一种痕量炸药、毒品气体配制设备以及该设备的使用方法

摘要

本发明公开了一种痕量炸药、毒品气体配制设备以及该设备的使用方法，包括气体发生装置、与气体发生装置连接的气体传输装置、与气体传输装置连接的气体配气装置、与气体配气装置连接的气体储存装置以及对气体发生装置、气体传输装置、气体配气装置以及气体储存装置进行控制的系统控制计算机；本发明结构简单、使用方便、能够以动态配气的方式配制出准确浓度的稳态痕量炸药或毒品单组份气体及稳态痕量炸药或毒品多组份混合气体。

说明书

技术领域

本发明涉及一种配气装置及其使用方法，特别涉及一种痕量炸药、毒品气 体配制设备以及该设备的使用方法。

背景技术

近年来，各类涉及爆炸的恐怖活动愈演愈烈，对国际安全形成了重大威胁， 已严重影响当今世界的和平与发展；同时，毒品犯罪也日益猖獗。基于当前反 恐形势及打击毒品犯罪需要，各国政府不仅逐步采取了高标准的安全措施，使 用了先进的安全检查设备，还投入了大量资金开发更新的技术和研制更先进的 设备；其中，具备气体采样功能的炸药探测仪、毒品探测仪的研发占据了相当 大的比例；在反恐防爆实际工作中，具备气体采样功能的炸药探测仪、毒品探 测仪也已经得到越来越多的应用。

目前，很多在售炸药探测仪、毒品探测仪已经宣称探测灵敏度达到了ppb 级（10^-9）至ppt级（10^-12），个别基于痕量气体探测技术的炸药探测仪甚至已 经宣称探测灵敏度达到了10^-13～10^-15）；然而，宣称的探测灵敏度是否已实际 达到尚需验证，现在一般采用相应浓度的炸药或毒品溶液进行确认；而对仅具 气体采样功能的炸药探测仪、毒品探测仪，目前尚没有科学合理的方法验证其 灵敏度指标；因此，研究设计痕量炸药、毒品气体配置装置，用该装置配置出 准确浓度的痕量炸药、毒品气体，对炸药探测仪、毒品探测仪进行相关测试， 客观评价相关炸药、毒品探测设备，对促进炸药、毒品探测性能的持续进步， 助力反恐防爆工作具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便、能够以动态配 气的方式配制出准确浓度的稳态痕量炸药或毒品单组份气体及稳态痕量炸药 或毒品多组份混合气体的一种痕量炸药、毒品气体配制设备以及该设备的使用 方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种痕量炸药、毒品气体配制设备，包括

一气体发生装置，所述气体发生装置包括装置主壳体、安置在装置主壳体 底部的加热装置和控制加热装置工作的电源控制装置、叠置在装置主壳体内的 水浴温控槽、安置在水浴温控槽内的至少一个扩散瓶；

所述水浴温控槽的侧壁上设有温度传感器、与外界进水管接通的进水口以 及排水口，所述排水口通过排水塞密封；所述装置主壳体外侧面上设有温度调 节器；

所述扩散瓶由可拆装的瓶身和瓶颈组成，所述瓶颈上部开有扩散孔；

一与气体发生装置连接的气体传输装置，所述气体传输装置固定在支架 上；所述气体传输装置由一端与扩散瓶扩散孔相连接的第一输气软管、安置在 第一输气软管上且用于控制第一输气软管内部气体流量的第一气体流量控制 器和用于测量第一输气软管内部气体流量的第一气体流量计组成，所述第一输 气软管上还设有第一开关气阀；所述第一开关气阀安置在第一气体流量控制器 前端，所述第一气体流量控制器安置在第一气体流量计前端；

一与气体传输装置连接的气体配气装置；

一与气体配气装置连接的气体储存装置；

一对气体发生装置、气体传输装置、气体配气装置以及气体储存装置进行 控制的系统控制计算机。

在本发明的一个实施例中，所述气体储存装置为洁净空气储存装置，所述 洁净空气储存装置由洁净空气储存罐、产生洁净空气的零点气体发生器、与洁 净空气储存罐连接的第二输气软管、以及与安置在第二输气软管上且用于控制 第二输气软管内部气体流量的第二气体流量控制器和用于测量第二输气软管 内部气体流量的第二气体流量计组成；所述第二输气软管上还设有第二开关气 阀，所述第二开关气阀安置在第二气体流量控制器前端，所述第二气体流量控 制器安置在第二气体流量计前端。

