气体稀释装置

关于可燃气体检测报警器检定稀释装置的准确度指标的商讨 依据JJG693-2011《可燃气体检测报警器》，可燃气体检测报警器检定装置，主要应由国家标准气体物质和稀释装置组成。用稀释装置稀释高浓度的气体标准物质，以适应不同量程的可燃气体检测报警器。所谓稀释装置实际上就是通过自动控制电路，控制多个高准确度的流量控制装置，按比例输出稀释气和标准气，构成所需组份和浓度。JJG693-2011要求稀释装置流量示值误差不大于±1%，重复性应不大于±0.5%。 因为该稀释装置是开环控制的，也就是说没有去对稀释配制的检定用气的浓度进行测量，然后去调节流量控制装置。所以其稀释配制得到的浓度，除依赖用于稀释的高浓度标准气体物质的不确定度外，就取决于流量控制装置的置流量示值误差。所以我认为对于稀释配气装置的准确度指标，应该给出流量控制装置的置流量示值误差。至于配制得到的气体的不确定度，可由稀释配气装置使用者，据所需配的组份和标准气体的不确定度去评定。 例如：用浓度为C1的标准气体（U=2%，k=2），稀释为浓度为C2的检定用气。其稀释的数学模型为： C2= （C1·V1）/ V2 （1） 式（1）中：V1和 V2分别是为所需标准气体和稀释气体的体积，在稀释配气装置中由流量控制装置给出。 因为该数学模型为纯积商型式，所以可以用相对标准不确定度的方和根合成，并得到相对的合成标准不确定度。即：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/09/201209200500_391975_1626275_3.jpg 同样取包含因子k=2，故经稀释后检定用气体的扩展不确定度为： U=2.6%，k=2。 而且当稀释的组份不同时，由于数学模型不同，经稀释后检定用气体的扩展不确定度也不同。 但现在有的稀释配气装置生产者，直接给出其稀释配气装置的配气不确定度为±1%（因为他给出时有“±”号，我们只能按误差限来理解），不知是否欠妥？ 虽说不确定度的最大特点是“不确定”，但人们还是应该，实际上人们也正是这样努力，尽可能多地去发现能认识的不确定度源，将其尽可能恰当地评定出来。 版友们：你们说是吗？

[align=center][size=21px]安徽皖仪[/size][size=21px]DFC704[/size][size=21px]比例稀释装置使用心得[/size][/align][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311011822005551_7090_3389662_3.png[/img][size=16px]印象中[/size][size=16px]安徽皖仪是[/size][size=16px]一家[/size][size=16px]较大的[/size][size=16px]做实验室检测设备的公司，见过的[/size][size=16px]产品[/size][size=16px]有高效液相色谱仪、离子色谱仪、原子吸收分光光度计等，其中高效液相色谱仪和离子色谱仪很多年前就见过，展会上也经常能看到，第一感觉就是外观很好看。[/size][size=16px]不知道从那一年开始，市场上也慢慢开始能看到[/size][size=16px]安徽皖仪的[/size][size=16px]仪器有在线监测检测仪器，环保监测检测仪器了。[/size][size=16px]近期使用的一款[/size][size=16px]安徽皖仪的[/size][size=16px]DFC704[/size][size=16px]比例稀释装置[/size][size=16px]，也是有点特点，最明显最主要的就是特点是小，属于便携式类的仪器。[/size][size=16px]这款仪器和其它仪器另一个不同的地方就是它的显示屏在仪器的正上方，而不是前面板。仪器在前面板上有一个悬浮式流量计，电源插座也在前面板上，这些都是和别的厂家或以往仪器有很大的不同。[/size][size=16px]这款仪器就是[/size][size=16px]体积[/size][size=16px]小，[/size][size=16px]重量轻，[/size][size=16px]方便搬用，适合应急检测或现场例行检测，可与应急检测设备或便携式设备配套使用，当然和在线仪器、站房仪器、实验室仪器配套使用也完全没问题。[/size][size=16px]带触摸屏大显示器，显示清晰，触摸操作方便。它有些[/size][size=16px]功能一般，没那么大，[/size][size=16px]比如[/size][size=16px]受体积和结构的限制，只能接[/size][size=16px]一[/size][size=16px]路标气和稀释器，[/size][size=16px]换气时只能把原来气的管路卸下来换成要用的气的管路，这一点不是很方便。不过只[/size][size=16px]接[/size][size=16px]一[/size][size=16px]路标气和[/size][size=16px]稀释器[/size][size=16px]也能满足很多使用要求，很多现场也就检测一种气体。在说现场换[/size][size=16px]一[/size][size=16px]下气也就[/size][size=16px]拧[/size][size=16px]几个接头，也没多麻烦。[/size][size=16px]这种仪器价格也较便宜，专业性和针对性较强，与特定仪器搭配或用在特定条件下还是比较适用的，也算一种不错的仪器。[/size]

