气体分析仪器在线校准的标样稀释偏差示踪修正系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种气体分析仪器在线校准的标样稀释偏差示踪修正系统和方法，包括主控计算机、被校准气体分析仪器和校准仪器，被校准气体分析仪器通过稀释标样输送阀与校准仪器的气路连通，校准仪器与零气发生器、稀释用标准气存储容器的气路连通，主控计算机分别与被校准气体分析仪器、稀释标样输送阀、校准仪器、零气发生器电气连接；被校准气体分析仪器还通过免稀释标样输送阀与免稀释标准气存储容器的气路连通，免稀释标样输送阀与主控计算机电气连接。本发明专利技术克服了传统的气体分析仪器在线校准技术中的不足，能及时发现校准仪器性能不良状况，以最简单实用的技术方法，获得减小标样浓度误差的最好效果，其作业流程简单，便于主控计算机的控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测试分析技术和分析仪器流程集成技术，特别提供了一种气体分析仪 器在线校准的标样稀释偏差示踪修正系统和方法。
技术介绍
为了应对、解决因当代工业生产和人居生活方式所造成的环境污染问题，人们需 要对环境空气中各种具危害性的气体污染物的浓度进行连续、精确、广泛的监测；因而建立 了遍布各地的，数量巨大、体系复杂的环境空气自动监测站点。并依托于现代测试分析技术 发展水平，这类自动监测站点被建造成针对特定气体污染物项目的，集成在无人机房的，专 用的自动化测试分析实验室。其工作流程的主体是各种在线运行的气体分析仪器，由它们 源源不断地提供关于被测气体污染物浓度的浓度数据。气体分析仪器能够提供被测气体成分的浓度数据，是利用该被测气体成分在受控 的物理、化学条件作用下，可产生特有的光学、电学、热力学、动力学之类的某种物理量信 号，并且该信号跨度数值与被测气体浓度数值之间能建立起定量方程的客观现象和规律。 因而进行气体分析仪器校准，就是向其输送已知浓度被测气体的标准样品(简称标样)，并 根据仪器响应浓度与标样浓度，调整所用定量方程，使两者达到一致。然而现代技术制造的气体分析仪器在实际的环境空气污染物自动监测应用中，还 具有以下特点(1)使被测气体产生所需物理量信号的，分析仪器传感部份的物理、化学条件，或 因输送气体样品热力学、动力学指标不同时期较大幅度的差异，或因样品带来的污垢物附 着、滞留程度的影响，或因接触材料缓慢的被侵蚀变质、疲劳变形的过程，等等，都可能使现 有定量方程不再适用，引起超过指定限度的数据误差，因而需要用标样对气体分析仪器进 行经常性、例行性的在线校准。(2)环境空气污染物浓度的监测多属于微量物质的测试分析，气体分析仪器需要 使用灵敏度极高的微弱物理量信号检测器件(例如光电倍增管，高分辨红外、紫外光电传 感器，精密热敏、热导检测器等等)。而现代技术制造的此类高灵敏度检测器件，对于相当轻 微的自身材料老化、蜕变、玷污和结构移位、变形也很敏感。在其有效使用寿命范围内，表现 出的检测灵敏度会发生随机性的变化，使现有定量方程不再适用，引起超过指定限度的数 据误差，因而需要用标样对气体分析仪器进行经常性、例行性的在线校准。(3)在站点现场，用于在线校准气体分析仪器跨度的特定成分、特定浓度的标样， 是由被称为校准仪器的标样配制设备，将指定流量的零气(即被测对象和损耗被测对象的 物质的含量都极低的气体)，与指定流量的标准气(即含高浓度被测对象的气体)汇流混 合，动态稀释产生所需成分、所需浓度的标样；并通过相关导流器件和连接管道进行输送。 由于是微量级的测试分析，跨度校准所需标样的浓度很低，容易在混合及输送中受密封性、 洁净性、通畅性等方面出现的不良状况影响，而使实际获得的标样浓度严重偏离校准仪器计算、调控的结果。对此需要通过经常性、例行性的分析仪器在线校准作业，以有效地分辨、 防范不良状况，避免误用实际浓度不正确的标样进行气体分析仪器校准。可见，为了控制连续在线运行的气体分析仪器所提供数据的质量指标(如准确 度、不确定度等)，能够持续保持在隶属数据质量管理体系要求的范围之内，就必须在站点 机房现场，为每个分析项目提供标样配送装置，以自动进行气体分析仪器经常性的在线校 准。这种标样配送装置的典型结构示图如图1所示。图中1、所需成分的稀释用标准气高压存储钢瓶(配有输出减压阀)。2、零气发生器，通常与其他分析项目共用。 3、校准仪器，通常与其他分析项目共用。4、稀释标样输送阀。5、被校准气体分析仪器。6、主控计算机(或作用相同的装置)，通常与其他分析项目共用。图中，虚线表示计算机控制电路，实线表示样品气路。