一种气体纯度检测装置的制作方法

1.本发明涉及气体检测技术领域，具体而言，涉及一种气体纯度检测装置。


背景技术：

2.气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。其主要包括半导气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、电化学气体传感器和光学气体传感器几类。
3.其中，光电离检测器是采用紫外光使气体分子发生电离，进而通过检测行程的微弱电流检测气体浓度变化的测试仪器。通常是将待测气体吸入电离室，被紫外灯电离后待测气体形成离子，离子在极板电压的作用下，定向移动形成微弱电流，在外界条件(电离室结构，紫外灯强度)固定的条件下，电流的大小与气体的浓度为线性关系。
4.例如在公开号为cn214408791u的中国实用新型专利中公开了一种用于检测气体浓度的光电离化传感器，其通过在传感器主体上设置气体流通区域和信息处理区域；在紫外灯模块上设置至少两个紫外光窗口，将紫外灯模块设置于气体流通区域内，紫外光窗口用于在紫外灯模块生成紫外光光源后射出紫外光；在气体流通区域内安装至少两个离子电流接收电极对；在信息处理区域内安装至少两个放大电路，每一个放大电路内的电阻大小不同，离子电流接收电极对与放大电路连接；将输出模块设置于信息处理区域内，输出模块与放大电路连接。能够增加光电离化传感器的总可靠检测范围，同时能够在光电离化传感器扩大量程的基础上保证检测精确度。
5.然而，这种检测器中的待测气体需要与离子电流接收电极直接接触，在一些高纯度可燃气体的检测环境中，这种检测模式并不可靠，安全性不够高。


