公式计算采样体积。

隔膜泵又称控制泵，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。隔膜泵在控制过程中的作用是接收调节器或计算机(本申请实施例中的控制器)的控制信号，改变被调介质(本申请实施例中的采样空气)的流量，使被调参数维持在所要求的范围内，从而达到生产过程的自动化。本申请实施例中的隔膜泵可以是气动隔膜泵，气动隔膜泵的工作原理是现有技术，在此不做详细赘述。

本申请提供的一种空气采样泵采样体积换算装置，能够检测采样空气的气压数据和温度数据，根据气压数据和温度数据所属的范围确定采样体积的计算公式并计算采样体积，不会因采样的空气受环境温度或环境压强的影响，而导致计算得到的采样体积结果不是真实采样体积的问题，解决了现有的空气采样泵在计算采样体积时，易受环境温度和压强的影响，导致无法获得精确的采样体积的技术问题。

请参阅图1和图2，本申请提供的一种空气采样泵采样体积换算装置的另一个实施例，包括：锥形气室、气压传感器、温度传感器、隔膜泵和控制器；

气压传感器、温度传感器均设置在锥形气室内部；

隔膜泵的第二进气口通过气路连接导管与锥形气室的第一出气口连接；

锥形气室的底部设置有第一进气口；

隔膜泵设置有第二出气口；

隔膜泵与控制器电连接；

控制器分别与气压传感器、温度传感器电连接，用于接收气压传感器检测的气压数据和温度传感器检测的温度数据，并根据第一预置采样体积计算公式或第二预置采样体积计算公式计算采样体积。

进一步地，气压传感器、温度传感器均设置在锥形气室的锥底内沿。

需要说明的是，如图2所示，本申请实施例中的气压传感器、温度传感器均设置在锥形气室的锥底内沿，是为了避免在空气采样过程中，采样空气的气路通过气压传感器和温度传感器，在气流的压力作用下，影响气压传感器和温度传感器的检测结果的准确性。

进一步地，气压传感器为MEMS气压传感器。

进一步地，温度传感器为MEMS温度传感器。

需要说明的是，MEMS(微电子机械***，Microelectro Mechanical Systems)，是将微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，接口、通信和电源等采用半导体工艺集中到一体的微型器件或***。本申请实施例中，将气压传感器和温度传感器选为MEMS气压传感器和MEMS温度传感器，具有与传统的气压传感器和传统的温度传感器相比，MEMS气压传感器和MEMS温度传感器体积小，有利于减少空气采用过程中气路空气的气流影响，检测数据更加精准可靠；重量轻，方便搬移和运输；成本低，能够降低产品生产成本，提高市场竞争力；功耗低，节能环保；易于集成和实现智能化，更适合现代化生产潮流。

进一步地，锥形气室的材质为弹性材质。

需要说明的是，本申请实施例中，隔膜泵有时会产生较大的气流脉冲效应，将锥形气室的材质设置为弹性材质，有利于平衡锥形气室内部脉冲气流产生的负压，缓解脉冲效应带来的空气流量不稳定。当然，可以理解的是，为了加强锥形气室的连接处的连接可靠性，可以将锥形气室的气路连接处设置为硬性材质。

进一步地，气路连接导管为硅胶管。

需要说明的是，硅橡胶是一种新型的高分子弹性材料，有极好的耐高温(250℃～300℃)和耐低温(-40℃～60℃)性能，有良好的生理稳定性，而且能够经受反复多次苛刻和消毒条件，具有极佳的回弹性和永久变形小(200℃48小时不大于50％)，击穿电压为(20～25KV/mm)，耐臭氧，耐紫外线，耐辐射等特点，本申请实施例中，将气路连接导管选为硅胶管，有利于提高装置的连接可靠性，避免因气路连接导管出现质量问题，影响采样的准确性。