其工作原理与流程为主控计算机6按照预订作业时间编排，在对被校准气体分 析仪器5进行校准时，将标样输送阀4开通，将所需标样配制指标和参数(例如标样成分、 标样浓度、标准气流量、零气流量等)输入校准仪器3 ；使校准仪器3从标准气高压存储钢 瓶1取指定流量、指定成分和浓度的标准气，并从零气发生器2取指定流量的零气，汇流混 合产生动态稀释标样，经标样输送阀4浸入被校准气体分析仪器5 ；标样浓度由下式计算标样浓度=稀释用标准气浓度X稀释因子，其中稀释因子_标准气流量_。 标准气流量十零气流量持续输送标样时间足够，被校准气体分析仪器5响应浓度读数稳定后；如果该响 应浓度与标样浓度相差超过指定范围，则主控计算机6调控被校准气体分析仪器5引用新 的定量方程，使响应浓度与标样浓度达到一致，否则沿用原有定量方程；完成后，标样输送 阀4关闭，校准仪器5停止配制标样。此间，以上述动态稀释技术提供的气体分析仪器在线校准用标样的浓度，是依据 稀释用标准气浓度、标准气流量和零气流量的数值关系计算的结果。而标准气流量和零气 流量，是由校准仪器中的流量计及其控制器件进行计量和调节；校准仪器所用流量计的计 量误差，会直接导致标样浓度误差。这显然给实施分析仪器在线校准带来风险，和对提高数 据质量水平造成技术局限。在实际工作中，比较严谨的数据质量管理体系会要求定期(例如每季度)到站点 机房现场，用工作标准的流量计，对校准仪器所用流量计进行检验和校准。即便如此，在下 一次进行这种作业之前，如果校准仪器所用流量计的计量误差超出了合格范围，就会造成 不正确的标样被误用，使被校准气体分析仪器由此失去提供正确数据的能力；更糟糕的是 这些不正确的数据不能被判别和剔除，而直接到达数据用户。为了使质控指标可在实际工作中实施，数据质量管理体系只能为校准仪器所用流 量计的计量误差留有足够宽松的合格范围，即降低数据准确度(或不确定度)控制指标。上述标样配送装置在流量计量误差方面存在的缺陷，限制了气体分析仪器在线校准作业无法获得更高准确度的数据。我们应该研究设计能够实时判断校准仪器流量计量误 差程度，并能够有效地消减或补偿标样浓度误差的技术方法；实施更优化、可靠、准确的气 体分析仪器在线校准。上述标样浓度计算方法表明，校准仪器标准气流量和零气流量的计量误差，通过 引起稀释偏离计算结果的稀释偏差，线性传递到标样浓度中。如果能够定量测算出稀释偏 差，即可判断校准仪器性能状况，并可由此修正标样浓度；通过减小标样浓度误差，提高校 准结果的正确度和精密度。
技术实现思路
针对上述现有技术中的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种改进的气体分析仪器在 线校准的标样稀释偏差示踪修正系统和方法。本专利技术所采用的技术方案一种气体分析仪器在线校准的标样稀释偏差示踪修正 系统，包括主控计算机、被校准气体分析仪器和校准仪器，所述被校准气体分析仪器通过稀 释标样输送阀与校准仪器的气路连通，所述校准仪器与零气发生器、稀释用标准气存储容 器的气路连通，所述主控计算机分别与被校准气体分析仪器、稀释标样输送阀、校准仪器、 零气发生器电气连接；所述被校准气体分析仪器还通过免稀释标样输送阀与免稀释标准气 存储容器的气路连通，所述免稀释标样输送阀与主控计算机电气连接。上述稀释用标准气存储容器为稀释用标准气高压存储钢瓶。上述免稀释标准气存储容器为免稀释标准气高压存储钢瓶。上述被校准气体分析仪器(5)中的被校准气体为⑶，或S02，或NO。本专利技术同时提供了一种基于上述标样稀释偏差示踪修正系统的气体分析仪器在 线校准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体分析仪器在线校准的标样稀释偏差示踪修正系统，包括主控计算机（６）、被校准气体分析仪器（５）和校准仪器（３），所述被校准气体分析仪器（５）通过稀释标样输送阀（４）与校准仪器（３）的气路连通，所述校准仪器（３）与零气发生器（２）、稀释用标准气存储容器（１）的气路连通，所述主控计算机（６）分别与被校准气体分析仪器（５）、稀释标样输送阀（４）、校准仪器（３）、零气发生器（２）电气连接；其特征在于，还包括免稀释标准气存储容器（７），该免稀释标准气存储容器通过免稀释标样输送阀（８）与被校准气体分析仪器（５）的气路连通，所述免稀释标样输送阀（８）与主控计算机（６）电气连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丹青，师建中，秦子彬，袁鸾，
申请(专利权)人：广东省环境监测中心，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]