一种空气一氧化碳测量方法及其测量仪器

摘要

本申请涉及一种空气一氧化碳测量方法，属于环境监测技术领域。其包括下述步骤：1）、样气采集；1.1）、对采样点的不同高度进行样气采集形成一个采样点的标准样气；1.2）、按步骤1.1）对各个采样点进行样气采集；2）、调零；3）、标定；4）、样气分析；4.1）、接上样品气体到一氧化碳红外分析仪的进气口；4.2）、启动内装泵，持续吸入样气；4.3）、读取数值；4.4）、关闭内装泵；4.5）、重复步骤4.1）至4.4），完成各个采样点样气中一氧化碳的测定，本申请还公开了一种测量仪器用于上述一氧化碳的测量过程。本申请具有采集的样气更贴近真实环境情况的效果。

说明书

技术领域

本申请涉及环境监测的领域，尤其是涉及一种空气一氧化碳测量方法及其测量仪器。

背景技术

国内外的研究和实践均证明，一氧化碳是一种侵害血液、神经的有害气体。长期接触低浓度一氧化碳对人体心血管系统、 神经系统都会产生强烈的毒害作用。 而浓度不定的一氧化碳在环境空气中的存在， 也会影响着大气环境空气质量， 因此监测环境空气中一氧化碳浓度的含量是保证人体身心健康和控制环境污染所必需的技术手段。

现今对环境中一氧化碳监测仪器测定的方法主要有红外吸收光谱法、 定电位电解法、 置换汞法和气相色谱法等， 其中红外吸收光谱法是现今较先进和抗干扰能力较强的技术。 目前环境空气中一氧化碳检测仪大都是基于红外吸收光谱法进行测量，现有的采用红外分析仪进行测量的测量方式中通常包括预热、调零、标定和测量几个步骤，其中测量时样气可以通过仪器在现场各测量点进行吸气测量，也可以通过采集相应地点样气在实验室进行测量。

针对上述中的相关技术，发明人认为采集样气时，由于采集人员的走动，以及采集人员的呼吸作用都有可能对环境中一氧化碳的浓度产生影响。

发明内容

第一方面，为了降低采集时对一氧化碳浓度的影响，本申请提供一种空气一氧化碳测量方法。

本申请提供的一种空气一氧化碳测量方法采用如下的技术方案：

一种空气一氧化碳测量方法，该方法包括下述步骤：

1）、样气采集；

1.1）、对采样点的不同高度进行样气采集，把采集到的样气混合形成一个采样点的标准样气；

1.2）、按步骤1.1）对各个采样点进行样气采集；

使用一氧化碳红外分析仪进行样气中一氧化碳的测定；

2）、调零；

3）、标定；

4）、样气分析；

4.1）、接上样品气体到一氧化碳红外分析仪的进气口；

4.2）、启动一氧化碳红外分析仪的内装泵，持续吸入样气；

4.3）、待读数稳定后直接读取数值；

4.4）、关闭一氧化碳红外分析仪的内装泵；

4.5）、重复步骤4.1）、4.2）、4.3）和4.4），完成各个采样点样气中一氧化碳的测定。

通过采用上述技术方案，通过对采样点不同高度的样气进行采集，然后把不同高度采集到的样气进行混合，混合形成一个采样点的标准样气，通过这样的方式，一次测试可以对采样点多个高度的样气含一氧化碳的情况进行汇集，得到一个较为准确的数据，降低采集样气时，人员走动和呼吸对一氧化碳浓度的影响，检测数据的准确度更高，采集的样气通过一氧化碳红外分析仪进行分析测量一氧化碳的浓度。

可选的，步骤1.1）中在采样点各个高度朝不同方向进行样气采集，且面向采集人员的一面不进行采集。

通过采用上述技术方案，在对采样点不同高度的样气进行采集时，对同一高度不同方向的样气进行采集，使得采集样气时，对采样点各个方向的样气均进行采集混合，从而对采样点四面八方的样气进行采集混合，进可能提高测出数据的准确性，降低干扰。

