自動標定系統及其供氣方法
【技術領域】
[0001]本發明總體涉及氣體探測器的自動標定。更具體地，涉及一種氣體探測器的自動標定系統及其供氣方法。
【背景技術】
[0002]在本文中使用時，術語“氣體探測器”用來表示氣體探測儀器和氣體分析器。氣體探測器包括一個或多個氣體傳感器，例如電化學氣體傳感器、可燃氣體傳感器等。一般來說，來自被監測的大氣的氣體與氣體傳感器接觸，氣體傳感器就會輸出信號。氣體探測器中的電子器件將氣體傳感器的輸出信號轉換為指示氣體濃度的一個或多個信號。氣體探測器用來探測或分析潛在的危險環境，例如礦山、隧道、陰溝、和其它封閉環境。
[0003]現有的氣體探測器主要分為擴散型和泵送型。在擴散型氣體探測器中，氣體探測器具有與被監測的大氣相接觸的流體入口并具有從該流體入口通向氣體傳感器的擴散路徑，這樣在正常的操作中，存在于氣體進口的氣體就能擴散到氣體傳感器。在泵送型氣體探測器中，在氣體探測器中包括泵，該泵能夠將被監測的大氣泵送到氣體傳感器。
[0004]氣體傳感器對每單位量氣體的輸出可能會隨著時間而變化。因此，安全守則中規定氣體探測器中的氣體傳感器要在每次用它們探測潛在危險環境時都要被測試并且還要根據制造商的推薦進行定期標定以保證傳感器提供準確的讀數。規定的出發點是好的，但是現實實踐中出于時間和成本的原因，這種規定經常不被遵守。
[0005]目前的標定/測試是使來自加壓標定氣體源的具有固定的、已知成分組成的標定氣體流入氣體探測器，從而排出氣體探測器內的空氣并使氣體探測器中的氣體傳感器都暴露給該標定氣體，之后標定氣體從氣體探測器排放至大氣。保持標定氣體的流動直到氣體傳感器的輸出達到穩定狀態。因為標定氣體具有已知的成分組成，所以氣體傳感器的輸出信號可被調節以提供對標定氣體的準確測量。這個標定過程浪費昂貴的標定氣體。而且，標定氣體可能包含有害和/或可燃成分，如果被大量地排放會造成額外的危險。所以，如果要大量地排放標定氣體(這通常和標定氣體進入氣體探測器的流速有關)，那么就必須在受控的環境中進行標定。
[0006]美國專利US6918281B2公開了一種帶有方便的定量供給系統的標定裝置。定量供給系統通過控制閥與氣體瓶相連。控制閥由按鈕操作。在標定時，先手動地按下按鈕，然后控制閥將定量供給系統與氣體瓶連通。標定氣體從氣體瓶經由定量供給系統、導管流到位于保持器中的氣體探測器，再從氣體探測器排放到大氣。
[0007]美國專利US7401493B2公開了一種能夠以更接近擴散型氣體探測器的實際操作的低流速供應標定氣體、操作簡便的標定方法和裝置。加壓標定氣體筒經由供氣導管將標定氣體供應給氣體探測器，從氣體探測器排出的氣體經由排氣導管被排放到大氣或安全處理裝置。在供氣導管中設置有電磁閥以打開和關閉供氣導管。在標定時，該電磁閥響應于從氣體探測器的微處理器接收的電信號而被打開從而實現氣體連通。
[0008]美國專利US7530255B2公開了一種能夠以一種或多種標定氣體標定/測試一個或多個氣體探測器的方法和裝置。擴散型氣體探測器和泵送型氣體探測器可同時被標定/測試。在用來標定/測試氣體探測器的測試模塊中，通向氣體探測器的氣體路徑中設置有電磁控制閥來控制到氣體探測器的氣體流。在標定操作中，需要通過電信號來操作這些電磁控制閥從而實現氣體連通。
[0009]本發明的發明人發現，在同時標定/測試多個氣體探測器時，更靠近加壓標定氣體源的氣體探測器接收到的標定氣體流的壓力更高。過高的標定氣體流壓力會影響氣體傳感器的性能，從而導致標定的結果不如預想的那樣理想。
[0010]需要一種改進的標定方法和系統，其在標定操作中不要外部輸入而自動地控制標定氣體流的通斷。還能同時標定/測試多個擴散型和/或泵送型氣體探測器并保證氣體傳感器的性能不受過高的標定氣體流的壓力的影響。標定氣體在被使用后不直接排向大氣，從而確保了標定環境的安全。
