一種恒流空氣采樣器及其采樣恒流方法技術

本發明專利技術涉及一種恒流空氣采樣器及其采樣恒流方法，其中，恒流空氣采樣器包括電源、主控制電路板、設置在所述主控制電路板上的程控可調恒壓模塊、交互控制板和抽氣泵，所述主控制電路板分別與所述電源、交互控制板和抽氣泵連接，所述主控制電路板通過單片機嵌入式系統程序管理其上的所述程控可調恒壓模塊，所述抽氣泵上連接有流量計。此恒流空氣采樣器解決了現有技術中由于采樣器的抽氣泵工作功率波動、轉速不恒定、采氣流量失真等原因造成影響到采集樣品的準確定量和最后的分析結果的準確性的技術問題。

【技術實現步驟摘要】
一種恒流空氣采樣器及其采樣恒流方法
本專利技術涉及一種空氣采樣儀器，特別涉及一種恒流空氣采樣器及其采樣恒流方法。
技術介紹
環境空氣監測是一種先定量采集空氣樣品，再對樣品處理、分析，從而評價環境空氣質量的技術方案。采集到準確體積量的空氣樣品，直接影響到分析結果的準確性。定量采集空氣樣品通常使用空氣采樣儀器。用空氣采樣儀器采集確定體積量空氣樣品的方案為：設定抽氣泵采氣流量Q及采氣時間t，最后得到采氣體積量V＝Q×t。方案中的抽氣泵采氣流量Q要求在采氣時間t期間始終保持穩定，其穩定值δ標志著采樣器的流量穩定性能。流量穩定值的計算方法為：其中Qmax為采氣時間t期間流量最大值，Qmin為采氣時間t期間流量最小值。流量穩定值δ越小，表明采樣器采氣時間t期間采氣流量Q波動小、穩定性能好、采氣體積V失真小、準確度高；反之，流量穩定值δ越大，表明采樣器采氣時間t期間采氣流量Q波動大、穩定性能差、采氣體積V失真大、準確度低。現有技術的采樣器，作為抽氣泵電機的電源有直流電池電源、交流變換直流電源、交流電源三種方式直接供應。采用直流電池電源供應給抽氣泵電機的，電機工作電壓因供應電池電源持續輸出電量而隨時間下降，致使抽氣泵工作功率下降，轉速下降，單位時間內做功下降，單位時間內抽氣量即采氣流量下降，流量Q(ml/min)失真不確定，最終導致一定時間內采集到的空氣樣品體積不能等于初始運轉流量與時間的乘積，空氣樣品量值失真，自然影響到分析結果的準確性。采用交流變換直流電源供應給抽氣泵電機的，交流變換直流，仍然因市電電壓的波動及電網用電大小變化，帶來轉換為直流的波動，也致抽氣泵工作功率波動無常，轉速不恒定，流量Q(ml/min)也失真不確定，最終導致一定時間內采集到的空氣樣品體積也不能等于初始運轉流量與時間的乘積，空氣樣品量值失真，也影響到分析結果的準確性。采用交流電源供應給抽氣泵電機的，更易因市電電壓的波動及電網用電大小變化，而導致抽氣泵工作功率波動、轉速不恒定，以致采氣流量失真不確定，自然也影響到采集樣品的準確定量和最后的分析結果的準確性。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種恒流空氣采樣器，解決了現有技術中由于采樣器的抽氣泵工作功率波動、轉速不恒定、采氣流量失真等原因造成影響到采集樣品的準確定量和最后的分析結果的準確性的技術問題。本專利技術的目的還在于提供一種恒流空氣采樣器的采樣恒流方法，通過使抽氣泵工作功率恒定以及疲勞下降補償的方法，達到采氣期間流量波動小、穩定性能高的恒流方法，解決了現有技術中由于采樣器的抽氣泵工作功率波動、轉速不恒定、采氣流量失真等造成影響到采集樣品的準確定量和最后的分析結果的準確性的技術問題。