【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于儀器校準，具體涉及一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置和方法。
技術介紹
1、微痕量氣體分析儀是一種高精度儀器，專用于檢測和分析空氣或高純氣體中極低濃度氣體的成分，其主要特點是高靈敏度和高精度，能夠檢測到10-6mol/mol級以下的微量氣體變化，廣泛應用于多種需要精確氣體監測的場景。在半導體行業中，主要用于監控和控制制造過程中氣體純度和成分，以確保產品質量和工藝穩定性；在醫療和制藥行業中，主要用于分析病人呼氣氣體幫助疾病診斷和健康監測，此外還在制藥和生物技術研究中監測反應過程中生成的氣體成分；在國防軍工領域，主要用于對各類武器裝備倉庫、燃料儲罐進行泄露監測；在航空航天領域，主要用于載人航天的生命維保系統監測以及航天器泄露監測。
2、由于微痕量氣體分析儀用于檢測極低濃度的氣體成分，任何微小的誤差都可能導致結果不準確。定期校準能夠確保儀器的測量數據準確可靠，避免因測量偏差帶來的錯誤判斷和決策。此外在使用過程中，分析儀的傳感器和檢測系統可能會受到環境因素(如溫度、濕度、污染物等)的影響，導致性能下降。校準可以檢測和調整這些偏差，維持儀器的最佳性能。并且許多行業(如環境監測、醫療、食品安全等)對氣體檢測的準確性有嚴格要求，定期校準確保分析儀符合相關標準和法規，避免因數據不準確而導致的法律和經濟后果。最后通過定期校準和維護，可以及時發現和修復儀器的潛在問題，減少故障發生頻率，延長設備的使用壽命，同時降低維護和更換成本。
3、然而目前由于缺少1×10-6mol/mol濃度以下的標準物質，此類儀器的校準方
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種高精度、自動化、高效率的微痕量氣體檢測儀校準裝置和方法。本專利技術所采用的技術方案如下：
2、一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，包括密閉的標準物質氣瓶、惰性氣體氣源容器、惰性氣體保護容器、恒溫箱和廢氣回收容器，所述惰性氣體保護容器中設置電子壓力控制器一、電子壓力控制器二、電子壓力控制器三和電子壓力控制器四，所述恒溫箱中設置流量控制件一、流量控制件二、流量控制件三、恒溫腔、自動稱量模塊和氣體混合器，所述恒溫腔中設置若干個滲透管，所述滲透管連接自動稱量模塊；所述標準物質氣瓶經所述電子壓力控制器二和流量控制件一連通氣體混合器，所述惰性氣體氣源容器分別連通惰性氣體回收模塊、惰性氣體保護容器、電子壓力控制器三和電子壓力控制器四，所述惰性氣體回收模塊連通惰性氣體保護容器，所述電子壓力控制器三依次連通流量控制件二、恒溫腔和氣體混合器，所述恒溫腔與氣體混合器之間設置閥門，所述電子壓力控制器四依次連通流量控制件三和氣體混合器，所述氣體混合器依次連通電子壓力控制器一和廢氣回收容器，所述氣體混合器分別連通智能診斷模塊和待校準微痕量氣體分析儀，所述智能診斷模塊連通廢氣回收容器，所述自動稱量模塊和智能診斷模塊分別電性連接上位機。
3、優選的，所述流量控制件一、流量控制件二和流量控制件三均包括vcr接頭和銳孔，所述銳孔嵌入在vcr接頭的內腔中，銳孔中間的直徑小于兩端的直徑。
4、優選的，所述氣體混合器和智能診斷模塊之間設置流量調節器一，所述氣體混合器與待校準微痕量氣體分析儀之間設置流量調節器二。
5、優選的，所述惰性氣體氣源容器連通一級純化器，所述一級純化器分別連通一對二級純化器，所述一對二級純化器經三通管接頭分別連通電子壓力控制器三和電子壓力控制器四。
6、優選的，所述智能診斷模塊為基于腔增強吸收光譜原理的氣體在線連續監測設備。
7、優選的，所述惰性氣體回收模塊包括惰性氣體回收容器、隔膜壓縮機、充裝排和若干個氣瓶。
8、一種針對微痕量氣體分析儀的校準方法，應用前述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，包括以下步驟：
9、上位機控制恒溫箱調整到校準需要的工作溫度；標準物質與純化后的惰性氣體在氣體混合器中混合成校準氣體，校準氣體一路經流量調節器一進入待校準微痕量氣體分析儀中，校準氣體另一路經流量調節器二進入智能診斷模塊中，通過智能診斷模塊獲得診斷數據后傳輸給上位機，從智能診斷模塊中輸出的校準氣體作為廢氣進入廢氣回收容器中；上位機根據接收的數據以及預先存儲的參數，自動計算出校準氣體中標準物質的組分濃度，根據計算結果發送控制命令，分別自動調節電子壓力控制器的壓力值，調節恒溫箱的溫度值，調節流量調節器一和流量調節器二的流量值，直到校準氣體中標準物質的組分濃度達到校準要求。