可选的，步骤3）中在一氧化碳红外分析仪的出气口对排出的标定气进行处理，使标定气不直接排放在室内。

通过采用上述技术方案，由于标定气含有较高的一氧化碳浓度，一氧化碳本身能够燃烧，不直接在室内排放检测完的标定气，从而降低危险发生的可能，保障试验人员的安全。

第二方面，为了方便进行采样，本申请提供一种空气一氧化碳测量仪器，采用如下的技术方案：

一种空气一氧化碳测量仪器，包括采样器和采气袋，所述采样器包括采样壳、活塞和带动杆，所述采样壳设置有采样腔，所述活塞滑移安装于所述采样腔内，所述带动杆固定于所述活塞，所述采样壳上设置有若干采样孔，所述采样孔连通所述采样腔并设置有从外部送气入采样腔的单向阀，所述采样壳在不同高度均设置有若干采样孔，所述采样壳同一高度的所述采样孔分布于采样壳不同朝向的侧壁上并朝向不同的方向，所述采样壳底部设置有连通所述采样腔的出气管，且所述出气管上设置有供采样腔内的样气输出的单向阀，所述采气袋用于接收所述出气管排出的样气。

通过采用上述技术方案，通过采样器对采样点不同高度和方向的样气进行采集和混合，混合的样气输入采气袋进行收集，采样气时，通过带动杆带动活塞在采样腔内滑移产生真空环境，在大气压的作用下，样气从不同高度和方向的采样孔进入采样腔，并在采样腔内进行混合，采样过程简单方便，通过带动杆带动活塞移动即可对各个高度和方向的样气进行采集，设置的出气管用于排出混合后的样气，通过出气管把混合的样气送入采气袋进行保存用于后面的测试，采样孔和出气管上设置单向阀，从而控制样气的流动方向，从采样孔进入采样腔，从出气管排出。

可选的，所述采样孔包括进口和出口，所述进口设置于所述采样壳侧壁，所述出口设置于所述采样腔的腔底，所述进口沿所述采样腔外表延伸至所述出口形成所述采样孔，且若干所述采样孔的延伸长度一致。

通过采用上述技术方案，使得若干采样孔的出口均位于采样腔的底部，而若干采样孔的进口分布在采样壳的各个位置进行样气的吸收，这样的设置方式，使得采样孔延伸的长度可以保持一致，样气进入采样腔需流动的距离保持一致，而出口均设置在采样腔的底部，使得活塞移动时，若干采样孔的出口均处于真空环境中，若干采样孔同时进行采样过程，使得各个采样孔采集的样气量基本一致，混合后的样气可以很好的表征采样点的一氧化碳含量，不容易出现某个高度某个方向的吸入量偏多的情况。

可选的，所述活塞朝向所述采样腔的侧壁开设有安装腔，所述安装腔内安装有扇叶和驱动所述扇叶转动的驱动组件。

通过采用上述技术方案，通过驱动组件驱动扇叶旋转，通过扇叶的旋转搅动采样腔内吸入的样气，使得不同高度和方向的样气吸入后在采样腔内混合的更加均匀，输出的标准样气更能反映采样点空气中一氧化碳的含量。

可选的，所述驱动组件包括采集管，所述采集管一端贯穿所述活塞与所述安装腔上部连通，所述采集管另一端设置有从外部送气入安装腔的单向阀。

通过采用上述技术方案，通过设置采集管，一方面，采集采样器上方的样气，另一方面，通过采集管采集的样气先进入安装腔吹拂带动扇叶旋转，通过扇叶的旋转把吸入的样气打散，驱动样气在采样腔内运动混合。

可选的，所述驱动组件还包括齿条、齿轮、第一转轴、第二转轴、第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述安装腔部分延伸开设入所述带动杆内，所述齿条一端固定于所述采样腔的腔底，所述齿条另一端悬伸设置于所述安装腔内，所述第一转轴转动安装于所述安装腔内，所述第一锥齿轮安装于所述第一转轴，所述第二转轴转动安装于所述安装腔内，所述齿轮安装于所述第二转轴并与所述齿条啮合，所述扇叶有两个，一个所述扇叶套装于所述第一转轴，另一个所述扇叶固定于所述第一转轴，所述第二锥齿轮安装于所述第二转轴并与所述第一锥齿轮啮合。

