專利名稱：飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置。
背景技術：
呼出酒精探測儀廣泛用于公安交警日常的執(zhí)法和安全生產中，是被列入強檢目錄的計量器具。隨著我國法制建設的不斷完善，呼出酒精含量探測器的法定檢定需求正被提高，因此，可靠實用的檢定裝置就顯得非常重要。另外，國內公司或生產企業(yè)在研制和生產呼出酒精探測儀或其傳感器時，只能使用功能單一或偏離呼氣特征的標準氣體裝置，因此給呼出酒精探測儀的研制和生產帶來很大的困難，由于難以使用到靈活可靠的裝置，以至于難以弄清研制過程產生問題的原因。目前我國乃至發(fā)達國家，尚無靈活快捷的“模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置”。國內外現(xiàn)有的配氣裝置的工作方式主要有四種:I)、靜態(tài)容量法:用微量進樣器抽取一定容量的乙醇液體，注入氣化室內，在給定的流量下，定時將氣化乙醇帶入防吸附的集氣袋中備用；該方法獲得的氣體使用不便，效率極低，完成一次特定的工作需要數(shù)次繁復的配氣，并且只能提供干氣；2)、鋼瓶罐裝標氣(重量法):此方法也屬于干氣法，且存在不同壓力下的吸附和均勻釋放問題；3)、動態(tài)容量法:在給定的流量下，載氣通過恒定溫度的氣室，將氣室內由標準管定量釋放的乙醇氣體均勻穩(wěn)定地帶入集氣袋中，當達到一定的量后，多余的氣體自動釋放掉；此方法也屬于干氣法；4)、乙醇水溶液蒸氣法模擬裝置，屬呼出模擬氣，屬美國生產的設備，配制不同濃度時要么用多個裝置，要么交替配制；使用一定次數(shù)以后乙醇含量逐漸偏低，目前還因量值溯源問題，不被國內的專家認可，難以作為標準裝置使用。

實用新型內容本實用新型是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置，以非常方便地獲得不同濃度的標準氣體且干氣、濕氣可以任意設定、輸出流量可調。本實用新型提供了 一種飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置。飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置，其結構特點是，包括氣源、質量流量控制器、蒸氣發(fā)生液罐、氣閥、轉子流量計和螺旋彎管；質量流量控制器包括第一質量流量控制器、第二質量流量控制器、第三質量流量控制器和第四質量流量控制器；蒸氣發(fā)生液罐包括水蒸氣發(fā)生液罐和乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐；螺旋彎管包括第一螺旋彎管和第二螺旋彎管；所述氣源輸出的氣體分為三路輸出:第一路氣體依次通過第四質量流量控制器、水蒸氣發(fā)生液罐和第二螺旋彎管輸出，第二路氣體依次通過第三質量流量控制器、第一螺旋彎管、第二質量流量控制器和第二螺旋彎管輸出，第三路氣體依次通過第一質量流量控制器、乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐、第一螺旋彎管、第二質量流量控制器和第二螺旋彎管輸出；在所述第一螺旋彎管和第二質量流量控制器之間的管路上設置有所述轉子流量計；在所述水蒸氣發(fā)生液罐的輸入氣管和輸出氣管之間設置有所述氣閥。本實用新型的飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置的特點也在于:所述蒸氣發(fā)生液罐內設置有用于測量所述蒸氣發(fā)生液罐內的液體的溫度的溫度傳感器和用于測量所述蒸氣發(fā)生液罐內的蒸氣的壓力的絕壓壓力傳感器；在所述蒸氣發(fā)生液罐內的輸入氣管的下端浸入在液體之內，且在輸入氣管的下端部設置有花灑頭。與已有技術相比，本實用新型有益效果體現(xiàn)在:飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置采用的是飽和蒸氣作為標準原氣，經過二級稀釋獲得工作用氣，在此過程中，需對一級稀釋所獲得的氣體進行分流和取樣，由于取樣質量流量控制器需在一定的氣壓條件下才能正常工作，所以這里采用轉子流量計進行分流，利用轉子流量計的浮子產生分流壓差，提供給質量流量控制器。另外，質量流量控制器是不受壓力和溫度影響的流量器件，故可以調節(jié)轉子流量計的針閥，獲得合適的壓力即可保證質量流量控制器正常實施流量調節(jié)和控制。在加濕方式的設計中，之所以采樣末端稀釋氣加濕的方式，主要考慮乙醇的物理特性，在這種方式下，由于混合過程在裝置的末端，并且是在動態(tài)下，可以確保乙醇含量的穩(wěn)定。獨特的氣路結構，使氣路系統(tǒng)工作穩(wěn)定，根據(jù)溫度和壓力參數(shù)準確得出乙醇氣體的濃度，由于裝置采用動態(tài)方式連續(xù)供氣，并且可在末端進行加濕選擇和加溫選擇，所以本實用新型具有極高的靈活性和極高的效率。本實用新型所涉及的是一種利用飽和蒸氣法獲得模擬呼出氣體酒精含量的配氣裝置，由于流經乙醇的載氣能獲得連續(xù)的飽和蒸氣，對此蒸氣進行二級稀釋，再經由后級加溫加濕(或不加溫不加濕)，即可獲得理想的標準氣體。由于裝置的流量任意可調，因此，可非常方便地獲得不同濃度的標準氣體，且干氣、濕氣可以任意設定，溫度可變，輸出流量可調。由于這種靈活性，對于呼出氣體酒精含量探測器的研制、相關方面的科研工作具有相當靈活的優(yōu)勢。本實用新型的飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置，具有可非常方便地獲得不同濃度的標準氣體且干氣、濕氣(含水分)可以任意設定、溫度可變、輸出流量可調等優(yōu)點。