10、優選的，如果標準物質只包括氣態的標準物質a，則將標準物質a裝入標準物質氣瓶中，關閉恒溫腔和氣體混合器之間的閥門；如果標準物質只包括固液態的標準物質b，則不安裝標準物質氣瓶，將標準物質b裝入滲透管中，標準物質b揮發成氣體從滲透管中進入恒溫腔中，標準物質b與惰性氣體在恒溫腔中混合后進入氣體混合器中，自動稱量模塊間隔一定時間自動稱量從滲透管中揮發出的標準物質b的質量，并且傳送給上位機；如果標準物質同時包括氣態的標準物質a和固液態的標準物質b，則將標準物質a裝入標準物質氣瓶中，將標準物質b裝入滲透管中，開啟恒溫腔和氣體混合器之間的閥門。
11、優選的，事先將欲制備的校準氣體的種類、濃度和流量，滲透管的信息，標準物質氣瓶和滲透管中的標準物質信息輸入上位機程序模塊中。
12、優選的，恒溫箱的溫度控制在35℃。
13、本專利技術的有益效果：
14、(1)現有技術的氣體流量控制通常采用氣體質量流量控制器(mfc)，對于流量在“升/分鐘”級別的氣體流量可以準確測定。但是在微痕量氣體測試中，氣體流量通常在“毫升/分鐘”數量級，傳統方法在此工況下調整閥門開度時精度不足，誤差很大。因此本專利技術采用了不同的流控結構(電子壓力控制器-銳孔-流量調節器)，與傳統的氣體質量流量控制器的方法相比，本專利技術通過調節銳孔上下游不同壓力得到不同氣體質量流量，采用壓力差控制流量，無需調整閥門開度(銳孔為固定開度的節流機械件)，因此在低氣體流量下本專利技術準確度更高、可靠性更好。
15、(2)由惰性氣體氣源容器、惰性氣體保護容器和惰性氣體回收模塊形成循環的惰性氣體正壓保護區，使易泄露部件(電子壓力控制器)受到惰性氣體正壓保護，防止氣體泄漏造成的精度和準確度降低。
16、(3)通過恒溫箱創造出一個恒溫區，能夠使受溫度變化影響大的部件(銳孔、自動稱量模塊、恒溫腔、滲透管和氣體混合器)處于恒溫狀態，提高輸出的校準氣體的精度和準確度。
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1.一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，包括密閉的標準物質氣瓶(3)、惰性氣體氣源容器(19)、惰性氣體保護容器(21)、恒溫箱(24)和廢氣回收容器(22)，其特征在于，所述惰性氣體保護容器(21)中設置電子壓力控制器一(4)、電子壓力控制器二(5)、電子壓力控制器三(6)和電子壓力控制器四(7)，所述恒溫箱(24)中設置流量控制件一(8)、流量控制件二(9)、流量控制件三(10)、恒溫腔(12)、自動稱量模塊(11)和氣體混合器(14)，所述恒溫腔(12)中設置若干個滲透管(13)，所述滲透管(13)連接自動稱量模塊(11)；所述標準物質氣瓶(3)經所述電子壓力控制器二(5)和流量控制件一(8)連通氣體混合器(14)，所述惰性氣體氣源容器(19)分別連通惰性氣體回收模塊(20)、惰性氣體保護容器(21)、電子壓力控制器三(6)和電子壓力控制器四(7)，所述惰性氣體回收模塊(20)連通惰性氣體保護容器(21)，所述電子壓力控制器三(6)依次連通流量控制件二(9)、恒溫腔(12)和氣體混合器(14)，所述恒溫腔(12)與氣體混合器(14)之間設置閥門，所述電子壓力控制器四(7)依
2.根據權利要求1所述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，其特征在于，所述流量控制件一(8)、流量控制件二(9)和流量控制件三(10)均包括VCR接頭(17)和銳孔(18)，所述銳孔(18)嵌入在VCR接頭(17)的內腔中，銳孔(18)中間的直徑小于兩端的直徑。
3.根據權利要求2所述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，其特征在于，所述氣體混合器(14)和智能診斷模塊(23)之間設置流量調節器一(15)，所述氣體混合器(14)與待校準微痕量氣體分析儀(25)之間設置流量調節器二(16)。
4.根據權利要求1所述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，其特征在于，所述惰性氣體氣源容器(19)連通一級純化器(1)，所述一級純化器(1)分別連通一對二級純化器(2)，所述一對二級純化器(2)經三通管接頭分別連通電子壓力控制器三(6)和電子壓力控制器四(7)。
5.根據權利要求1所述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，其特征在于，所述智能診斷模塊(23)為基于腔增強吸收光譜原理的氣體在線連續監測設備。