通过采用上述技术方案，通过齿条驱动齿轮旋转，齿轮带动第二转轴旋转，第二转轴带动第二锥齿轮旋转，第二锥齿轮带动第一锥齿轮旋转，第一锥齿轮带动第一转轴旋转，第一转轴带动扇叶旋转，实现采样时驱动组件的同步运转，活塞的移动带动扇叶的旋转，把采样和混合两个步骤进行结合，一个动作实现两个过程，同时在排出样气时，搅拌过程也能继续进行。

可选的，所述出气管上安装有橡胶软管，所述橡胶软管上安装有止水夹，所述采气袋设置有样气进气管，所述样气进气管设置有单向阀。

通过采用上述技术方案，通过橡胶软管与止水夹配合，使得橡胶软管可以通过止水夹夹紧进行封闭，减少空气进入橡胶软管，当需要从采样腔收集标准样气时，通过把橡胶软管与样气进气管插装固定，打开止水夹，往采气袋内注入样气，减少污染。

可选的，所述采气袋设置有样气出气管，所述样气出气管设置有单向阀。

通过采用上述技术方案，设置样气出气管，用于排出样气，一方面，用于清洗采气袋，另一方面，用于测试时，向仪器输入样气，先把橡胶软管与样气进气管插装连通，打开止水夹，挤入样气，关闭止水夹，挤出样气，反复清洗，最后挤入样气进行留存。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过对采样点不同高度的样气进行采集，然后把不同高度采集到的样气进行混合，混合形成一个采样点的标准样气，通过这样的方式，一次测试可以对采样点多个高度的样气含一氧化碳的情况进行汇集，得到一个较为准确的数据，降低采集样气时，人员走动和呼吸对一氧化碳浓度的影响，检测数据的准确度更高，采集的样气通过一氧化碳红外分析仪进行分析测量一氧化碳的浓度；

2.通过采样器对采样点不同高度和方向的样气进行采集和混合，混合的样气输入采气袋进行收集，采样气时，通过带动杆带动活塞在采样腔内滑移产生真空环境，在大气压的作用下，样气从不同高度和方向的采样孔进入采样腔，并在采样腔内进行混合，采样过程简单方便，通过带动杆带动活塞移动即可对各个高度和方向的样气进行采集，设置的出气管用于排出混合后的样气，通过出气管把混合的样气送入采气袋进行保存用于后面的测试，采样孔和出气管上设置单向阀，从而控制样气的流动方向，从采样孔进入采样腔，从出气管排出；

3.通过驱动组件驱动扇叶旋转，通过扇叶的旋转搅动采样腔内吸入的样气，使得不同高度和方向的样气吸入后在采样腔内混合的更加均匀，输出的标准样气更能反映采样点空气中一氧化碳的含量。

附图说明

图1是采样器和采气袋的结构示意图；

图2是一氧化碳红外分析仪、标定气罐和废气处理装置的结构示意图；

图3是采样器部分剖开的示意图；

图4是采样器的结构示意图；

图5是采气袋的结构示意图；

图6是一氧化碳红外分析仪的结构示意图。

附图标记说明：1、采样器；2、采样壳；21、活塞；211、安装腔；22、带动杆；23、支撑脚；24、刹车脚轮；25、采样腔；26、采样孔；261、进口；262、出口；27、出气管；28、橡胶软管；3、采样管；4、扇叶；51、采集管；52、齿条；53、齿轮；54、第一转轴；55、第二转轴；56、第一锥齿轮；57、第二锥齿轮；58、快接卡环；6、采气袋；61、样气进气管；62、样气出气管；7、一氧化碳红外分析仪；71、电源接口；72、电源开关；73、泵开关；74、电池外接切换开关；75、终点电位器；76、零点电位器；77、电池电压检查及仪器测量转换开关；781、样气入口；782、样气出口；79、调零测量六通阀；8、标定气罐；9、废气处理装置；91、外壳；92、废气管；93、进气管；94、排气管；95、玻璃观察孔；96、小型气泵。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种空气一氧化碳测量仪器。参照图1和图2，一种空气一氧化碳测量仪器，包括用于采集样气的采样器1、用于暂存样气的采气袋6、用于检测样气中一氧化碳浓度的一氧化碳红外分析仪7、用于一氧化碳红外分析仪7标定的标定气罐8以及处理一氧化碳浓度较高的标定气的废气处理装置9。