圖1為本實用新型的飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置的結構示意圖。附圖1中標號:I氣源，2氣閥，3轉子流量計，4第一質量流量控制器，5第二質量流量控制器，6第三質量流量控制器，7第四質量流量控制器，8水蒸氣發(fā)生液罐，9乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐，10第一螺旋彎管，11第二螺旋彎管，12輸入氣管，13輸出氣管，14溫度傳感器，15絕壓壓力傳感器，16花灑頭。以下通過具體實施方式
，并結合附圖對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
參見圖1，飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置，包括氣源1、質量流量控制器、蒸氣發(fā)生液罐、氣閥2、轉子流量計3和螺旋彎管；質量流量控制器包括第一質量流量控制器4、第二質量流量控制器5、第三質量流量控制器6和第四質量流量控制器7 ;蒸氣發(fā)生液罐包括水蒸氣發(fā)生液罐8和乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐9 ;螺旋彎管包括第一螺旋彎管10和第二螺旋彎管11 ；所述氣源I輸出的氣體分為三路輸出:第一路氣體依次通過第四質量流量控制器
7、水蒸氣發(fā)生液罐8和第二螺旋彎管11輸出，第二路氣體依次通過第三質量流量控制器6、第一螺旋彎管10、第二質量流量控制器5和第二螺旋彎管11輸出，第三路氣體依次通過第一質量流量控制器4、乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐9、第一螺旋彎管10、第二質量流量控制器5和第二螺旋彎管11輸出；在所述第一螺旋彎管10和第二質量流量控制器5之間的管路上設置有所述轉子流量計3 ;在所述水蒸氣發(fā)生液罐8的輸入氣管12和輸出氣管13之間設置有所述氣閥2。所述質量流量控制器、蒸氣發(fā)生液罐、氣閥、轉子流量計和螺旋彎管氣體分為三路輸出，構成兩級氣體稀釋氣路系統(tǒng)。如圖1中，第一質量流量控制器4、第二質量流量控制器
5、第三質量流量控制器6和第四質量流量控制器7的標識符號分別為F1、F2、F3和F4。F1、F3的流量控制范圍均為O 600ml/min，F(xiàn)2流量控制范圍為O 1000ml/min，F(xiàn)4的流量控制范圍均為O 30L/min。其中，第一級氣路包含了 Fl和F3，F(xiàn)l和乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐構成載帶氣路，F(xiàn)3構成稀釋氣路。第二級氣路包含了 F2和F4，F(xiàn)2作為第一級氣路稀釋后氣體的取樣流量控制器，F(xiàn)4作為第二級稀釋氣路的稀釋氣體流量控制器。所述第一級氣路中載帶氣路的Fl輸出的穩(wěn)定氣流，由帶有花灑頭16的輸入氣管12進入乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐的底部。所述花灑頭16上設置有多個氣流分流孔。所述水蒸氣發(fā)生液罐8和乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐9的為類似結構的罐體，罐體內插入有溫度傳感器，罐體頂蓋的內表面上設置有絕壓壓力傳感器，輸入氣管的下端為花灑頭，通過頂蓋上插接的輸出氣管將蒸氣導出到下一個部件中。所述的乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐9內盛放一定量的乙醇溶液，其上部有絕壓壓力傳感器、飽和蒸氣輸出氣管，另裝有測量液體溫度的溫度傳感器。乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐的輸出氣管輸出的氣體，與第一級稀釋氣路的F3的輸出端的導氣管所輸出的氣體一起輸入至第一螺旋彎管10之內，經過在第一螺旋彎管10內進行充分混合均勻后形成第一級稀釋氣體的原氣。所述第一級稀釋氣體的原氣通過三通管分成兩路，其中一路經由F2輸出后作為第二級稀釋氣體的原氣，輸入至第二螺旋彎管11內；另一路為多余氣體，通過轉子流量計10排空。所述的轉子流量計用于分流，同時利用浮子的阻滯作用產生適當?shù)恼龎海官|量流量控制器正常工作。所述第二級稀釋氣路的氣體經過F4再經由氣閥2，與F2輸出的氣體一起經過第二螺旋彎管11充分混合均勻后獲得干的工作用標準氣體；或者，所述第二級稀釋氣路的氣體經過F4再經由水蒸氣發(fā)生液罐8，與F2輸出的氣體一起經過第二螺旋彎管11充分混合均勻后獲得濕的工作用標準氣體。