專利名稱：氣體流量計(jì)、基于離子遷移的便攜式檢測(cè)設(shè)備、氣體流量測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體流量測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種氣體流量計(jì)、一種使用該氣體流量計(jì)的基于離子遷移的便攜式檢測(cè)設(shè)備以及一種氣體流量測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
離子遷移技術(shù)是一種快速、靈敏、便攜的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)已開始應(yīng)用于軍事與安檢機(jī)構(gòu)，可以檢測(cè)化學(xué)毒劑、爆炸物品、毒品等。基于離子遷移的這類檢測(cè)設(shè)備在正常工作時(shí)，需要有穩(wěn)定可靠的氣流作為載體將檢測(cè)樣品帶入檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部(這種氣流稱作載氣)，進(jìn)而進(jìn)行分析和檢測(cè)。因此，檢測(cè)設(shè)備能夠正常檢測(cè)的關(guān)鍵在于有穩(wěn)定的氣流。在實(shí)際使用的過程中，經(jīng)常由于載氣帶入一些雜質(zhì)導(dǎo)致氣路堵塞，或由于使用過程中載氣對(duì)氣管的腐蝕導(dǎo)致氣管漏氣，使檢測(cè)設(shè)備不能達(dá)到預(yù)期的檢測(cè)目的。目前，在基于離子遷移的便攜式檢測(cè)設(shè)備中，存在空間、氣體的特性(載氣通常含有有機(jī)氣體成分)、最大氣體流量等因素的限制。而現(xiàn)有的流量傳感器一般體積較大，并且不能對(duì)有機(jī)氣體進(jìn)行測(cè)量。以上的限制造成目前基于離子遷移的便攜式檢測(cè)設(shè)備中對(duì)載氣氣流流量沒有進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，或簡(jiǎn)單的接入浮子流量計(jì)依靠用戶人為判斷來(lái)確定流量是否正常。這樣增加了檢測(cè)設(shè)備使用過程中的不確定因素，或者增加了用戶的工作量。

發(fā)明內(nèi)容
考慮上述問題提出本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種氣體流量計(jì)，包括結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部形成供氣體流過的氣流通道；起振簧片，所述起振簧片的固有頻率恒定并且所述起振簧片固定在氣流通道內(nèi)以隨著氣流的通過而產(chǎn)生振動(dòng)；聲音傳感器，所述聲音傳感器在臨近起振簧片的位置設(shè)置在結(jié)構(gòu)體的外壁上，且所述聲音傳感器感測(cè)由所述振動(dòng)產(chǎn)生的聲音振幅； 和處理單元，所述處理單元基于來(lái)自聲音傳感器的所述聲音振幅獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量。有利地，所述處理單元在氣體流量超出流量范圍時(shí)發(fā)出警報(bào)。有利地，所述起振簧片由耐腐蝕的材料制成。有利地，所述起振簧片的起振部分的延伸方向大致與氣流的流動(dòng)方向垂直。有利地，所述結(jié)構(gòu)體的流動(dòng)通道內(nèi)設(shè)置有孔板，所述孔板垂直于氣流的流動(dòng)方向布置，且氣流僅流動(dòng)通過設(shè)置在孔板上的一個(gè)開口，所述起振簧片的起振部分與所述開口間隔開地延伸過所述開口。有利地，所述處理單元包括AD轉(zhuǎn)換器和微處理器，所述AD轉(zhuǎn)換器將來(lái)自聲音傳感器的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳送給微處理器，所述微處理器對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以獲得氣體的對(duì)應(yīng)流量。有利地，所述微處理器對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值、平滑、降噪處理中的至少一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種基于離子遷移的便攜式檢測(cè)設(shè)備，該檢測(cè)設(shè)備包括便攜式離子遷移譜儀和上述的氣體流量計(jì)，其中所述便攜式離子遷移譜儀包括提供載氣的載氣管道，所述載氣用于將檢測(cè)樣品帶入到便攜式離子遷移譜儀內(nèi)；且所述結(jié)構(gòu)體為所述載氣管道的一個(gè)管段，所述氣體為載氣。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種氣體流量測(cè)量方法，所述方法包括以下步驟 在供氣體流過的氣體通道內(nèi)部設(shè)置起振簧片，所述起振簧片的固有頻率恒定并且所述起振簧片隨著氣流的通過而產(chǎn)生振動(dòng)；在氣體通道的外壁上臨近起振簧片的位置設(shè)置聲音傳感器，所述聲音傳感器感測(cè)由所述振動(dòng)產(chǎn)生的聲音振幅；和基于來(lái)自所述聲音傳感器的聲音振幅獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量。進(jìn)一步地，上述基于來(lái)自所述聲音傳感器的信號(hào)獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量的步驟包括將來(lái)自聲音傳感器的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；和對(duì)AD轉(zhuǎn)換后獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值、平滑、降噪處理中的至少一個(gè)后獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量。