在本发明的一个实施例中，所述气体储存装置为惰性气体储存装置，所述 惰性气体储存装置由装满惰性气体的惰性气体储存罐、与惰性气体储存罐连接 的第二输气软管、以及与安置在第二输气软管上且用于控制第二输气软管内部 气体流量的第二气体流量控制器和用于测量第二输气软管内部气体流量的第 二气体流量计组成；所述第二输气软管上还设有第二开关气阀，所述第二开关 气阀安置在第二气体流量控制器前端，所述第二气体流量控制器安置在第二气 体流量计前端。

在本发明的一个实施例中，所述水浴温控槽底部设有与扩散瓶个数相同且 用于固定扩散瓶的卡槽。

在本发明的一个实施例中，所述水浴温控槽上设有一用于密封水浴温控槽 的顶盖，所述顶盖上设有与扩散瓶个数相同的安置孔，所述气体传输装置第一 输气软管的一端穿过安置孔插入到扩散瓶的扩散孔内。

在本发明的一个实施例中，所述瓶身为不锈钢或玻璃材质制成的圆柱形结 构，所述瓶颈由丁基橡胶IIR材质制成；所述瓶颈高度大于20mm。

在本发明的一个实施例中，所述气体配气装置由金属多通导管组成；所述 金属多通管包括痕量气体输入端、洁净空气或惰性气体输入端及痕量气体输出 端；

所述痕量气体输入端与气体传输装置第一输气软管的另一端连接，所述洁 净空气或惰性气体输入端与气体储存装置连接，所述痕量气体输出端用于输出 完成配制后的痕量气体。

在本发明的一个实施例中，所述温度传感器为数字温度传感器；所述电源 控制装置由电源和内部控制电路组成。

在本发明的一个实施例中，所述加热装置为环形加热棒。

一种痕量炸药、毒品气体配制设备的使用方法，所述方法的步骤如下：

（1）首先将10～200克的固态炸药或毒品、液态炸药或毒品预先放置于 扩散瓶内；扣紧扩散瓶颈，并使用封口膜进行密封，在瓶身上使用防水耐高温 标签标注扩散瓶内炸药或毒品种类及名称；

（2）将拟配制炸药或毒品气体对应种类扩散瓶瓶颈上的扩散孔与气体传 输装置上的输气软管一端连接并用封口膜进行密封；

（3）将拟配制炸药或毒品气体对应种类的扩散瓶放入水浴温控槽并将扩 散瓶瓶身嵌入到水浴温控槽内的卡槽进行固定；

（4）打开水浴温控槽进水管，在水浴温控槽内注入洁净清水，水位应与 扩散瓶瓶身上部处于同一水平位；

（5）启动系统控制计算机，打开计算机内装的专用气体配置软件；

（6）打开水浴温控槽电源进行预热，确定水浴温控槽上的数字温度传感 器、温度调节器处于工作状态并与系统控制计算机有效连通；

（7）将气体传输装置的第一输气软管另一端接入气体配气装置的痕量气 体输入端，并将气体储存装置与气体配气装置的洁净空气或惰性气体输入端连 接，打开第二开关气阀使气体储存装置内的流入到气体配气装置中；

（8）打开第一开关气阀，并确保扩散瓶瓶颈上的扩散孔与第一输气软管 的连接处无气体泄漏；

（9）待第一气体流量流量计显示痕量炸药或毒品气体流量读数稳定10分 钟后，在系统控制软件中输入拟配置炸药或毒品气体种类、拟配置气体浓度、 环境温度的配气目标参数，系统控制计算机内的系统控制软件自动输出水浴温 控槽温度、炸药或毒品气体发生流量、洁净空气或惰性气体流量系统参数要求； 所述数字温度传感器实时传送水浴温控槽温度至系统控制计算机；所述气体流 量控制器实时传送炸药或毒品气体的扩散输出流量、洁净空气或惰性气体输出 流量至系统控制计算机；所述水浴温控槽上的温度调节器根据系统控制软件系 统参数要求自动控制水浴温控槽温度；所述气体传输装置的第一气体流量控制 器根据系统控制软件系统参数要求自动控制第一输气软管内气体流量；

(10)水浴温控槽温度、第一气体流量流量计、第二气体流量流量计均达到 系统控制软件系统参数要求时，气体配气装置输出端输出的气体浓度应为拟配 制炸药或毒品气体浓度10^-8～10^-15g/ml；此时，应使设备持续运行2小时以上， 所配炸药或毒品气体浓度稳定时，将所配炸药或毒品气体用于相关试验。

（11）使用完毕后关闭系统电源，关闭第一、第二开关气阀，并断开各输 气软管连接，同时将水浴温控槽内清水排出。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明结构简单、使用方便、能够以动态配气的方式配制出准确浓度的稳 态痕量炸药或毒品单组份气体及稳态痕量炸药或毒品多组份混合气体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明设备结构示意图；