所述水蒸氣發(fā)生液罐與乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐基本相同，其上部也有絕壓壓力傳感器、飽和蒸氣輸出氣管，也裝有測量液體溫度的溫度傳感器13，但水蒸氣發(fā)生液罐另外配置有加熱裝置，使其溫度可在室溫至35°C之間選定控制，其輸出氣管輸出的含有水蒸氣的氣體與F2輸出的氣體相混合，能獲得濕的工作用標準氣體。氣閥2與水蒸氣發(fā)生液罐8之間為并聯(lián)關系。當氣閥打開時，F(xiàn)4輸出的氣體經過氣閥進入第二螺旋彎管11，其氣體為不含水蒸氣的干氣。當氣閥關閉時，F(xiàn)4輸出的氣體只能通過水蒸氣發(fā)生液罐8的輸出氣管進入第二螺旋彎管11，其氣體為包含了水蒸氣的濕氣。氣源輸出的氣體經過Fl和乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐后獲得含有乙醇的氣體，含有乙醇的氣體由F3輸出的氣體來稀釋，在第一螺旋彎管10內完成稀釋和混合的過程，而后經F2送至第二螺旋彎管11，以便于獲得工作用標準氣體。通過設置了并聯(lián)的氣閥和水蒸氣發(fā)生液罐8，使得本實用新型的配氣裝置能夠很方便地選擇干氣或濕氣的配氣模式，解決了現(xiàn)有技術中只能選擇一種氣體的問題，且干氣模式和濕氣模式之間轉換方便快捷。另外，通過為水蒸氣發(fā)生液罐8設置加熱裝置和溫度傳感器，可以控制輸出濕氣的溫度。通過四個質量流量控制器，可以很方便地進行輸出氣體的流量調整。所述蒸氣發(fā)生液罐內設置有用于測量所述蒸氣發(fā)生液罐內的液體的溫度的溫度傳感器14和用于測量所述蒸氣發(fā)生液罐內的蒸氣的壓力的絕壓壓力傳感器15 ;在所述蒸氣發(fā)生液罐內的輸入氣管12的下端浸入在液體之內，且在輸入氣管12的下端部設置有花灑頭16。通過溫度傳感器和壓力傳感器對液罐內的氣壓和溫度進行監(jiān)控。通過采用花灑頭，可使得進入液罐內的氣體比較均勻，并可降低噴出氣體的壓力，從而不會對液罐底部產生過大的沖擊。一種根據(jù)所述的飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置的濃度算法，包括以下步驟，第一步:根據(jù)分壓定律確定飽和蒸氣壓的濃度Ctl ；
權利要求1.飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置，其特征是，包括氣源(I)、質量流量控制器、蒸氣發(fā)生液罐、氣閥(2)、轉子流量計(3)和螺旋彎管；質量流量控制器包括第一質量流量控制器(4)、第二質量流量控制器(5)、第三質量流量控制器(6)和第四質量流量控制器(7);蒸氣發(fā)生液罐包括水蒸氣發(fā)生液罐(8)和乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐(9);螺旋彎管包括第一螺旋彎管(10)和第二螺旋彎管(11); 所述氣源(I)輸出的氣體分為三路輸出:第一路氣體依次通過第四質量流量控制器(7)、水蒸氣發(fā)生液罐(8)和第二螺旋彎管(11)輸出，第二路氣體依次通過第三質量流量控制器(6)、第一螺旋彎管(10)、第二質量流量控制器(5)和第二螺旋彎管(11)輸出，第三路氣體依次通過第一質量流量控制器(4)、乙醇飽和蒸氣發(fā)生液罐(9)、第一螺旋彎管(10)、第二質量流量控制器(5)和第二螺旋彎管(11)輸出；在所述第一螺旋彎管(10)和第二質量流量控制器(5)之間的管路上設置有所述轉子流量計(3);在所述水蒸氣發(fā)生液罐(8)的輸入氣管(12)和輸出氣管(13)之間設置有所述氣閥(2)。
2.根據(jù)權利要求1所述的飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置，其特征是，所述蒸氣發(fā)生液罐內設置有用于測量所述蒸氣發(fā)生液罐內的液體的溫度的溫度傳感器(14)和用于測量所述蒸氣發(fā)生液罐內的蒸氣的壓力的絕壓壓力傳感器(15);在所述蒸氣發(fā)生液罐內的輸入氣管(12)的下端浸入在液體之內，且在輸入氣管(12)的下端部設置有花灑頭(16)。
專利摘要本實用新型公開了一種飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置，包括氣源、質量流量控制器、蒸氣發(fā)生液罐、氣閥、轉子流量計和螺旋彎管。氣源輸出的氣體分為三路分別作為稀釋氣和載帶氣體，對飽和蒸氣進行二級稀釋。本實用新型的飽和蒸氣法模擬呼出氣體酒精含量配氣裝置，具有可非常方便地獲得不同濃度的標準氣體，且干氣、濕氣可以任意選定、溫度可設定、輸出流量可調等優(yōu)點。
文檔編號G01N33/98GK202974749SQ20122037578
公開日2013年6月5日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權日2012年7月31日
發(fā)明者張守明 申請人:安徽省計量科學研究院