為了解決上述問題，本專利技術提供了一種恒流空氣采樣器，包括電源、主控制電路板、設置在所述主控制電路板上的程控可調恒壓模塊、交互控制板和抽氣泵，所述主控制電路板分別與所述電源、交互控制板和抽氣泵連接，所述主控制電路板通過單片機嵌入式系統程序管理其上的所述程控可調恒壓模塊，所述抽氣泵上連接有流量計。依照本申請較佳實施例所述的一種恒流空氣采樣器，所述單片機嵌入式系統包括電源供應模塊、系統主控模塊、人機交互顯示模塊和輸出供應模塊，所述系統主控模塊分別與所述電源供應模塊、人機交互顯示模塊和輸出供應模塊連接。依照本申請較佳實施例所述的一種恒流空氣采樣器，所述電源的輸出端與所述主控制電路板的電源輸入端口連接，所述主控制電路板的電源輸出端與所述抽氣泵連接，所述主控制電路板的交互控制模塊接入端口與所述交互控制板的輸出端口連接。依照本申請較佳實施例所述的一種恒流空氣采樣器，所述抽氣泵的抽氣端口通過膠管與所述流量計連接。本專利技術還提供一種恒流空氣采樣器的采樣恒流方法，包括以下步驟：程控可調恒壓模塊通過單片機嵌入式系統程序控制輸出給抽氣泵電機的工作電壓保持一定值(U0)，使得抽氣泵電機工作功率為定值，抽氣泵運轉恒速，采氣流量(Q)即為定值，保持恒流采氣運行；同時，對抽氣泵因長時間運轉可能使皮碗疲勞致抽氣流量下降進行補償。依照本申請較佳實施例所述的一種恒流空氣采樣器的采樣恒流方法，所述抽氣泵電機的工作電壓定值(U0)，由單片機嵌入式系統主控設定和管理控制，通過所述程控可調恒壓模塊輸出供應給抽氣泵電機，不受供應電源的電能使用下降而變化。依照本申請較佳實施例所述的一種恒流空氣采樣器的采樣恒流方法，對抽氣泵因長時間運轉可能使皮碗疲勞致抽氣流量下降進行補償包括以下步驟：(1)對抽氣泵進行測試獲得隨時間疲勞流量下降系列參數(Q，t)，通過多項式擬合出流量隨時間的函數方程Q(t)；(2)同時，再通過單片機嵌入式系統主控控制管理程序，測試出對抽氣泵電機隨時間逐步增加供應給抽氣泵電機的工作電壓(△U)、提升抽氣泵運轉速度、增大采氣流量的系列參數(△U，t)，通過多項式擬合出增加工作電壓(△U)隨時間的函數方程△U(t)；(3)對照步驟(1)的流量方程Q(t)與步驟(2)的增加工作電壓的方程△U(t)，調整方程△U(t)的系數ki，使得增加工作電壓、提升抽氣泵流量增加值正好補償Q(t)的下降值，以使抽氣泵獲得隨時間保持更穩定的流量；(4)將步驟(3)調整合適的方程△U(t)植入單片機嵌入式系統，并可隨時針對不同的抽氣泵電機進行調整系數ki，以獲得每個抽氣泵更穩定的流量能力。與現有技術相比，本專利技術存在以下技術效果：本專利技術提供一種恒流空氣采樣器及其采樣恒流方法，通過程控可調恒壓模塊和單片機嵌入式系統，控制供應給抽氣泵電機的工作電壓保持一定值(U0)，在抽氣泵抽氣工作負載不變情況下，此時抽氣泵電機工作電流(I)不變，抽氣泵電機工作功率(P)＝(U0I)保持一定值，從而使得抽氣泵運轉勻速、進而抽氣流量恒定不變。同時，考慮抽氣泵長時間運轉出現皮碗疲勞可能致抽氣流量下降，通過試驗獲取抽氣泵隨時間疲勞流量下降參數，擬合出流量隨時間下降的函數方程，再通過單片機嵌入式系統程序，依函數方程隨時間提升供應給抽氣泵電機的工作電壓(U)、以提升電機工作功率，以致提升抽氣泵運轉速度、增大采氣流量以補償疲勞流量的下降，獲得采氣流量的更進一步恒定。