图2为本发明气体发生装置结构示意图1；

图3为本发明气体发生装置结构示意图2；

图4为本发明扩散瓶结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

100、气体发生装置  110、装置主壳体  111、温度调节器  120、电源控 制装置  130、水浴温控槽  131、温度传感器  132、排水塞  140、扩散瓶 141、瓶身  142、瓶颈  142a、扩散孔  150、环形加热棒  160、顶盖  161、 安置孔  200、气体传输装置  210、第一输气软管  220、第一气体流量控制 器  230、第一气体流量计  300、气体配气装置  400、气体储存装置  410、 洁净空气储存罐或惰性气体储存罐  420、第二输气软管  430、第二气体流量 控制器  440、第二气体流量计  500、系统控制计算机  600、支架

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1至图4所示，本发明一种痕量炸药、毒品气体配制设备包括气体 发生装置100、与气体发生装置100连接的气体传输装置200、与气体传输装 置200连接的气体配气装置300、与气体配气装置300连接的气体储存装置400 以及对气体发生装置100、气体传输装置200、气体配气装置300以及气体储 存装置400进行控制的系统控制计算机500。

本发明气体发生装置100包括装置主壳体110、安置在装置主壳体100底 部的加热装置和控制加热装置工作的电源控制装置120、叠置在装置主壳体110 内的水浴温控槽130、安置在水浴温控槽130内的至少一个扩散瓶140；本发 明扩散瓶140优选为12个，再者，根据实际工作的需要，扩散瓶140还可以 设定为其它个数，此处不加赘述。

本发明加热装置优选为环形加热棒150，在加热时能够使水浴温控槽130 内的水加热均匀以及提高加热效果，节约能源。

本发明电源控制装置120由电源和与电源连接的内部控制电路组成，本发 明电源为外接电源。

在本发明中，水浴温控槽130的侧壁上设有温度传感器131、与外界进水 管接通的进水口以及排水口，所述排水口通过排水塞132密封；装置主壳体110 外侧面上设有温度调节器111；本申请温度调节器111为数字温度传感器，其 相比普通传感器具有性能优异、使用寿命长的特点。

在本发明中，扩散瓶140由可拆装的瓶身141和瓶颈142组成，瓶颈142 上部开有扩散孔142a；瓶身141为不锈钢或玻璃材质制成的圆柱形结构，瓶颈 142由丁基橡胶IIR材质制成；瓶颈142高度大于20mm。

本发明又一改进之处为，本发明在水浴温控槽130上设有一用于密封水浴 温控槽130的顶盖160，顶盖160上设有安置孔161，安置孔161的个数根据 扩散瓶140的个数而定，其可以用来保持水浴温控槽130的温度并提高扩散瓶 140固定时的稳定性；气体传输装置200第一输气软管210的一端穿过安置孔 161插入到扩散瓶140的扩散孔142a内。

本发明气体传输装置200在使用时固定在支架600上，其由与扩散瓶140 个数相同的第一输气软管210、安置在第一输气软管210上且用于控制第一输 气软管210内部气体流量的第一气体流量控制器220和用于测量第一输气软管 210内部气体流量的第一气体流量计230组成，第一输气软管210与扩散瓶扩 散孔142a的连接端设有第一开关气阀9（图中未标出）；本发明第一输气软管 210个数为12个，其与之配套的第一气体流量控制器220、第一气体流量计230 以及第一开关气阀也为12个。

本发明气体配气装置300由金属多通导管组成；本发明金属多通管为三通 管，其根据实际需要还可以选用5通、7通等本领域公知的多通管；本发明金 属三通管包括痕量气体输入端、洁净空气或惰性气体输入端及痕量气体输出 端；痕量气体输入端与气体传输装置第一输气软管210的另一端连接，洁净空 气或惰性气体输入端与气体储存装置400连接，痕量气体输出端用于输出完成 配制后的痕量气体；本发明气体配气装置300因是本领域技术人员熟知的技术， 因此本申请没有给出具体的结构示意图。

本发明气体储存装置400在使用时，其根据需要配置气体的不同可以选用 洁净空气储存装置或惰性气体储存装置。

本发明选用洁净空气储存装置供应气体时，洁净空气储存装置由洁净空气 储存罐410、产生洁净空气的零点气体发生器、与洁净空气储存罐410连接的 第二输气软管420、以及与安置在第二输气软管420上且用于控制第二输气软 管420内部气体流量的第二气体流量控制器430和用于测量第二输气软管420 内部气体流量的第二气体流量计440组成；第二输气软管420上还设有第二开 关气阀（图中未标出），第二开关气阀安置在第二气体流量控制器430前端， 第二气体流量控制器430安置在第二气体流量计440前端；本装置在使用时， 零点气体发生器产生洁净空气，并充满整个洁净空气储存罐410，洁净空气储 存罐410充满后打开第二开关气阀即可向气体配气装置300内提供气体。

