(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221089610 5.4 (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 宝鸡市宝峰传感技 术有限公司 地址 721000 陕西省宝鸡市高新 开发区高 新大道195号创意大厦A栋10楼 (72)发明人 周华　刘维成　张亚会　张鹏刚　 (74)专利代理 机构 陕西科亿云知识产权代理事 务所(普通 合伙) 6128 8 专利代理师 翟小梅 (51)Int.Cl. G01N 25/20(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 真空环境下高浓度环氧乙烷气体浓度检测 装置 (57)摘要 提供一种真空环境下高浓度环氧乙烷气体 浓度检测装置， 包括浓度温湿度采集模块、 放大 电路模块和微处理模块， 浓度温湿度采集模块固 定在高低温箱内部且通过热导传感器采集环氧 乙烷浓度差分信号、 通过温度补偿电阻和湿度传 感器采集其内部的温度信号和湿度信号， 浓度温 湿度采集模块输出的环氧乙烷浓度差分信号和 温度信号通过放大电路模块处理后输送到微处 理模块， 浓度温湿度采集模块输出湿度信号直接 输送到微处理模块， 微处理模块对接收到的信号 处理后输 出与环氧乙烷浓度对应的电压值。 本发 明通过物理方法检测真空环境下环氧乙烷的浓 度， 实现实时气体浓度检测， 实现真空环境下对 环氧乙烷气体浓度的定性和定量 分析， 检测范围 可达到0～100％VOL， 满足检测要求。 权利要求书2页 说明书14页 附图2页 CN 115236125 A 2022.10.25 CN 115236125 A 1.真空环境下高浓度环氧乙烷气体浓度检测装置， 其特征在于： 包括浓度温湿度采集 模块(2)、 放大电路模块(3)和微处理模块(4)， 所述浓度 温湿度采集模块(2)固定在高低温 箱(1)内部且通过热导传感器采集环氧乙烷浓度差分信号、 通过温度补偿电阻和湿度传感 器采集其内部的温度信号和湿度信号， 所述浓度温湿度采集模块(2)与放大电路模块(3)连 接， 所述放大电路模块(3)与微处理模块(4)连接， 所述浓度温湿度采集模块(2)输出的环氧 乙烷浓度差 分信号和温度信号通过放大电路模块(3)处理后输送到微处理模块(4)， 所述浓 度温湿度采集模块(2)输出湿度信号直接输送到微处理模块(4)， 所述微处理模块(4)对接 收到的信号进行处 理后输出与环氧乙烷浓度对应的电压值。 2.根据权利要求1所述的真空环境下高浓度环氧乙烷气体浓度检测装置， 其特征在于： 所述浓度 温湿度采集模块(2)包括热导传感器、 温度补偿电阻Rt1、 温度补偿电阻Rt2、 湿度 传感器、 电阻R8、 电阻R9和电阻R10； 所述电阻R8和热导传感器串 联连接， 所述电阻R9和电阻 R10串联连接， 所述温度补偿电阻Rt1和温度补偿电阻Rt2串联连接， 所述电阻R8、 电阻R9和 温度补偿电阻Rt1一端共同连接后接供电I+端， 所述热导传感器、 电阻R10和温度补偿电阻 Rt2一端共同连接后接供电I ‑端， 所述电阻R8和热导传感器的共同连接端为差分信号S+端， 所述电阻R9和电阻R10的共同连接端为差分信号S ‑端， 所述差分信号S+端和差分信号S ‑端 连接放大电路模块(3)； 所述湿度传感器直接与微处 理模块(4)连接 。 3.