[size=16px][color=#990000][b]摘要：针对微间隙气体放电特性分析中需要对不同真空压力进行精密控制的要求，本文提出了相应的解决方案。解决方案采用了双路调节技术，由真空计、电控针阀和真空压力控制器组成进气和排气控制回路，可实现真空度1Pa~101kPa全量程范围内优于±1%的控制精度。同时，此解决方案适用于多种气体混合后的真空压力控制，还可进行更高真空度、更高正压压力和增加湿度等环境变量控制的拓展，更广泛适用于各种气体放电特性研究。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#990000][b]==========================[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#990000][b]1. 项目背景[/b][/color][/size][size=16px] 微间隙气体放电是一种电极距离在微米或纳米量级的放电形式，由于电极距离极小，微间隙放电通常表现出不同于传统规模放电的击穿特性，从而导致低电压击穿的风险。此外，微间隙放电过程中所产生的微等离子体具有高压稳定性、非热平衡、高电子密度、高激发效率等优点，在工业和生活中有着广泛的应用。总之，微间隙气体放电特性的研究引起了的极大关注。[/size][size=16px] 在微间隙气体放电特性研究中，微间隙中气体的种类和真空压力是重要的环境条件。最近有客户对这种微间隙中的气体种类，特别是对真空压力的精密控制提出了明确要求，其目的是研究不同气体和不同真空压力下微间隙的气体放电特性。为此本文提出了微间隙气体压力的精密控制解决方案，以实现微间隙气体放电特性分析过程中的全量程的真空压力高精度自动控制。[/size][size=18px][color=#990000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 解决方案是在原有的微间隙气体放电特性测试设备上增加高精度真空控制系统，以实现在绝对压力1Pa~101kPa范围内的精密控制，全量程真空度控制精度小于±1%。整个装置的结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=微间隙气体放电试验装置及其真空压力控制系统,650,411]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309221532063298_6848_3221506_3.jpg!w690x437.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图1 微间隙气体放电试验装置及其真空压力控制系统[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示，真空压力控制系统主要由气源、混气罐、电控针阀、真空计、真空压力控制器和真空泵组成，其功能和性能指标如下：[/size][size=16px] （1）气源：气源主要由高压气瓶提供，可采用不同气体的气瓶实现气体混合，以实现混合气体环境下的微间隙气体放电性能研究。混合气体中的各种气体比例可以通过相应的气体质量流量控制器进行调节。当然，也可以采用单一气体，如果是气体是空气可采用气泵作为气源。[/size][size=16px] （2）混气罐：提供气体的充分混合，混气罐内的压力要高于一个大气压。[/size][size=16px] （3）电控针阀：解决方案中采用了两个NCNV系列的电控针阀，电控针阀采用步进电机高速调节并具有极好的调节精度和线性度，全开和全闭动作时间小于1秒。一个电控针阀用于调节进气流量，以进行低压高真空范围内的控制；另一个针阀用于调节排气流量，以进行高压低真空范围内的控制。在实际应用中可根据真空腔体尺寸大小选择不同孔径的电控针阀，更大的真空腔体排气时可将排气用电控针阀更换为电控球阀，以提高排气流量和真空度调节控制速度。[/size][size=16px] （4）真空计：解决方案中采用了两个电容真空计，一个真空计的最大量程为10Torr，另一个真空计的最大量程为1000Torr，由此两真空计可覆盖整个真空度范围。选择电容真空计是因为这种真空计具有较高的测量精度和信号的线性输出，在全量程任意真空度点上的测量精度都可以保证小于0.25%。当然，真空计也可以选择全量程型的皮拉尼计，但其测量精度只能达到15%，且信号输出呈现严重的非线性，会严重影响真空度控制精度。[/size][size=16px] （5）真空压力控制器：为了保证全量程范围的真空度控制精度，选择了VPC2021-2型号的双通道真空压力控制器，每个通道与对应的真空计和针阀组成独立的闭环控制回路，其中一个通道用于控制高真空，另一个通道用于控制低真空。此双通道真空压力控制器具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比，结合电容真空计和电控针阀可实现全真空度范围优于±1%的控制精度。另外，此控制器具有PID自整定功能和自带计算机软件，便于进行过程参数的设置、运行、显示和存储。[/size][size=16px] （6）真空泵：由于需要采用微机械装置进行精密位移调节，真空泵选用干泵以避免对真空腔室内部件的污染。在具体应用中需根据真空腔体的大小和真空度范围选择相应抽速的干泵。[/size][size=18px][color=#990000][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 本文针对微间隙气体放电特性分析中所需的真空压力精密控制要求，提出了全量程真空压力高精度的解决方案，可完全满足客户在微间隙气体放电特性研究中需要。另外，此解决方案还具有很强的可拓展性和适用性，主要有：[/size][size=16px] （1）还可进行多种气体混合气氛条件下的真空度精密控制。[/size][size=16px] （2）除了上述低压真空度范围内的精密控制之外，还可进行量程的扩展，如向高真空和超高真空方向拓展，如向高压一个大气压的正压方向拓展。[/size][size=16px] （3）除了气体气氛环境的精密控制之外，还可增加湿度等环境变量的精密控制。[/size][size=16px] 总之，本解决方案可推广应用到多种环境变量的自动控制中，以满足各种形式和规格的气体放电特性的研究和分析。[/size][align=center][b][color=#990000]~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align][size=16px][/size]