本发明选用惰性气体储存装置供应气体时，惰性气体储存装置由装满惰性 气体的惰性气体储存罐410、与惰性气体储存罐410连接的第二输气软管420、 以及与安置在第二输气软管420上且用于控制第二输气软管420内部气体流量 的第二气体流量控制器430和用于测量第二输气软管420内部气体流量的第二 气体流量计440组成；第二输气软管420上还设有第二开关气阀（图中未标出）， 第二开关气阀安置在第二气体流量控制器430前端，第二气体流量控制器430 安置在第二气体流量计440前端；本装置在使用时只需打开第二开关气阀即可 向气体配气装置300内提供气体。

本发明还包括一对气体发生装置100、气体传输装置200、气体配气装置 300以及气体储存装置400进行控制的系统控制计算机500，系统控制计算机 500内部装有系统控制软件，系统控制软件可以根据数字温度传感器、气体流 量计显示参数来控制温度调节器及气体流量控制器。

本发明设备使用方法的步骤如下：

（1）首先将10～200克的固态炸药或毒品、液态炸药或毒品预先放置于 扩散瓶内；扣紧扩散瓶颈，并使用封口膜进行密封，在瓶身上使用防水耐高温 标签标注扩散瓶内炸药或毒品种类及名称；

（2）将拟配制炸药或毒品气体对应种类扩散瓶瓶颈上的扩散孔与气体传 输装置上的输气软管一端连接并用封口膜进行密封；

（3）将拟配制炸药或毒品气体对应种类的扩散瓶放入水浴温控槽并将扩 散瓶瓶身底部嵌入到水浴温控槽内的卡槽进行固定；其瓶颈套在顶盖的安置孔 内，将顶盖安置在水浴温控槽上，并用螺钉固定。

（4）打开水浴温控槽进水管，在水浴温控槽内注入洁净清水，水位应与 扩散瓶瓶身上部处于同一水平位；

（5）启动系统控制计算机，打开计算机内装的专用气体配置软件；

（6）打开水浴温控槽电源进行预热，确定水浴温控槽的数字温度传感器、 温度调节器处于工作状态并与系统控制计算机有效连通；

（7）将气体传输装置的第一输气软管另一端接入气体配气装置输入端， 并将气体储存装置与气体配气装置的洁净空气或惰性气体输入端连接，打开第 二开关气阀使洁净空气或惰性气体先充满气体配气装置在流入到气体配气装 置中；确定第二气体流量控制器（MFC）、第二气体流量计处于工作状态并与系 统控制计算机有效连通；

（8）打开第一开关气阀，并确保扩散瓶的扩散孔与第一输气软管的连接 处无气体泄漏；确定第一气体流量控制器（MFC）和第一气体流量计处于工作 状态并与系统控制计算机有效连通；

（9）待第一气体流量流量计显示痕量炸药或毒品气体流量读数稳定10分 钟后，在系统控制软件中输入拟配置炸药或毒品气体种类、拟配置气体浓度、 环境温度的配气目标参数，系统控制计算机内的系统控制软件自动输出水浴温 控槽温度、炸药或毒品气体发生流量、洁净空气或惰性气体流量系统参数要求； 数字温度传感器实时传送水浴温控槽温度至系统控制计算机；气体流量控制器 实时传送炸药或毒品气体的扩散输出流量、洁净空气或惰性气体输出流量至系 统控制计算机；水浴温控槽上的温度调节器根据系统控制软件系统参数要求自 动控制水浴温控槽内水的温度；气体传输装置的第一气体流量控制器根据系统 控制软件系统参数要求自动控制第一输气软管内气体流量；

(10)水浴温控槽温度、第一气体流量计、第二气体流量计均达到系统控制 软件系统参数要求时，气体配气装置输出端输出的气体浓度应为拟配制炸药或 毒品气体浓度10^-8～10^-15g/ml；此时，应使设备持续运行2小时以上，所配炸 药或毒品气体浓度稳定时，将所配炸药或毒品气体用于相关试验。

（11）使用完毕后关闭系统电源，关闭第一、第二开关气阀，并断开各输 气软管连接，同时打开排水塞将水浴温控槽内清水排出。

另，在所配炸药或毒品气体浓度稳定时，应使用气相色谱仪或气-质连用 设备对所配痕量气体进行标定。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。