使用此方案的恒流采樣器，其采氣流量穩定性達到2.5％及更小，遠比國標5％的要求高出1倍以上，保證了最后的分析結果的準確性。附圖說明圖1為本專利技術一種恒流空氣采樣器的結構示意圖；圖2為本專利技術單片機嵌入式系統的電源供應模塊的電路圖；圖3為本專利技術單片機嵌入式系統的系統主控模塊的電路圖；圖4為本專利技術單片機嵌入式系統的人機交互顯示模塊的電路圖；圖5為本專利技術單片機嵌入式系統的輸出供應模塊的電路圖；圖6為本專利技術恒流空氣采樣器的曲線圖。具體實施方式以下結合附圖，舉一具體實施例加以詳細說明。請參考圖1，一種恒流空氣采樣器，包括電源4、主控制電路板1、設置在主控制電路板1上的程控可調恒壓模塊11、交互控制板2和抽氣泵3，主控制電路板1分別與電源4、交互控制板2和抽氣泵3連接，主控制電路板1通過單片機嵌入式系統程序管理其上的程控可調恒壓模塊11，抽氣泵3上連接有流量計31。在本實施例中，電源4的輸出端與主控制電路板1的電源輸入端口連接，主控制電路板1的電源輸出端與抽氣泵3連接，主控制電路板1的交互控制模塊接入端口與交互控制板2的輸出端口連接。抽氣泵3的抽氣端口通過膠管與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種恒流空氣采樣器，其特征在于，包括電源、主控制電路板、設置在所述主控制電路板上的程控可調恒壓模塊、交互控制板和抽氣泵，所述主控制電路板分別與所述電源、交互控制板和抽氣泵連接，所述主控制電路板通過單片機嵌入式系統程序管理其上的所述程控可調恒壓模塊，所述抽氣泵上連接有流量計。

【技術特征摘要】
1.一種恒流空氣采樣器，其特征在于，包括電源、主控制電路板、設置在所述主控制電路板上的程控可調恒壓模塊、交互控制板和抽氣泵，所述主控制電路板分別與所述電源、交互控制板和抽氣泵連接，所述主控制電路板通過單片機嵌入式系統程序管理其上的所述程控可調恒壓模塊，所述抽氣泵上連接有流量計。2.如權利要求1所述的一種恒流空氣采樣器，其特征在于，所述單片機嵌入式系統包括電源供應模塊、系統主控模塊、人機交互顯示模塊和輸出供應模塊，所述系統主控模塊分別與所述電源供應模塊、人機交互顯示模塊和輸出供應模塊連接。3.如權利要求1所述的一種恒流空氣采樣器，其特征在于，所述電源的輸出端與所述主控制電路板的電源輸入端口連接，所述主控制電路板的電源輸出端與所述抽氣泵連接，所述主控制電路板的交互控制模塊接入端口與所述交互控制板的輸出端口連接。4.如權利要求1所述的一種恒流空氣采樣器，其特征在于，所述抽氣泵的抽氣端口通過膠管與所述流量計連接。5.一種恒流空氣采樣器的采樣恒流方法，其特征在于，包括以下步驟：程控可調恒壓模塊通過單片機嵌入式系統程序控制輸出給抽氣泵電機的工作電壓保持一定值（U0），使得抽氣泵電機工作功率為定值，抽氣泵運轉恒速，采氣流量（Q）即為定值，保持恒流采氣運行；同時，對抽氣泵因長時間運轉可能使皮碗疲...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝華慶，
申請(專利權)人：北京中科中環環境應用技術研究中心，
類型：發明
國別省市：北京,11