一种用于检测空氧混合器氧气浓度的装置
阅读说明：本技术 一种用于检测空氧混合器氧气浓度的装置 (Device for detecting oxygen concentration of air-oxygen mixer ) 是由 林俊龙 卢伟升 陈伟俊 庄卓伟 张旭 于 2021-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及气体浓度检测技术领域,具体涉及一种用于检测空氧混合器氧气浓度的装置,所述的装置包括中央处理器、设备面板和气体回路,所述气体回路连接气源和空氧混合器接头；所述气体回路设置为两路,第一路气体回路与空氧混合器的空气接头相连,第二路气体回路与空氧混合器的氧气接头相连；所述两路气体回路均设置有气体质量流量计；所述的设备面板上设置有氧浓度数显装置；所述的氧浓度数显装置、气体质量流量计与中央处理器电连接；两路气体回路的气体质量流量计将流量数值发送到中央处理器,中央处理器计算出氧气浓度值并将其输出到氧浓度数显装置上。该装置测试时气体流量波动对数值影响不大,且反应速度快,测试效率高。(The invention relates to the technical field of gas concentration detection, in particular to a device for detecting the oxygen concentration of an air-oxygen mixer, which comprises a central processing unit, an equipment panel and a gas loop, wherein the gas loop is connected with a gas source and an air-oxygen mixer joint; the gas loop is divided into two paths, the first path of gas loop is connected with an air joint of the air-oxygen mixer, and the second path of gas loop is connected with an oxygen joint of the air-oxygen mixer; the two gas loops are provided with gas mass flowmeters; the equipment panel is provided with an oxygen concentration digital display device; the oxygen concentration digital display device and the gas mass flowmeter are electrically connected with the central processing unit; the gas mass flow meters of the two gas loops send the flow numerical values to the central processing unit, and the central processing unit calculates the oxygen concentration value and outputs the oxygen concentration value to the oxygen concentration digital display device. When the device is used for testing, the gas flow fluctuation has little influence on the numerical value, the reaction speed is high, and the testing efficiency is high.)
技术领域
本发明涉及气体浓度检测技术领域，具体涉及一种用于检测空氧混合器氧气浓度的装置。
背景技术