【發明內容】
[0011]本發明涉及用于氣體探測器的自動標定系統，包括至少一個標定模塊，當所述氣體探測器被接合到所述至少一個標定模塊時，通過導管實現所述氣體探測器和所述至少一個標定模塊之間的氣體連通，其特征在于，在所述導管中設置有第一單向閥，所述第一單向閥由壓力差自動打開從而實現所述氣體探測器和所述至少一個標定模塊之間的氣體連通，使得所述實現所述氣體探測器和所述至少一個標定模塊之間的氣體連通不再需要信號輸入。
[0012]自動標定系統還包括與所述第一單向閥并聯設置的第二單向閥，所述第二單向閥設置成使得當供氣壓力過高時第二單向閥會自動打開從而部分氣體從所述第二單向閥流過以繞過所述第一單向閥。
[0013]優選地，所述第二單向閥與排氣導管連通。
[0014]本發明還涉及一種用于氣體探測器的自動標定系統，包括至少一個標定模塊、供氣導管和排氣導管，其特征在于，在所述供氣導管和排氣導管之間設置有旁通導管，在所述旁通導管中設置有單向閥，所述單向閥在出現過壓時自動打開以實現供氣導管和排氣導管之間的流體連通，從而避免過壓對氣體探測器的氣體傳感器的不利影響。
[0015]自動標定系統中的所述至少一個標定模塊包括另一單向閥，在不存在過壓時，所述另一單向閥在壓力差大于閾值時自動打開，使得流入所述至少一個標定模塊的全部氣體經由所述另一單向閥流入所述氣體探測器。
[0016]本發明還涉及一種氣體探測器的自動標定系統的供氣方法，所述自動標定系統包括至少一個標定模塊、供氣導管和排氣導管，所述方法包括以下步驟:
在所述至少一個標定模塊內提供并聯設置的第一單向閥和第二單向閥，所述第一和第二單向閥能夠在壓力差超過閾值時自動打開從而在不需要信號輸入的情況下就實現氣體連通；
從所述供氣導管以一定壓力供應氣體，所述壓力能使所述第一和第二單向閥中的其中一個自動打開從而使氣體流到氣體探測器。
[0017]所述方法還包括步驟:當所述壓力過大時，所述第一和第二單向閥中的另一個自動打開，從而使得部分氣體繞過所述氣體探測器。
【附圖說明】
[0018]因此在概括地描述了本公開后，現在將參照附圖，附圖不一定是按比例繪制的，并且附圖中:
圖1示出了根據本發明一個實施例的單向閥的示意圖；
圖2示出了根據本發明一個實施例的自動標定系統的示意圖；
圖3示出了根據本發明另一實施例的自動標定系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面將參照附圖更全面地描述自動標定系統的供氣方法和系統，在附圖中僅示出了一些但不是全部的可能的實施例。實際上，自動標定系統的供氣方法和系統可以許多不同的形式被體現并且不應該被理解為被限制到本文公開的實施例；相反，這些實施例被提供是使得本公開會滿足可適用的法律要求。通篇中相同的標記表示相同的元件。
[0020]現在參照圖1,其示意性地示出了單向閥10。單向閥10包括閥座11、閥體12和偏壓元件，例如彈簧13。在通常情況下，閥體12在彈簧13的作用下被壓靠在閥座11上。當橫跨單向閥10的壓力差大于閾值從而能克服彈簧13的彈簧力時，閥體12被從閥座11移開從而實現單向閥10兩側的連通。圖1中雖然示出了閥體12為球形，偏壓元件為彈簧13，但是本領域技術人員應該意識到，其它合適的類似單向閥也可被使用。
[0021]接著參照圖2，圖2示出了自動標定系統20，其包括控制器模塊21和標定模塊22、23。雖然圖2中示出了兩個標定模塊22、23，但是本領域技術人員應該認識到，根據實際需要可設置任意多個標定模塊。優選地，設置至少10個標定模塊。每個標定模塊的結構都相同，下面僅出于說明目的描述標定模塊22的構造。本