專利名稱：一種氣體分析方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體分析方法，尤其是一種可以同時(shí)測定混合氣體中氫氣、甲烷和二氧化碳濃度的氣體分析方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中常用的氣體檢測分析方法為氣相色譜分析方法，其可分析混合氣體中氫氣和二氧化碳等多種氣體的濃度。如圖1所示，氣相色譜分析方法通常采用一根色譜柱14和一個(gè)熱導(dǎo)檢測器12進(jìn)行分離和檢測。將待測氣體通過切換閥11切入氣路中，用載氣將切入氣路中的待測氣體帶入色譜柱14，利用待測氣體中的待測成份的分離特性不同，對待測氣體進(jìn)行分離，將分離后的待測氣體帶入檢測器12進(jìn)行檢測，最后數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)13記錄并分析信號，得出各組分濃度。由于氣路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，整個(gè)儀器體積較大，操作復(fù)雜，使用起來不方便。此外色譜柱長期工作存在著色譜柱的污染等因素，使得氣相色譜分析方法在環(huán)境檢測的應(yīng)用受到了一定程度的限制。最重要的是，由于在檢測之前存在樣品分離過程，分離是周期性的，因此這個(gè)測量周期比較長，效率比較低。
隨著新技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在為了檢測各種不同氣體，出現(xiàn)了單一的氣體檢測儀，一般可以分析一種或幾種組分，如采用非分散紅外方法測定二氧化碳和甲烷等，同時(shí)用電化學(xué)傳感器、半導(dǎo)體傳感器測定氫氣或熱導(dǎo)檢測器測定氫氣。但各種方法都有它的弊端如用熱導(dǎo)檢測器測定氫氣，必須先將其分離出來，否則對存在著其它氣體的干擾問題；如使用電化學(xué)傳感器和半導(dǎo)體傳感器進(jìn)行測量，存在著中毒、使用壽命短、長時(shí)間靈敏度下降等問題，不適合長期的環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用。此外，氫氣分子為非紅外活性分子，因此其不能用安全性及可靠性較強(qiáng)的非分散紅外方法測定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種氣體分析方法，其步驟包括(1)確定樣品氣體的響應(yīng)曲線，其包括將不同濃度的第一樣品氣體由注入閥輸入到一熱導(dǎo)檢測器和第一樣品氣體紅外線氣體傳感器中，得到該第一樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線和第一樣品氣體紅外氣體傳感器的響應(yīng)曲線；將不同濃度的第二樣品氣體由注入閥輸入到一熱導(dǎo)檢測器中，得到第二樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線；(2)檢測混合氣體的各氣體濃度包括將待測的混合氣體導(dǎo)入到所述熱導(dǎo)檢測器、所述第一樣品氣體紅外線氣體探測器，得到該混合氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值、第一樣品氣體紅外傳感器響應(yīng)值；將第一樣品氣體紅外傳感器響應(yīng)值比對所述第一樣品氣體紅外氣體傳感器響應(yīng)曲線，從而得到該混合氣體中第一樣品氣體的濃度；將第一樣品氣體的濃度比對所述第一樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線，得到第一樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值；將該混合氣體的所述熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值扣除第一樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值，所得到的值即為第二樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值；將所述第二樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值比對第二樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線，從而得到第二樣品氣體的濃度。
在所述的氣體分析方法中，所述步驟還包括將不同濃度的第三樣品氣體由注入閥輸入到一熱導(dǎo)檢測器和第三樣品氣體紅外線氣體傳感器中，得到第三樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線和第三樣品氣體紅外氣體傳感器的響應(yīng)曲線；將待測的混合氣體在導(dǎo)入所述熱導(dǎo)檢測器以及所述第一樣品氣體紅外線氣體探測器的基礎(chǔ)上，導(dǎo)入到所述第三樣品氣體紅外線氣體探測器，得到第三樣品氣體紅外線氣體探測器響應(yīng)值；將第三樣品氣體紅外傳感器響應(yīng)值比對所述第三樣品氣體紅外氣體傳感器響應(yīng)曲線，從而得到該混合氣體中第三樣品氣體的濃度；將第三樣品氣體的濃度比對所述第三樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線，得到第三樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值；將該混合氣體的所述熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值在扣除第一樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值的基礎(chǔ)上再扣除第三樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值，所得到的值即為第二樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值。