根据权利要求2所述的真空环境下高浓度环氧乙烷气体浓度检测装置， 其特征在于： 所述放大电路模块(3)包括运算放大器1、 运算放大器2、 运算放大器3、 电阻R1、 电阻R2、 电阻 R3、 电阻R4、 电阻R5、 电阻R6、 电阻R7； 所述运算放大器1的同相输入端连接差分信号S+端， 所 述运算放大器1的反相输入端连接电阻R1一端和电阻R2一端， 所述电阻R2另一端连接运算 放大器1的输出端和电阻R4一端； 所述运算放大器2的同相输入端连接差分信号S ‑端， 所述 运算放大器2的反相输入端连接电阻R1另一端和电阻R3一端， 所述电阻R3另一端连接运算 放大器2的输出端和电阻R5一端； 所述电阻R4另一端和电阻R6一端 连接运算放大器3的反相 输入端， 所述电阻R6另一端连接运算放大器3的输出端并连接微处理模块(4)的输入端， 所 述电阻R5另一端和电阻R7一端连接运算放大器3的同相输入端， 所述电阻R7另一端连接基 准电压REF。 4.根据权利要求3所述的真空环境下高浓度环氧乙烷气体浓度检测装置， 其特征在于： 所述微处理模块(4)中对接收的信号进行处 理的算法如下： 采用多点曲线拟合的方法， 对温度和湿度进行补偿， 减小环境温度和湿度的变化； 其 中， 湿度传感器为 一个标准的数字湿度传感器， 补偿好温度后再将湿度加入补偿算法； 对高低温箱(1)中设定 5个温度部分： 0℃， 20℃， 40℃， 6 0℃， 80℃； 设定5个浓度值： 0,25,5 0,75,100； 通过浓度温湿度采集模块(2)在不同的设定温度下采集温度值和浓度值， 其中， 浓度值 为差分信号S+端和差分信号S ‑端的差值； 0℃采集5个温度值， 5个浓度值； 20℃采集5个温度值， 5个浓度值； 40℃采集5个温度值， 5个浓度值； 60℃采集5个温度值， 5个浓度值； 80℃采集5个温度值， 5个浓度值；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115236125 A 2上述采集数值共形成25组数据； 然后， 采用以下多点曲线拟合方程式： C(Y,T)＝A(T)+B(T)* Y+C(T)*Y*Y+D(T)*Y*Y*Y+E(T)*Y*Y*Y*Y 其中： A(T)＝A0+A1*T+A 2*T*T+A3 *T*T*T+A4*T*T*T*T B(T)＝B0+B1*T+B2*T*T+B3 *T*T*T+B4*T*T*T*T C(T)＝C0+C1*T+C2*T*T+C 3*T*T*T+C4*T*T*T*T D(T)＝D0+D1*T+D2*T*T+D3 *T*T*T+D4*T*T*T*T E(T)＝E0+E1*T+E2*T*T+E 3*T*T*T+E4*T*T*T*T 根据25组数据， 进行拟合， 计算出A0， A1,,,,,E3,E4  25个系数； 通过上述方程即可计算 出浓度值C， 此 过程在恒湿环境下进行； 其中， Y‑‑表示采集的测定浓度值 T‑‑表示采集的测定温度值 C(Y,T)‑‑表示在测定浓度值Y和 测定温度值T时计算出的精确浓度值； 使高低温箱(1)内置于设定的湿度环境下， 对于计算好的浓度值C， 设定4个湿度值为 10、 35、 55、 80， 在微处理器内部， 将环氧乙烷浓度再次进行四点标定(10， C0)、 (35， C1)、 (55， C2)、 (80， C 3)， 其中， C 0、 C1、 C2、 C 3为通过计算的浓度值， 根据上述 4个点可以计算3个线性 函数， 其中， 根据(10， C 0)和(35， C1)两点计算出第一个线性 函数： H＝a1X+b1； 根据(35， C1)和(5 5， C2)两点计算出第二个线性 函数： H＝a2X+b2； 根据(55， C2)和(80， C 3)两点计算出第三个线性 函数： H＝a3X+b3； 其中， C为通过湿度计算 的浓度值， X为当前湿度值， a1、 b 1、 a2、 b2、 a3、 b3为要计算 的系 数； 每次采集的湿度值X， 根据X在那个区间段 可以获取实际浓度值C＝ax+b； 其中， a,b是a1,b1,a2,b2,a3,b3中的一组； 根据浓度在那个区间段， 使用那个函数， 然后微处理器输出标准的电压值， 此电压值和 浓度值一一对应。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115236125 A 3