6.根據權利要求1所述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，其特征在于，所述惰性氣體回收模塊(20)包括惰性氣體回收容器、隔膜壓縮機、充裝排和若干個氣瓶。
7.一種針對微痕量氣體分析儀的校準方法，其特征在于，應用如權利要求3所述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準方法，其特征在于，如果標準物質只包括氣態的標準物質a，則將標準物質a裝入標準物質氣瓶(3)中，關閉恒溫腔(12)和氣體混合器(14)之間的閥門；如果標準物質只包括固液態的標準物質b，則不安裝標準物質氣瓶(3)，將標準物質b裝入滲透管(13)中，標準物質b揮發成氣體從滲透管(13)中進入恒溫腔(12)中，標準物質b與惰性氣體在恒溫腔(12)中混合后進入氣體混合器(14)中，自動稱量模塊(11)間隔一定時間自動稱量從滲透管(13)中揮發出的標準物質b的質量，并且傳送給上位機；如果標準物質同時包括氣態的標準物質a和固液態的標準物質b，則將標準物質a裝入標準物質氣瓶(3)中，將標準物質b裝入滲透管(13)中，開啟恒溫腔(12)和氣體混合器(14)之間的閥門。
9.根據權利要求7所述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準方法，其特征在于，事先將欲制備的校準氣體的種類、濃度和流量，滲透管(13)的信息，標準物質氣瓶(3)和滲透管(13)中的標準物質信息輸入上位機程序模塊中。
10.根據權利要求7所述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準方法，其特征在于，恒溫箱(24)的溫度控制在35℃。
...【技術特征摘要】
1.一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，包括密閉的標準物質氣瓶(3)、惰性氣體氣源容器(19)、惰性氣體保護容器(21)、恒溫箱(24)和廢氣回收容器(22)，其特征在于，所述惰性氣體保護容器(21)中設置電子壓力控制器一(4)、電子壓力控制器二(5)、電子壓力控制器三(6)和電子壓力控制器四(7)，所述恒溫箱(24)中設置流量控制件一(8)、流量控制件二(9)、流量控制件三(10)、恒溫腔(12)、自動稱量模塊(11)和氣體混合器(14)，所述恒溫腔(12)中設置若干個滲透管(13)，所述滲透管(13)連接自動稱量模塊(11)；所述標準物質氣瓶(3)經所述電子壓力控制器二(5)和流量控制件一(8)連通氣體混合器(14)，所述惰性氣體氣源容器(19)分別連通惰性氣體回收模塊(20)、惰性氣體保護容器(21)、電子壓力控制器三(6)和電子壓力控制器四(7)，所述惰性氣體回收模塊(20)連通惰性氣體保護容器(21)，所述電子壓力控制器三(6)依次連通流量控制件二(9)、恒溫腔(12)和氣體混合器(14)，所述恒溫腔(12)與氣體混合器(14)之間設置閥門，所述電子壓力控制器四(7)依次連通流量控制件三(10)和氣體混合器(14)，所述氣體混合器(14)依次連通電子壓力控制器一(4)和廢氣回收容器(22)，所述氣體混合器(14)分別連通智能診斷模塊(23)和待校準微痕量氣體分析儀(25)，所述智能診斷模塊(23)連通廢氣回收容器(22)，所述自動稱量模塊(11)和智能診斷模塊(23)分別電性連接上位機。
2.根據權利要求1所述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，其特征在于，所述流量控制件一(8)、流量控制件二(9)和流量控制件三(10)均包括vcr接頭(17)和銳孔(18)，所述銳孔(18)嵌入在vcr接頭(17)的內腔中，銳孔(18)中間的直徑小于兩端的直徑。
3.根據權利要求2所述的一種針對微痕量氣體分析儀的校準裝置，其特征在于，所述氣體混合器(14)和智能診斷模塊(23)之間設置流量調節器一(15)，所述氣體混合器(14)與待校準微痕量氣體分析儀(25)之間設置流量調節...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱天一，許峰，張文申，侯倩倩，董雅卓，宋磊，郭文嘉，馮典英，劉霞，王威，
申請(專利權)人：山東非金屬材料研究所，
類型：發明
國別省市：
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