参照图1和图3，采样器1包括采样壳2、活塞21、带动杆22、采样管3、扇叶4和驱动扇叶4转动的驱动组件，采样壳2下部的四角均设置有支撑脚23，支撑脚23下设置有刹车脚轮24，使得采样器1可以方便的搬运和固定在原地。

参照图1和图3，采样壳2设置有上部开口的采样腔25，活塞21滑移安装于采样腔25内，且活塞21与采样腔25的腔壁贴合，使得活塞21在采样腔25内滑移时，采样腔25与活塞21之间保持密封状态，活塞21外套装并胶黏固定有一层密封橡胶层，带动杆22竖向并一体固定于活塞21中部。

参照图1和图4，采样壳2上设置有若干采样孔26，每个采样孔26包括一个进口261和一个出口262，若干进口261设置于采样壳2侧壁的不同位置，在本实施例中，采样壳2包括四个水平朝向的侧壁，其中三个侧壁上设置有采样孔26的进口261，每个侧壁上设置有三个进口261，每个侧壁上的三个进口261沿所在侧壁宽度方向间隔设置，同一个侧壁上的三个进口261沿所在侧壁的高度方向间隔设置，使得同一个侧壁上的三个进口261位于不同高度，每个采样孔26的出口262均设置于采样壳2的底部，且采样孔26的出口262贯通采样腔25的底部，采样孔26从进口261到出口262沿着采样壳2的外壁开设，采样孔26先向下延伸设置，再沿水平方向延伸设置，同时所有采样孔26的长度保持一致，同一侧壁上进口261位于采样壳2上较高位置的采样孔26的出口262越靠近采样壳2底部的中部区域。

参照图3和图4，每个采样孔26内均安装采样管3，采样孔26位于进口261和出口262之间的部分的横截面为优弧弓，使得采样管3被嵌装固定在采样孔26内不容易脱落，采样管3一端通过采样孔26的出口262进入采样腔25，采样管3的另一端安装有空气单向阀，通过空气单向阀，使得采样管3可以从外部输入气样入采样腔25，而采样腔25内的气样不会通过采样管3流出。

参照图3和图5，采样壳2底部设置有连通采样腔25的出气管27，出气管27上设置单向阀，通过单向阀控制样气可以通过出气管27排出采样腔25，出气管27上安装有橡胶软管28，橡胶软管28上安装有止水夹。

参照图3，活塞21朝向采样腔25的侧壁开设有供扇叶4和驱动组件安装的安装腔211，安装腔211还延伸开入带动杆22内，安装腔211为阶梯孔并与带动杆22同轴，安装腔211直径较大的部分位于活塞21处。

参照图3，驱动组件包括采集管51、齿条52、齿轮53、第一转轴54、第二转轴55、第一锥齿轮56和第二锥齿轮57，第一转轴54竖直设置且上端转动安装于安装腔211的腔底，扇叶4有两个，两个扇叶4间隔安装于第一转轴54上，位于上侧的扇叶4套装于第一转轴54上可绕第一转轴54旋转，位于下侧的扇叶4与第一转轴54固定连接并随第一转轴54一起运动。

参照图3，带动杆22顶部设置有两个快接卡环58，采集管51有两个，两个采集管51一端贯通带动杆22内的安装腔211并位于扇叶4的上方，采集管51另一端一一对应卡装于快接卡环58，采集管51位于安装腔211内的一端轴线与带动杆22的轴线不向交，且采集管51输入的样气打在位于上侧的扇叶4上，从而带动位于上侧的扇叶4旋转，采集管51上也安装有单向阀，使得采集管51只能向采样腔25输入样气，采集管51用于采集采样器1上方的样气，采集管51的长度与采样管3的长度一致。