技术实现要素：

6.本发明提供一种气体纯度检测装置，利用石英将待测气体和电极隔离，同时利用石英的耐火阻燃及其在高电场下的导电率特性在待测气体两端形成静电极以使待测气体发生电离，并利用待测气体发生电离时产生光条纹信息的特性对待测气体纯度进行检测，从而实现电气检测部分与待测气体部分完全隔离，保证更高的安全性。
7.本发明通过下述技术方案实现：
8.一种气体纯度检测装置，包括：
9.密封壳体，所述密封壳体内设置有将其分割为第一密闭腔和第二密闭腔的隔离板，所述隔离板上设置有透射通道以将第一密闭腔和第二密闭腔连通；
10.位于所述第一密闭腔体内的石英管，在所述透射通道延伸方向的视角上，所述石英管的轮廓阴影与透射通道的轮廓阴影有重叠，所述石英管用以容纳待测气体；
11.振荡器，两个所述振荡器分别与所述石英管连接且间隔排布，所述振荡器配置有电磁接收模块；
12.位于所述第二密闭腔体内的透射板，所述透射板覆盖所述透射通道；
13.位于所述第二密闭腔体内的光采集器，所述光采集器与所述透射通道正对布置；
14.位于所述第二密闭腔体内的电磁发射模块，所述电磁发射模块与所述电磁接收模块适配。
15.在一些实施方式中，所述第一密闭腔内设置有正对所述透射通道布置的聚焦器。
16.在一些实施方式中，所述聚焦器的反射面长度大于等于两个所述振荡器的间距。
17.在一些实施方式中，所述聚焦器的反射面长度等于两个所述振荡器的间距。
18.在一些实施方式中，所述振荡器通过在所述石英管外涂覆导电层并烧结石英保护层与所述石英管连接。
19.在一些实施方式中，所述透射板与所述隔离板之间设置有通过烧结成型的紧固包，其中，所述透射板也与所述隔离板烧结。
20.在一些实施方式中，所述电磁发射模块包括高压发射模块和高频发射模块，所述高压发射模块和所述高频发射模块分别设置在所述紧固包上并位于所述透射板的两侧以与两个所述振荡器位置对应。
21.在一些实施方式中，所述导电层为金属粉末层或金属浆液。
22.在一些实施方式中，所述光采集器与所述透射板之间配置有光传导通道，其中，所述光传导通道的内壁上设置有黑色涂层。
23.在一些实施方式中，所述石英管两端分别设置有石英密封卡座，所述石英密封卡座用以连接进气管或出气管。
24.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
25.本发明提供的一种气体纯度检测装置，通过电磁发射模块和电磁接收模块的相互作用，振荡器可以自发接收电磁能量产生电能，然后将其转化为高压高频电压使得两个振荡器之间形成高强度的电场，此时，石英管的电阻率下降，石英管的导电性升高，即石英管上与振荡器对应的部分可以形成两个静电极，这时石英管内位于两个静电极之间的待测气体便能够发生电离而产生光条纹信息，光条纹经过透射通道后被透射板承载，然后通过光采集器对光条纹进行采集并可同时获取光条纹的光强信息，根据光强强度便可以判断待测气体对应的纯度；检测过程中，振荡器与待测气体不发生直接接触，而是通过石英管将两者完全隔离，而石英管具有较好的耐火耐高温的特性，检测安全环境更好，同时，对于待测气体的纯度检测不再对其产生的微弱电流进行检测，而是通过其产生的光条纹信息进行检测，待测气体在整个检测过程中均不与外部的元件进行接触，安全性大大提高，能够适用于高纯度的可燃气体检测环境中。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本发明实施例提供的气体纯度检测装置结构示意图。
28.附图中标记及对应的零部件名称：
29.1-第一密闭腔，2-第二密闭腔，3-隔离板，4-石英管，5-振荡器，6-透射板，7-光采
集器，8-电源，9-聚焦器，10-紧固包，11-光传导通道，12-石英密封卡座，13-透射通道，14-高压发射模块，15-高频发射模块。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
31.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
32.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
33.在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
34.如图1所示，本发明实施例提供一种气体纯度检测装置，该气体纯度检测装置包括密封壳体、石英管4、振荡器5、透射板6、光采集器7和电磁发射模块；密封壳体内设置有将其分割为第一密闭腔1和第二密闭腔2的隔离板3，隔离板3上设置有透射通道13以将第一密闭腔1和第二密闭腔2连通；石英管4位于第一密闭腔1体内，在透射通道13延伸方向的视角上，石英管4的轮廓阴影与透射通道13的轮廓阴影有重叠，石英管4用以容纳待测气体；两个振荡器5分别与石英管4连接且间隔排布，振荡器5上配置有电磁接收模块；透射板6位于第二密闭腔2体内，透射板6覆盖透射通道13；光采集器7位于第二密闭腔2体内，光采集器7与透射通道13正对布置；电磁发射模块位于第二密闭腔2体内，电磁发射模块与电磁接收模块适配以进行电磁波的收发，其中，可以在第二密闭腔2中配置电源8以对电磁发射模块进行供电。