现有的空氧混合器氧气浓度检测装置使用的是输入纯氧气和空气进行混合，一般采用带有氧电池的氧浓度测试仪进行浓度测试。然而该测试方法严重依赖氧气，不仅存在使用氧气测试价格成本高；氧电池反应速度慢，且对气体流量大小敏感，测试时气体流量波动对数值影响大，数值稳定慢的问题；且对氧气浓度要求高，氧气的安全防护要求高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中对空氧混合器中氧气浓度测试的不足，提供了一种用于检测空氧混合器氧气浓度的装置，该装置测试时气体流量波动对数值影响不大，且反应速度快，测试效率高。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于检测空氧混合器氧气浓度的装置，所述的装置包括中央处理器、设备面板和气体回路，所述气体回路连接气源和空氧混合器接头；所述气体回路设置为两路，第一路气体回路与空氧混合器的空气接头相连，第二路气体回路与空氧混合器的氧气接头相连；所述两路气体回路均设置有气体质量流量计；所述的中央处理器包括单片机和MAX3232芯片；所述的设备面板上设置有氧浓度数显装置；所述的氧浓度数显装置、气体质量流量计与中央处理器电连接；两路气体回路的气体质量流量计将流量数值发送到MAX3232芯片，MAX3232芯片将其转换成电平信号发送至单片机，单片机将获得的流量数值信号按照计算公式计算出氧气浓度值并将其输出到氧浓度数显装置上，所述的计算公式为：
氧气浓度值％＝(S1*21％/M1+S2*100％/M2)/(S1/M1+S2/M2)，
其中M1为空气摩尔质量、M2为氧气摩尔质量、S1为第一路气体回路中气体质量流量计的流量、S2为第二路气体回路中气体质量流量计的流量。
进一步的，所述的气体回路包括过滤器、控制阀、调压阀、气体质量流量计和接头；所述过滤器与气源连接，所述接头通过管路与空氧混合器接头相连。
优选的，所述的过滤器为AFM20过滤杯。输入的气源经过滤器去除水分和杂质。
优选的，所述的两路气体回路均设置有至少两个控制阀，所述的调压阀设置在两个控制阀之间。
优选的，所述的调压阀连接有数显压力表，所述的数显压力表设置在设备面板上。
优选的，所述气体回路在过滤器后方还设置有压力表，所述的压力表设置在设备面板上。
更进一步的，所述的气源为空气气源，空气气源流经过滤器、压力表后，分成两路气体回路：第一路气体回路经过第一控制阀、调压阀、第二控制阀和气体质量流量计一，通过接头用管路与空氧混合器的空气接头相连；第二路气体回路经过第四控制阀、调压阀、第五控制阀和气体质量流量计二，通过接头用管路与空氧混合器的氧气接头相连。
该方案用空气气源代替纯氧气气源检测空氧混合器的氧气浓度，当压缩的空气气源进入装置后，分成两路，接至检测装置外连接空氧混合器；中央处理器通过对两路气体的流量进行读取，通过两气体比例值换算成对应的相应氧浓度值。
更进一步的，所述的第一路气体回路的气源为空气气源，空气气源流经过滤器、压力表后，经过第一控制阀、调压阀、第二控制阀和气体质量流量计一，通过接头用管路与空氧混合器的空气接头相连；第二路气体回路的气源为氧气气源，氧气气源流经过滤器、压力表后，经过第三控制阀、第四控制阀、调压阀、第五控制阀和气体质量流量计二，通过接头用管路与空氧混合器的氧气接头相连。
优选的，所述的控制阀为手转阀；所述的第四控制阀为三位四通手转阀，其他控制阀为二位四通手转阀。
优选的，所述的氧浓度数显装置为四位共阳数码管。
有益效果：
1.本发明结构精巧，设计合理，使用寿命长。
2.本装置集成了两种测试方法：一为用空气测试空氧混合器，使用空气代替纯氧气作为输入气体，测试空氧混合器的氧气浓度值，具有低成本，无需纯氧气参与，灵敏度高，精度高等特点，应用于空气氧气混合器的测试，旨在降低测试成本，提高测试效率。二为用纯氧气和空气测试空氧混合器；可以快速完成对空氧混合器中氧气浓度的校量工作，使用方便安全，操作简单，检验精准。
附图说明
图1为本发明检测空氧混合器氧气浓度的装置的结构示意图；
图2为本发明中单片机的电路图；
图3为本发明中MAX3232芯片的电路图；
图4为本发明中电源模块(+5V)的电路图；
图5为本发明中电源模块(-5V)的电路图；
图6为本发明中气体质量流量计的电路图；其中J2为气体质量流量计一，J3为气体质量流量计二；
图7为本发明中位选择模块的电路图；
图8为本发明中数码管显示模块(即氧浓度数显装置)的电路图；
图9为本发明中第一路气体回路的压力信号处理模块的电路图；
图10为本发明中第二路气体回路的压力信号处理模块的电路图；