通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明將變得更加清楚，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的氣體流量計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的氣體流量計(jì)的立體示意圖；和圖3是圖2中的氣體流量計(jì)的結(jié)構(gòu)體剖開之后的三維示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。在說(shuō)明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說(shuō)明旨在對(duì)本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。如附圖1-圖3中所示，本發(fā)明公開了一種氣體流量計(jì)100，該氣體流量計(jì)100包括結(jié)構(gòu)體1，結(jié)構(gòu)體1的內(nèi)部形成供氣體流過的氣流通道2 ；起振簧片3，起振簧片3的固有頻率恒定并且起振簧片3固定在氣流通道2內(nèi)以隨著氣流的通過而產(chǎn)生振動(dòng)；聲音傳感器4，聲音傳感器4在臨近起振簧片3的位置設(shè)置在結(jié)構(gòu)體1的外壁上，且聲音傳感器4感測(cè)由所述振動(dòng)產(chǎn)生的聲音振幅；和處理單元5，處理單元5基于來(lái)自聲音傳感器4的所述聲音振幅獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量。因?yàn)槠鹫窕善?的固有頻率恒定，當(dāng)不同流量的氣流通過起振簧片3時(shí)，由于起振簧片3的振幅不同，對(duì)應(yīng)到固有頻率上的聲音振幅也不同，而聲音振幅與氣體流量的大小存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，即，通過起振簧片3的氣體的流量大，則相應(yīng)的聲音振幅大，通過起振簧片3 的氣體的流量小，則相應(yīng)的聲音振幅小。如果允許通過的氣體流量的最大值與最小值分別為L(zhǎng)max和Lmin，則對(duì)應(yīng)于起振簧片 3的固有頻率的對(duì)應(yīng)最大和最小聲音振幅分別為Amax和Amin。由于起振簧片3的固有頻率恒定，通過頻率幅值識(shí)別算法可以識(shí)別出起振簧片3在固有頻率上的聲音振幅A。，當(dāng)然，基于該聲音振幅A。也就確定了對(duì)應(yīng)的氣體流量L。。若A。處于Amin和Amax之間，或L。處于Lmax和 Lfflin之間，則表明氣體流量處于正常的工作流量，否則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
另外，因?yàn)樵诒景l(fā)明中，聲音傳感器4在臨近起振簧片3的位置設(shè)置在結(jié)構(gòu)體1的外壁上，所以，可以避免有腐蝕性的有機(jī)氣體對(duì)于聲音傳感器等測(cè)量?jī)x器的影響。更有利地，起振簧片3可以由耐腐蝕的材料制成。為了更有效地檢測(cè)氣體的流量，起振簧片3的起振部分6的延伸方向大致與氣流的流動(dòng)方向垂直。如圖2和圖3中所示，結(jié)構(gòu)體1的流動(dòng)通道2內(nèi)設(shè)置有孔板7，孔板7垂直于氣流的流動(dòng)方向布置，且氣流僅流動(dòng)通過設(shè)置在孔板上的一個(gè)開口 8，起振簧片3的起振部分6 與開口 8間隔開地延伸過開口 8。這樣，即使在小流量情況下，也可以對(duì)起振部分6產(chǎn)生必要的振幅。在設(shè)置有孔板7的情況下，起振簧片3可以優(yōu)選地一體固定在孔板7上。如圖1中所示，處理單元5包括AD轉(zhuǎn)換器9和微處理器10，AD轉(zhuǎn)換器9將來(lái)自聲音傳感器4的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳送給微處理器10，微處理器10對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以獲得氣體的對(duì)應(yīng)流量。有利地，微處理器對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值、平滑、降噪處理中的至少一個(gè)。例如，在存在環(huán)境噪聲的情況下，可以采用降噪處理。本發(fā)明還涉及一種基于離子遷移的便攜式檢測(cè)設(shè)備，該檢測(cè)設(shè)備包括便攜式離子遷移譜儀，所述便攜式離子遷移譜儀包括提供載氣的載氣管道，所述載氣用于將檢測(cè)樣品帶入到便攜式離子遷移譜儀內(nèi)；和前述氣體流量計(jì)100，其中結(jié)構(gòu)體1為所述載氣管道的一個(gè)管段，所述氣體為載氣。使用上述氣體流量計(jì)100的基于離子遷移的便攜式檢測(cè)設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)載氣的氣流流量是否在正常值范圍，可以排除檢測(cè)設(shè)備工作過程中環(huán)境噪聲及電磁對(duì)流量測(cè)量的干擾，并且還可以避免有機(jī)氣體對(duì)測(cè)量設(shè)備的影響。換言之，將上述氣體流量計(jì)100應(yīng)用到基于離子遷移的便攜式檢測(cè)設(shè)備，可以保證儀器處于正常的工作狀態(tài)。例如，氣體流量計(jì) 100可以監(jiān)測(cè)載氣流量是否處于正常工作值，當(dāng)載氣流量由于某種原因過高或過低時(shí)可以產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)提醒用戶采取措施，從而保證儀器的正常運(yùn)行。本發(fā)明還涉及一種氣體流量測(cè)量方法，包括以下步驟在供氣體流過的氣體通道內(nèi)部設(shè)置起振簧片，起振簧片的固有頻率恒定并且起振簧片隨著氣流的通過而產(chǎn)生振動(dòng)； 在氣體通道的外壁上臨近起振簧片的位置設(shè)置聲音傳感器，聲音傳感器感測(cè)由所述振動(dòng)產(chǎn)生的聲音振幅；和基于來(lái)自所述聲音傳感器的信號(hào)獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量。有利地，基于來(lái)自所述聲音傳感器的聲音振幅獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量的步驟可以包括將來(lái)自聲音傳感器的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；對(duì)AD轉(zhuǎn)換后獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值、平滑、降噪處理中的至少一個(gè)后獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量。已經(jīng)參照示范性實(shí)施例描述了本發(fā)明。不過，顯而易見，本領(lǐng)域技術(shù)人員在上述描述的教導(dǎo)下可明顯得出多種可選擇的變型和改變。因而，本發(fā)明包含落入所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)的所有可選擇的變型和改變。