本發(fā)明還提供一種氣體分析儀器，包括注入閥；連接所述注入閥的檢測器，包括熱導(dǎo)檢測器以及至少一個(gè)非分散紅外氣體傳感器，所述熱導(dǎo)檢測器與所述非分散紅外氣體傳感器間串聯(lián)；以及連接所述檢測器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于計(jì)算混合氣體中各氣體的濃度。
發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可同時(shí)測定混合氣體中各成分的濃度，因其采用多種檢測器聯(lián)用技術(shù)，使得測定結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用氣相色譜儀的測定流程圖；圖2為本發(fā)明的氣體分析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A示出在熱導(dǎo)檢測器上不同濃度二氧化碳?xì)怏w和響應(yīng)值的對應(yīng)曲線；圖3B示出不同濃度二氧化碳?xì)怏w在二氧化碳紅外氣體傳感器上的響應(yīng)值曲線；圖4A示出在熱導(dǎo)檢測器上不同濃度甲烷氣體和響應(yīng)值的對應(yīng)曲線；圖4B示出不同濃度甲烷氣體在甲烷紅外氣體傳感器上的響應(yīng)值曲線；圖5示出在熱導(dǎo)檢測器上不同濃度氫氣和響應(yīng)值的對應(yīng)曲線。
具體實(shí)施例方式
請參見圖2，圖2為本發(fā)明的流程圖。如圖所示，本發(fā)明包括注入閥21、連接注入閥21的檢測器22以及連接檢測器22的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)23。檢測器22包括熱導(dǎo)檢測器221、二氧化碳紅外氣體傳感器222和甲烷紅外氣體傳感器223，它們之間的連接方式為串聯(lián)。
基于上述裝置的氣體分析方法，其步驟包括(1)確定各檢測儀器的響應(yīng)曲線(響應(yīng)曲線反映了氣體濃度與電壓間的關(guān)系)，其包括用純二氧化碳?xì)怏w和空氣配成不同比例濃度的混合氣作為樣品氣由注入閥21帶入測量流路，確定二氧化碳?xì)怏w在熱導(dǎo)檢測器221上的響應(yīng)曲線(例如圖3A所示)和二氧化碳?xì)怏w在二氧化碳紅外氣體傳感器222上的響應(yīng)曲線(例如圖3B所示)；用甲烷氣體和空氣配成不同比例濃度的混合氣作為樣品氣由注入閥21帶入測量流路，確定甲烷氣體在熱導(dǎo)檢測器221上的響應(yīng)曲線(例如圖4A所示)和甲烷氣體在甲烷紅外氣體傳感器223上的響應(yīng)曲線(例如圖4B所示)；用氫氣和空氣配成不同比例濃度的混合氣作為樣品氣由注入閥21帶入測量流路，確定氫氣在熱導(dǎo)檢測器221上的響應(yīng)曲線(例如圖5所示)；(2)檢測混合氣體的各氣體濃度，包括測出熱導(dǎo)檢測器221、二氧化碳紅外傳感器222和甲烷紅外傳感器223上的響應(yīng)值(即電壓值)；分別運(yùn)用二氧化碳?xì)怏w及甲烷氣體在各自傳感器222及223上的響應(yīng)曲線及響應(yīng)值，計(jì)算出混合氣體中二氧化碳?xì)怏w和甲烷氣體的濃度；分別運(yùn)用二氧化碳?xì)怏w及甲烷氣體在熱導(dǎo)檢測器221上的響應(yīng)曲線，計(jì)算出二氧化碳?xì)怏w和甲烷氣體的濃度對應(yīng)的響應(yīng)值；將熱導(dǎo)檢測器221上的響應(yīng)值扣除二氧化碳?xì)怏w和甲烷氣體的濃度對應(yīng)的響應(yīng)值，此值即為氫氣在熱導(dǎo)檢測器221上的響應(yīng)值，再利用氫氣在熱導(dǎo)檢測器221上的響應(yīng)曲線，得到氫氣的濃度。
至此，混合氣體中二氧化碳?xì)怏w、甲烷氣體及氫氣的濃度均得以確定。
應(yīng)理解，本發(fā)明并不是只能檢測含有三種成分的混合氣體，其可通過加減紅外傳感器的數(shù)量檢測含兩種以上成分的混合氣體。同樣，本發(fā)明并不局限于測量含有二氧化碳、甲烷及氫氣的混合氣體。任何含有兩種可用非分散紅外方法檢測的氣體以及一種可用熱導(dǎo)檢測器檢測的氣體的混合氣體均適用于本發(fā)明。總之，本發(fā)明可適用于含有一種以上可用非分散紅外方法檢測的氣體以及一種可用熱導(dǎo)檢測器檢測的氣體的混合氣體。同樣，本發(fā)明的裝置并不局限于上述實(shí)施例中的兩個(gè)傳感器，傳感器的數(shù)目可根據(jù)待測混合氣體的成分不同而作相應(yīng)改變。
