徳源空气仪

大家都知道我不是学化学的，化学我基本也不懂。我现在在一个做生物实验的实验室室做事。最近在操作配制800PPM浓度CO2的空气。根据现实情况，有这样几个特点和要求：（1）生物实验室对量的要求不严格，配气的误差允许上下波动几十个PPM（最好别超过50ppm）。（2）希望能做到两路气源的稳定输出和混合，一旦调好后能长时间保持稳定，不用或者几乎不用人去再调什么了。（3）经费有限，尽量节约。最近我是这样弄的，空气气源来自空压机，CO2来自气瓶。空压机和气瓶的瓶口安装一个减压阀，两边气压调成相同，通过转子流量计，调节流量（相差太悬殊了，空气10l/min，二氧化碳6ml/min），在缓冲瓶里面混合，然后走个旁路出来，用LI-CO检测器检测配出来的气体的CO2浓度。结果是惨不忍睹的（见附件）波动太大了，这个波动可能来自两方面（1）空压机打气的时候，空压机的储气罐里出来的空气流量会增大，因为里面含有少量的背景CO2（碱不能完全除掉），会让配出来的气体CO2上升，储气结束后开始放气，CO2浓度就下来了（见图）。（2）怀疑是压力还是不稳定。后来经过打听了解，有人建议采取两个方案第一招，在气路加装气体稳压阀和稳流阀，最后通过皂膜流量计调节流量。这里我的问题是（1）这个方法对空压机的气源不知道有没有效果，因为我感觉空压机老是打气放气，压力波动还是有一些，不知道稳压阀能不能给稳住，（2）还有就是我空气这路的流量比较大，皂膜流量测不了，不知道用其他那种流量计去测第二招，使用气体质量流量控制器问题是，不知道是否也要安装稳压阀请各位高人赐教，提出宝贵意见，或者更好的办法，或者更好的改进。多谢大家了。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/04/201204240033_362957_1391279_3.jpg

11月27日，早晨冒着严寒来到了实验室，东北的天好冷呀，零下5度拉。来不及在办公室暖和缓和，就换好工作服，来到交接班室。首先查看昨天晚上的分析数据、台帐，设备巡检记录，分析数据和设备运行都正常。我不放心，平时养成的习惯要求我对各岗位的的设备运行和环境卫生进行巡检，当我来到色谱仪时，发现了一台正在运行的气相色谱（那天没有分析任务）和空气、氮气发生源压力不正常，我立即叫当班的人员过来，问她是怎么回事？她说刚才还好着呢。也是，空气和氮气的压力还维持在0.3MPa，压力下降不多。我叫她立即停机，同时启用了备用系统。 等忙完了每天程序性的工作后，我把徒弟叫来，向他描述了出现的异常情况，让他分析一下原因。他想了一下说，肯定是自动空气源出问题拉！他还真不错，跟我想的是一样的，应该是空气源出问题拉。因为氮气的气源也来自自动空气源，现在空气源的压力降到0.3MPa拉，所以氮气的压力也一定跟着降到0.3MPa。根据我们的判断，我们决定对自动空气源进行处理。 首先将空气源后面的出口使用封头堵上，然后重新开启自动空气源，果然是它的问题，表现出来的现象是电源开关指示灯是亮的表明正常，但是自动空气源没有任何声音，表明是压缩机没有启动。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112011017_334522_1625930_3.jpg根据以往的经验我判断，自动空气源的电源部分和压缩机主机没有问题，可能是压力控制系统共出问题拉，使电源控制系统一直处于停运状态！明确地说应该是启动压缩机前面的行程开关出现问题拉，使空气源一直处于停运状态。由于原来该自动空气源出现过这样的问题（2006年购买的），所以就准备好了几个这样的行程开关。见图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112011027_334536_1625930_3.jpg将该配件的名称放大后的图如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112011029_334538_1625930_3.jpg关于行程开关的工作原理其实比较简单，只要利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动。在自动空气源中，这个行程开关就是用来控制压缩机的启动或停止的。当仪器刚启动时，由于压力小于某一设定压力（一般是0.4MPa），其电路是连接状态，随着压缩机的工作，压力越来越高，当到达0.4MPa以后，起行程开关在压力作用下，弹簧发生变形，最后使电路断开。具体工作原理见下图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112011306_334573_1625930_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112011306_334574_1625930_3.jpg 行程开关的原理讲得比较多，下面就开始拆机更换！打开机箱，就看见了这样的场面：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112011311_334575_1625930_3.jpg出现问题的地方就是在这里：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112011312_334577_1625930_3.jpg使用工具将它拆下来，然后换上新的一个行程开关！呵呵，非常简单的拆卸。很快一切都OK。试机的时候到拉，我和我徒弟非常期待。接上插头，打开电源开关。哈哈，随着啪的一身清脆的响声之后，压缩机就嗡嗡的开始工作拉。过了一会，我发现仪器的压力要超过0.4MPa。我立即停机，并通过后面的空气出口排了一些压力，再使用压力调节旋扭将压力调整到0.4MPa。再开机，那自动空气源将压力稳稳的控制在0.4MPa，再过了2分钟左右，又听见啪的一声，空气压缩机自动停了下来！上图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112011329_334587_1625930_3.jpg经过简单的备件更换，它又重新工作拉！（上述整机图片上的型号和厂家我都进行了遮当。） 对于这次维修过程，由于原来积累了一些经验，所以处理起来比较顺手。同时提醒自己以后在工作还是要强调对仪器设备的巡检工作！如果巡检不及时或者不仔细，很长时间都没有发现自动空气源的故障的话，那空气的压力会逐渐降低到零，这样的话氮气发生器在无空气来源的情况下会发生什么后果不得而知，同时对运行着的气相色谱仪和色谱柱也会造成伤害。好拉！这次维修工作已经结束拉！剩下的工作是做好这次维修工作的记录，并作好备忘录，计划在下个月再采购几个行程控制开关，以备后用。 2011年12月1日