權(quán)利要求
1.一種氣體流量計(jì)，包括結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部形成供氣體流過的氣流通道；起振簧片，所述起振簧片的固有頻率恒定并且所述起振簧片固定在氣流通道內(nèi)以隨著氣流的通過而產(chǎn)生振動(dòng)；聲音傳感器，所述聲音傳感器在臨近起振簧片的位置設(shè)置在結(jié)構(gòu)體的外壁上，且所述聲音傳感器感測(cè)由所述振動(dòng)產(chǎn)生的聲音振幅；和處理單元，所述處理單元基于來(lái)自聲音傳感器的所述聲音振幅獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體流量計(jì)，其中所述處理單元在氣體流量超出流量范圍時(shí)發(fā)出警報(bào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體流量計(jì)，其中 所述起振簧片由耐腐蝕的材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的氣體流量計(jì)，其中所述起振簧片的起振部分的延伸方向大致與氣流的流動(dòng)方向垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體流量計(jì)，其中所述結(jié)構(gòu)體的流動(dòng)通道內(nèi)設(shè)置有孔板，所述孔板垂直于氣流的流動(dòng)方向布置，且氣流僅流動(dòng)通過設(shè)置在孔板上的一個(gè)開口，所述起振簧片的起振部分與所述開口間隔開地延伸過所述開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的氣體流量計(jì)，其中所述處理單元包括AD轉(zhuǎn)換器和微處理器，所述AD轉(zhuǎn)換器將來(lái)自聲音傳感器的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳送給微處理器，所述微處理器對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以獲得氣體的對(duì)應(yīng)流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體流量計(jì)，其中所述微處理器對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值、平滑、降噪處理中的至少一個(gè)。
8.一種基于離子遷移的便攜式檢測(cè)設(shè)備，包括便攜式離子遷移譜儀，所述便攜式離子遷移譜儀包括提供載氣的載氣管道，所述載氣用于將檢測(cè)樣品帶入到便攜式離子遷移譜儀內(nèi)；和根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的氣體流量計(jì)，其中所述結(jié)構(gòu)體為所述載氣管道的一個(gè)管段，所述氣體為載氣。
9.一種氣體流量測(cè)量方法，包括以下步驟在供氣體流過的氣體通道內(nèi)部設(shè)置起振簧片，所述起振簧片的固有頻率恒定并且所述起振簧片隨著氣流的通過而產(chǎn)生振動(dòng)；在氣體通道的外壁上臨近起振簧片的位置設(shè)置聲音傳感器，所述聲音傳感器感測(cè)由所述振動(dòng)產(chǎn)生的聲音振幅；和基于來(lái)自所述聲音傳感器的聲音振幅獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中基于來(lái)自所述聲音傳感器的信號(hào)獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量的步驟包括 將來(lái)自聲音傳感器的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；對(duì)AD轉(zhuǎn)換后獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值、平滑、降噪處理中的至少一個(gè)后獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣體流量計(jì)，包括結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部形成供氣體流過的氣流通道；起振簧片，所述起振簧片的固有頻率恒定并且所述起振簧片固定在氣流通道內(nèi)以隨著氣流的通過而產(chǎn)生振動(dòng)；聲音傳感器，所述聲音傳感器在臨近起振簧片的位置設(shè)置在結(jié)構(gòu)體的外壁上，且所述聲音傳感器感測(cè)由所述振動(dòng)產(chǎn)生的聲音振幅；和處理單元，所述處理單元基于來(lái)自聲音傳感器的聲音振幅獲得氣流的對(duì)應(yīng)流量。本發(fā)明還涉及一種基于離子遷移的便攜式檢測(cè)設(shè)備，該檢測(cè)設(shè)備包括便攜式離子遷移譜儀，其包括提供載氣的載氣管道，所述載氣用于將檢測(cè)樣品帶入到便攜式離子遷移譜儀內(nèi)；和上述氣體流量計(jì)。本發(fā)明還提供了一種氣體流量測(cè)量方法。
文檔編號(hào)G01N27/64GK102374880SQ20101025420
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者張陽(yáng)天, 焦鵬, 王耀昕 申請(qǐng)人:同方威視技術(shù)股份有限公司