上述實(shí)施例僅為了方便說明而舉例而已，并不是對本發(fā)明的范圍的限制。對于本技術(shù)領(lǐng)域的一般人員來說，可以在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，做出種種變化。因此，本發(fā)明所主張的范圍應(yīng)以權(quán)利要求書中的權(quán)利要求所述的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種氣體分析方法，其步驟包括(1)確定樣品氣體的響應(yīng)曲線，其包括將不同濃度的第一樣品氣體由注入閥輸入到一熱導(dǎo)檢測器和第一樣品氣體紅外線氣體傳感器中，得到該第一樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線和第一樣品氣體紅外氣體傳感器的響應(yīng)曲線；將不同濃度的第二樣品氣體由注入閥輸入到一熱導(dǎo)檢測器中，得到第二樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線；(2)檢測混合氣體的各氣體濃度包括將待測的混合氣體導(dǎo)入到所述熱導(dǎo)檢測器以及所述第一樣品氣體紅外線氣體探測器，得到該混合氣體的熱導(dǎo)檢測器響值以及第一樣品氣體紅外傳感器響應(yīng)值；將第一樣品氣體紅外傳感器響應(yīng)值比對所述第一樣品氣體紅外氣體傳感器響應(yīng)曲線，從而得到該混合氣體中第一樣品氣體的濃度；將第一樣品氣體的濃度比對所述第一樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線，得到第一樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值；將該混合氣體的所述熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值扣除第一樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值，所得到的值即為第二樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值；將所述第二樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值比對第二樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線，從而得到第二樣品氣體的濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體分析方法，其特征在于所述步驟還包括將不同濃度的第三樣品氣體由注入閥輸入到一熱導(dǎo)檢測器和第三樣品氣體紅外線氣體傳感器中，得到第三樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線和第三樣品氣體紅外氣體傳感器的響應(yīng)曲線；將待測的混合氣體在導(dǎo)入所述熱導(dǎo)檢測器以及所述第一樣品氣體紅外線氣體探測器的基礎(chǔ)上，導(dǎo)入到所述第三樣品氣體紅外線氣體探測器，得到第三樣品氣體紅外傳感器響應(yīng)值；將第三樣品氣體紅外傳感器響應(yīng)值比對所述第三樣品氣體紅外氣體傳感器響應(yīng)曲線，從而得到該混合氣體中第三樣品氣體的濃度；將第三樣品氣體的濃度比對所述第三樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)曲線，得到第三樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值；將該混合氣體的所述熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值在扣除第一樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值的基礎(chǔ)上再扣除第三樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值，所得到的值即為第二樣品氣體的熱導(dǎo)檢測器響應(yīng)值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氣體分析方法，其特征在于所述第一樣品氣體與第三樣品氣體為可用非分散紅外方法探測的氣體。
4.如權(quán)利要求3所述的氣體分析方法，其特征在于所述第一樣品氣體為二氧化碳?xì)怏w，所述第二樣品氣體為氫氣，所述第三樣品氣體為甲烷氣體。
5.一種氣體分析儀器，包括注入閥；連接所述注入閥的檢測器，包括熱導(dǎo)檢測器以及至少一個(gè)非分散紅外氣體傳感器，所述熱導(dǎo)檢測器與所述非分散紅外氣體傳感器間串聯(lián)；以及連接所述檢測器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于計(jì)算混合氣體中各氣體的濃度。
6.如權(quán)利要求5所述的氣體分析儀器，其特征在于包括兩個(gè)非分散紅外氣體傳感器，所述非分散紅外氣體傳感器與所述熱導(dǎo)檢測器間均串聯(lián)。
7.如權(quán)利要求6所述的氣體分析儀器，其特征在于所述非分散紅外氣體傳感器包括甲烷紅外氣體傳感器以及二氧化碳紅外氣體傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣體分析方法，尤其是一種可以同時(shí)測定混合氣體中氫氣、甲烷和二氧化碳濃度的氣體分析方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種氣體分析方法，其步驟包括(1)確定各檢測儀器的響應(yīng)曲線；(2)檢測混合氣體的各氣體濃度。本發(fā)明還提供一種氣體分析儀器，包括注入閥、連接所述注入閥的檢測器以及連接所述檢測器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可同時(shí)測定混合氣體中各成分的濃度，因其采用多種檢測器聯(lián)用技術(shù)，使得測定結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。
文檔編號G01N35/00GK1979172SQ20051011116
公開日2007年6月13日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者顧正, 趙要強(qiáng) 申請人:上海神開科技工程有限公司