附图标记说明：1、第一控制阀；2、第二控制阀；3、第三控制阀；4、第四控制阀；5、第五控制阀；6、气体质量流量计一；7、气体质量流量计二。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例和附图仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1所示的一种用于检测空氧混合器氧气浓度的装置，所述的装置包括中央处理器、设备面板和气体回路，所述气体回路连接气源和空氧混合器接头；所述气体回路设置为两路，第一路气体回路与空氧混合器的空气接头相连，第二路气体回路与空氧混合器的氧气接头相连；所述两路气体回路均设置有气体质量流量计；所述的中央处理器包括单片机和MAX3232芯片；所述的设备面板上设置有氧浓度数显装置；所述的氧浓度数显装置、气体质量流量计与中央处理器电连接；两路气体回路的气体质量流量计将流量数值发送到MAX3232芯片， MAX3232芯片将其转换成电平信号发送至单片机，单片机将获得的流量数值信号按照计算公式计算出氧气浓度值并将其输出到氧浓度数显装置上，所述的计算公式为：
氧气浓度值％＝(S1*21％/M1+S2*100％/M2)/(S1/M1+S2/M2)，
其中M1为空气摩尔质量、M2为氧气摩尔质量、S1为第一路气体回路中气体质量流量计的流量、S2为第二路气体回路中气体质量流量计的流量。
进一步的，所述的气体回路设置有过滤器、控制阀、调压阀、气体质量流量计和接头；所述过滤器与气源连接，所述接头通过管路与空氧混合器接头相连。
优选的，所述的过滤器为AFM20过滤杯。输入的气源经过滤器去除水分和杂质。
优选的，所述的两路气体回路均设置有至少两个控制阀，所述的调压阀设置在两个控制阀之间。
优选的，所述的调压阀连接有数显压力表，所述的数显压力表设置在设备面板上。
优选的，所述气体回路在过滤器后方还设置有压力表，所述的压力表设置在设备面板上。
更进一步的，所述的气源为空气气源，空气气源流经过滤器、压力表后，分成两路气体回路：第一路气体回路经过第一控制阀1、调压阀、第二控制阀2和气体质量流量计一6，通过接头用管路与空氧混合器的空气接头相连；第二路气体回路经过第四控制阀4、调压阀、第五控制阀5和气体质量流量计二7，通过接头用管路与空氧混合器的氧气接头相连。
更进一步的，所述的第一路气体回路的气源为空气气源，空气气源流经过滤器、压力表后，经过第一控制阀1、调压阀、第二控制阀2和气体质量流量计一 6，通过接头用管路与空氧混合器的空气接头相连；第二路气体回路的气源为氧气气源，氧气气源流经过滤器、压力表后，经过第三控制阀3、第四控制阀4、调压阀、第五控制阀5和气体质量流量计二7，通过接头用管路与空氧混合器的氧气接头相连。
优选的，所述的控制阀为手转阀；所述的第四控制阀为三位四通手转阀，其他控制阀为二位四通手转阀。
如图2所示，为了单片机U8正常精准工作，单片机U8第8脚与晶振Y1 和电容C19连接，电容C19另一端接电源地；单片机第9脚与晶振Y1另一端和电容C21进行连接，电容C21另一端接电源地；单片机第11脚与电容C22，电源基准芯片U11的第2脚相连，电源基准芯片U11第1脚接+5V直流电源，电源基准芯片U11第3脚接电源地，电容C23分别接于直流电源+5V和电源地两端；单片机第12脚与电感L3、电容E5和C28相连，电容E5和C28另一端接电源地，电感L3直流电源+5V；单片机第14脚接电容C30至直流电源+5V，电容C30另一端接电源地。
如图2-8所示的单片机其他引脚分别连接有MAX3232芯片、位选择模块、数码管显示模块、压力信号处理模块、电源模块；电源模块为中央处理器提供所需的电源；位选择模块控制点亮数码管位刷新，不同IO口进行数码更新；数码管显示模块为四位共阳数码管，显示单片机计算后的氧浓度数值；压力信号处理模块为压力传感器恒流供电和压力信号放大。
纯氧气和空气测试空氧混合器测试原理：
输入的空气气源经过滤器去除水分和杂质，压力表显示空气气源压力值，经第一控制阀1切换至下一级回路，空气回路经调压阀进行调压后，由第二控制阀 2切换至下一级回路，经气体质量流量计一6引出到被测空氧混合器的空气进气口。
输入的氧气经过滤器去除水分和杂质，压力表显示气源压力值，经第三控制阀3和第四控制阀4切换至下一级回路，氧气回路经调压阀进行调压后，由第五控制阀5切换至下一级回路，经气体质量流量计二7引出到被测空氧混合器的氧气进气口。测试时将空气输出管路和氧气输出管路分别接到被测空氧混合器上，调节空氧混合器的氧浓度值，可从设备面板上快速读取对应的氧浓度值，并通过外置氧浓度测试仪进行氧浓度值校准。
空气测试空氧混合器测试原理：
将第三控制阀3关闭，第一控制阀1、第四控制阀4和第五控制阀5打开，空气流经两个气体质量流量计后，输出到装置外。测试时将气体回路的空气输出管路和氧气输出管路分别对应接到被测空氧混合器上，调节空氧混合器的氧浓度值，可从本发明装置的设备面板上读取到对应的氧浓度值，快速校对空氧混合器的氧浓度值。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
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