35.工作时，两个振荡器5能够将接收的电磁波能量转化为高频高压电能，从而使得两个振荡器5之间形成高强度的电场，此时，石英管4的电阻率下降，振荡器5与石英管4之间形成电性导通，石英管4上与两个振荡器5对应的部位相当于形成了两个静电极，两个静电极之间可以形成击穿电压使得石英管4内的气体形成电离，气体在电离的状态下释放能量形成光条纹，光条纹透过石英管4并经过透射通道13后达到透射板6上，透射板6上的光条纹信息经光采集器7采集以备后续处理。
36.在一种可能的实现方式中，光采集器7可以被配置为光电传感器，光电传感器用以检测光条纹的光强信息，当气体的纯度越高，因电离而形成的光条纹的光强越大，当气体中
的杂质过多时，则光条纹的光强越小，因此可以通过检测光条纹的光强来表征气体纯度。具体的，可以预先对多种纯度的气体进行试验，将多种纯度的气体所产生的光条纹强度记录下来，然后找到光条纹强度与气体纯度的对应关系，最后通过对现场光条纹的光强进行直接检测便可以得到气体纯度。可选的，可以为光电传感器配置显示屏以显示并记录光强数据以及转化后的纯度数据以便于工作人员直观观察。
37.本技术实施例提供的气体纯度检测装置，气体发生电离时，电气检测部分不与气体发生直接接触，而是通过对其产生的光条纹进行检测，电气部分和待测气体部分实现完全隔离，安全系数高，适用于现场检测的环境。
38.本技术实施例中，采用石英管4作为待测气体的容纳器具，其具有较高的透明度，并且在温度恒定的条件下，可以通过控制电场来改变石英管4的电阻率。例如，两个振荡器5之间产生高强度电场时，石英管4的电阻率变小，这时石英管4内便能够形成高频电场，气体便能够发生电离；两个振荡器5之间产生低强度电场或无电场时，石英管4的电阻率变大，这时石英管4内可能形成低频电场甚至无电场，气体不受影响。因此，在需要检测时，可以对气体进行截停，即使得气体停留在石英管4内；在不需要检测时，石英管4可以作为气体的传输通道，此时，即使振荡器5上可能存在漏电/游离电荷的现象，由于石英管4的高电阻率，石英管4内部的气体也不受影响，即本技术实施例采用的石英管4不仅能够在测试过程中发挥作用，在不测试的时候也可以作为传输通道且不需要拆除电气检测部分，实用性、便捷性均较高。当然，石英管4中发生电离的气体可以通过后续的分流通道来进行分离，即将电离后的气体与正常传输的气体相分离，这可以通过常用的分流阀实现，此处不再赘述。
39.本技术实施例中，振荡器5与电源8之间采用了无线传输的方式，第一密闭腔1室和第二密闭腔2室中的电气检测部分完全分开，即使第二密闭腔2室中的电气检测部分出现故障，例如电线着火，也不影响第一密闭腔1室中的电气部分，即待测气体所处环境更加安全，适用于高纯度可燃气的纯度检测。
40.具体实施时，密封壳体可以设置为防爆壳体，诸如合金钢壳体、不锈钢壳体、铸铝合金壳体等，本实施例中可以优选的设置为不锈钢壳体以减少因锈蚀对结构强度/防爆效果造成的影响，当然，密封壳体内的隔离板3也可以设置为不锈钢板；隔离板3可以将密封壳体分割为体积较大的第二密闭腔2体和体积较小的第一密闭腔1体，其中，第一密闭腔1体内可以用来设置待测对象，第二密闭腔2体内可以用来设置检测元件/检测构件；隔离板3上的透射通道13可以设置为圆形。石英管4的两端可以通过气管接出第一密闭腔1外，气管与密封壳体之间进行密封处理，在透射通道13的长度方向视角上，石英管4的轴线可以与透射通道13的轴线垂直相交。
41.在一些实施方式中，第一密闭腔1内可以设置聚焦器9来对气体电离产生的光条纹进行聚焦以使得透射板6上的光条纹信息更加清晰。具体的，聚焦器9可以固定安装在密闭壳体上，聚焦器9的反射面的中心位于透射通道13的轴线上，即聚焦器9的反射面正对透射通道13进行布置。
42.为了能够对振荡器5之间气体电离产生的光条纹进行充分聚焦，在一些实施方式中，聚焦器9的反射面长度大于等于两个振荡器5的间距。具体的，聚焦器9的反射面通常被构造为椭圆形，聚焦器9反射面的长度就是反射面长轴线的长度，即聚焦器9反射面的长轴线与石英管4的轴线平行布置；其中，两个振荡器5的间距为振荡器5与石英管4形成的两个
电性连接点的间距。当然，若聚焦器9发射面过长，可能会对一些不必要的光线形成聚焦从而影响测量结果，因此，优选的设置方式是聚焦器9的反射面长度与两个振荡器5的间距相等。
43.在一些实施例中，振荡器5可以通过在石英管4外涂覆导电层并烧结石英保护层与石英管4连接，其中，导电层可以设置为金属粉末或者金属浆液，导电层可以环绕石英管4进行涂覆，然后在导电层外烧结一层石英以形成石英保护层，这样可以保证导电层处于密封的环境，避免导电层与外部空间接触。