参照图3，齿条52一端固定于采样腔25的腔底，齿条52另一端竖直悬伸设置，当活塞21位于采样腔25腔底时，齿条52伸入安装腔211内，第二转轴55安装于活塞21内的安装腔211内，且第二转轴55位于第一转轴54下方，第二转轴55的轴线与第一转轴54的轴线垂直并橡胶相交，第二转轴55的两端安装于活塞21内安装腔211的腔壁上，使得第二转轴55可以自转，齿轮53和第二锥齿轮57分别安装于第二转轴55的两端，齿条52与齿轮53啮合，第一锥齿轮56安装于第一转轴54位于活塞21内的一端上，第二锥齿轮57与第一锥齿轮56啮合。

参照图1和图5，采气袋6用于接收出气管27排出的样气，采气袋6设置有样气进气管61和样气出气管62，并在样气进气管61和样气出气管62上均设置有单向阀，样气进气管61上的单向阀，使得气体可以通过样气进气管61进入采气袋6，而不能通过样气进气管61排出，样气出气管62上的单向阀，使得气体可以通过样气进气管61排出采气袋6，而不能通过样气出气管62进入采气袋6。

采气袋6和采样器1上的单向阀均采用气体单向阀。

参照图6，一氧化碳红外分析仪7可以采用GXH-3011A型便携式红外气体分析器，其设置有电源接口71、电源开关72、泵开关73、电池外接切换开关74、终点电位器75、零点电位器76、电池电压检查及仪器测量转换开关77、样气入口781、调零测量六通阀79和样气出口782，一氧化碳红外分析仪7内置有吸入气体的内装泵和用于调零的霍加拉特管。

参照图2和图6，废气处理装置9包括外壳91、废气管92、进气管93和排气管94，废气管92一端与外壳91内部空间连通，另一端与一氧化碳红外分析仪7的样气出口782插装固定，使得标定时排出的含有较高浓度一氧化碳的标定气通过废气管92进入外壳91内，外壳91内部设置燃烧源对标定气中的一氧化碳进行燃烧，燃烧源的开关设置于外壳91外，外壳91上设置玻璃观察孔95并安装透明玻璃，进气管93与外壳91内部连通并安装有小型气泵96输入空气对燃烧后的标定气进行稀释，排气管94一端与外壳91内部连通，另一端与室外连通，排出燃烧并稀释后的标定气，减少污染，使得测试人员不容易吸入大量一氧化碳造成危险。

本申请实施例还公开一种空气一氧化碳测量方法，该方法包括下述步骤：

1）、样气采集；

1.1）、对采样点的不同高度进行样气采集，把采集到的样气混合形成一个采样点的标准样气；

采集时，通过带动杆22带动活塞21运动，通过采样管3和采集管51从采样器1外部吸收样气入采样腔25，在这个过程中也完成各个样气的混合，然后先把橡胶软管28与样气进气管61插装连通，打开止水夹，下移活塞21往采气袋6挤入样气，关闭止水夹，采气袋6挤出样气，反复清洗三次，最后挤入样气进行留存。

1.2）、按步骤1.1）对各个采样点进行样气采集；

使用一氧化碳红外分析仪7进行样气中一氧化碳的测定；

2）、调零：一氧化碳红外分析仪7开机接通电源预热30分钟，采用仪器内置的霍加拉特管调零，打开泵开关73启动内装泵，调零测量六通阀79旋转到调零档，电池电压检查及仪器测量转换开关77调至测量档，通过零点电位器76进行调零操作，把仪器显示数值调整到零；

3）、标定：调零测量六通阀79旋转到测量档，通过标定气罐8在一氧化碳红外分析仪7样气入口781通入流量为0.5L/min的一氧化碳标定气，调节仪器终点电位器75，使测出的一氧化碳浓度在一氧化碳标定气浓度的相应位置，在标定时，一氧化碳红外分析仪7的样气出口782与废气管92插装固定，进行标定气的处理；

4）、样气分析；

4.1）、接上样品气体到一氧化碳红外分析仪7的进气口；

4.2）、启动一氧化碳红外分析仪7的内装泵，持续吸入样气；

4.3）、待读数稳定后直接读取数值；

4.4）、关闭一氧化碳红外分析仪7的内装泵；

4.5）、重复步骤4.1）、4.2）、4.3）和4.4），完成各个采样点样气中一氧化碳的测定。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。