进一步地，第一预置采样体积计算公式为：

V₀＝v×S×t；

其中，V₀为采样体积，v为采样速度，S为采样气路横截面积，t为采样时间。

进一步地，第二预置采样体积计算公式为：

其中，V₀为标准采样体积，V_t为在温度为t，大气压为p时的采样体积，单位为L，t为采样点的温度，单位为℃，p为采样点的大气压，单位为kPa。

需要说明的是，由于气体具有热胀冷缩的特性，受环境温度和压强因素的影响，在环境温度或压强发生变化时，气体的采样体积可能会受到影响，为使得采样体积无限接近真实采样体积，提高计算采样体积的准确性，在采样点温度低于5℃和高于35℃、大气压低于98.8kPa和高于103.4kPa时，应根据标准采样体积换算公式对采样体积进行换算，因此，本申请实施例中，设置了两种计算空气采样体积的方式，其中一种计算方式是，在采样点温度低于5℃和高于35℃、大气压低于98.8kPa和高于103.4kPa时，根据第二预置采样体积计算公式计算采样体积，不在以上范围内的情况，则使用另外一种计算方式，即根据第一预置采样体积计算公式计算采样体积。

进一步地，装置还包括：显示模块；

显示模块与控制器电连接，用于显示采样体积换算结果。

需要说明的是，当控制器计算出采样体积之后，可以通过显示模块对计算结果进行显示，可以理解的是，显示模块除了显示采样体积信息之外，还可以显示气压信息和温度信息等，具体显示的信息，本领域技术人员可以根据实际需要自行设定，在此不做具体限定。

进一步地，显示模块为人机交互显示模块。

需要说明的是，为增强装置与用户之间的交互性，可以将显示模块设置为人机交互显示模块，用户可以在人机交互显示模块中进行相关的参数设定，人机交互技术是现有技术，在此也不进行详细赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空气采样泵采样体积换算装置，其特征在于，包括：锥形气室、气压传感器、温度传感器、隔膜泵和控制器；

所述气压传感器、所述温度传感器均设置在所述锥形气室内部；

所述隔膜泵的第二进气口通过气路连接导管与所述锥形气室的第一出气口连接；

所述锥形气室的底部设置有第一进气口；

所述隔膜泵设置有第二出气口；

所述隔膜泵与所述控制器电连接；

所述控制器分别与所述气压传感器、所述温度传感器电连接，用于接收所述气压传感器检测的气压数据和所述温度传感器检测的温度数据，并根据第一预置采样体积计算公式或第二预置采样体积计算公式计算采样体积。

2.根据权利要求1所述的空气采样泵采样体积换算装置，其特征在于，所述气压传感器、所述温度传感器均设置在所述锥形气室的锥底内沿。

3.根据权利要求1所述的空气采样泵采样体积换算装置，其特征在于，所述气压传感器为MEMS气压传感器。

4.根据权利要求1所述的空气采样泵采样体积换算装置，其特征在于，所述温度传感器为MEMS温度传感器。

5.根据权利要求1所述的空气采样泵采样体积换算装置，其特征在于，所述锥形气室的材质为弹性材质。

6.根据权利要求1所述的空气采样泵采样体积换算装置，其特征在于，所述气路连接导管为硅胶管。

7.根据权利要求1所述的空气采样泵采样体积换算装置，其特征在于，所述第一预置采样体积计算公式为：

V₀＝v×S×t；

其中，V₀为采样体积，v为采样速度，S为采样气路横截面积，t为采样时间。

8.根据权利要求1所述的空气采样泵采样体积换算装置，其特征在于，所述第二预置采样体积计算公式为：

其中，V₀为标准采样体积，V_t为在温度为t，大气压为p时的采样体积，单位为L，t为采样点的温度，单位为℃，p为采样点的大气压，单位为kPa。

9.根据权利要求1所述的空气采样泵采样体积换算装置，其特征在于，所述装置还包括：显示模块；

所述显示模块与所述控制器电连接，用于显示采样体积换算结果。

10.根据权利要求9所述的空气采样泵采样体积换算装置，其特征在于，所述显示模块为人机交互显示模块。