44.在一些实施方式中，透射板6可以设置为石英板，石英板具有较高的透明度同时耐火、耐高温，能够在提供较好的透射效果前提下保证较好的安全性。具体的，石英板与隔离板3之间可以采用焊接，石英板的侧壁与隔离板3之间还可以连接紧固包10，其中，紧固包10分别与石英板和隔离板3烧结，这样可以保证石英板与隔离板3之间具有较好的密封性，从而实现防火防爆的效果，保证使用安全性。
45.在一些实施方式中，电磁发射模块包括高压发射模块14和高频发射模块15，高压发射模块14和高频发射模块15分别可以设置在紧固包10上并位于透射板6的两侧以与两个振荡器5位置对应。
46.在一些实施方式中，光采集器7和透射板6之间可以设置光传导通道11。光传导通道11可以设置为防火管体，光传导通道11的内壁上可以设置黑色涂层以避免其对光线进行反射，从而使得光采集器7接收到的光条纹信息更加准确，从而保证测量结果的准确性。
47.在一些实施方式中，石英管4两端还可以分别设置石英密封卡座12，石英密封卡座12上设置有用以连接进气管和出气管的连接部。通过石英密封卡座12的设置，可以使得进气管或出气管与石英管4的连接部分具有较好的密封性及耐火、耐高温性能，从而提高使用安全性。
48.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种气体纯度检测装置，其特征在于，包括：密封壳体，所述密封壳体内设置有将其分割为第一密闭腔(1)和第二密闭腔(2)的隔离板(3)，所述隔离板(3)上设置有透射通道(13)以将第一密闭腔(1)和第二密闭腔(2)连通；位于所述第一密闭腔(1)体内的石英管(4)，在所述透射通道(13)延伸方向的视角上，所述石英管(4)的轮廓阴影与透射通道(13)的轮廓阴影有重叠，所述石英管(4)用以容纳待测气体；振荡器(5)，两个所述振荡器(5)分别与所述石英管(4)连接且间隔排布，所述振荡器(5)配置有电磁接收模块；位于所述第二密闭腔(2)体内的透射板(6)，所述透射板(6)覆盖所述透射通道(13)；位于所述第二密闭腔(2)体内的光采集器(7)，所述光采集器(7)与所述透射通道(13)正对布置；位于所述第二密闭腔(2)体内的电磁发射模块，所述电磁发射模块与所述电磁接收模块适配。2.根据权利要求1所述的气体纯度检测装置，其特征在于，所述第一密闭腔(1)内设置有正对所述透射通道(13)布置的聚焦器(9)。3.根据权利要求2所述的气体纯度检测装置，其特征在于，所述聚焦器(9)的反射面长度大于等于两个所述振荡器(5)的间距。4.根据权利要求3所述的气体纯度检测装置，其特征在于，所述聚焦器(9)的反射面长度等于两个所述振荡器(5)的间距。5.根据权利要求1所述的气体纯度检测装置，其特征在于，所述振荡器(5)通过在所述石英管(4)外涂覆导电层并烧结石英保护层与所述石英管(4)连接。6.根据权利要求1所述的气体纯度检测装置，其特征在于，所述透射板(6)与所述隔离板(3)之间设置有通过烧结成型的紧固包(10)，其中，所述透射板(6)也与所述隔离板(3)烧结。7.根据权利要求6所述的气体纯度检测装置，其特征在于，所述电磁发射模块包括高压发射模块(14)和高频发射模块(15)，所述高压发射模块(14)和所述高频发射模块(15)分别设置在所述紧固包(10)上并位于所述透射板(6)的两侧以与两个所述振荡器(5)位置对应。8.根据权利要求5所述的气体纯度检测装置，其特征在于，所述导电层为金属粉末层或金属浆液。9.根据权利要求1所述的气体纯度检测装置，其特征在于，所述光采集器(7)与所述透射板(6)之间配置有光传导通道(11)，其中，所述光传导通道(11)的内壁上设置有黑色涂层。10.根据权利要求1所述的气体纯度检测装置，其特征在于，所述石英管(4)两端分别设置有石英密封卡座(12)，所述石英密封卡座(12)用以连接进气管或出气管。

技术总结
本发明涉及气体检测技术领域，具体涉及一种气体纯度检测装置，其包括密封壳体、石英管、振荡器、透射板、光采集器和电磁发射模块；密封壳体内设置有将其分割为第一密闭腔和第二密闭腔的隔离板，隔离板上设置有透射通道；石英管位于第一密闭腔体内，在透射通道延伸方向的视角上，石英管的轮廓阴影与透射通道的轮廓阴影有重叠，石英管用以容纳待测气体；两个振荡器分别与石英管连接且间隔排布，振荡器上配置有电磁接收模块；透射板位于第二密闭腔体内，透射板覆盖透射通道；光采集器在第二密闭腔体内与透射通道正对布置；电磁发射模块在第二密闭腔体内。本发明安全性高，能够适用高纯度可燃气体的纯度检测。燃气体的纯度检测。燃气体的纯度检测。


技术研发人员：王斌
受保护的技术使用者：成都凯圣捷科技有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/8/13