大家都知道我不是学化学的，化学我基本也不懂。我现在在一个做生物实验的实验室室做事。最近在操作配制800PPM浓度CO2的空气。根据现实情况，有这样几个特点和要求：（1）生物实验室对量的要求不严格，配气的误差允许上下波动几十个PPM（最好别超过50ppm）。（2）希望能做到两路气源的稳定输出和混合，一旦调好后能长时间保持稳定，不用或者几乎不用人去再调什么了。（3）经费有限，尽量节约。最近我是这样弄的，空气气源来自空压机，CO2来自气瓶。空压机和气瓶的瓶口安装一个减压阀，两边气压调成相同，通过转子流量计，调节流量（相差太悬殊了，空气10l/min，二氧化碳6ml/min），在缓冲瓶里面混合，然后走个旁路出来，用LI-CO检测器检测配出来的气体的CO2浓度。结果是惨不忍睹的（见附件）波动太大了，这个波动可能来自两方面（1）空压机打气的时候，空压机的储气罐里出来的空气流量会增大，因为里面含有少量的背景CO2（碱不能完全除掉），会让配出来的气体CO2上升，储气结束后开始放气，CO2浓度就下来了（见图）。（2）怀疑是压力还是不稳定。后来经过打听了解，有人建议采取两个方案第一招，在气路加装气体稳压阀和稳流阀，最后通过皂膜流量计调节流量。这里我的问题是（1）这个方法对空压机的气源不知道有没有效果，因为我感觉空压机老是打气放气，压力波动还是有一些，不知道稳压阀能不能给稳住，（2）还有就是我空气这路的流量比较大，皂膜流量测不了，不知道用其他那种流量计去测第二招，使用气体质量流量控制器问题是，不知道是否也要安装稳压阀请各位高人赐教，提出宝贵意见，或者更好的办法，或者更好的改进。多谢大家了。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/04/201204240034_362958_1391279_3.jpg

清华大学一学生发明一个“空气盒子”。如普通家用路由器一般大小，可以轻松放置在窗台或者汽车的驾驶台上。盒子顶部面板上是一排指示灯，底座则密集分布着一个个直径约2毫米的小孔，空气通过小孔中进入盒子，然后被传感器捕获，经过微芯片运算出当前的空气质量，然后通过那一排指示灯来显示。整体成本只有300元——————————————————————————http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/11/201311220825_478718_1611705_3.png进入秋冬季节，雾霾时常笼罩京城上空。伴随雾霾的往往是浓度居高不下的污染物PM2.5。在北京1.6万平方公里的大地上，分布着35个官方空气质量监测点。可是，如果您自己手上就有一个小匣子，能够随时反映身边的空气质量，指导自己的户外活动，是不是更方便？ 作为校内的“创客”，清华大学美术学院研究生李寅和同学就设计出了一个“空气盒子”，能够随时监测身边的空气质量，并在盒子和自己的手机APP软件上即时显示。近日，这个“空气盒子”在北京国际设计周的主展上正式亮相，李寅团队获得了15万元的天使投资，首批量产品也将在近期出厂。实验缘起：直面北京空气污染“创客”是近年来日渐流行的一个词，源于英文“Maker”，是指努力把各种创意转变为现实的人。许多具有高度社会价值或是巨大经济价值的产品，如低价的3D打印机，都出自创客之手。李寅和他的同学就是清华校内的一群“创客”。这些来自工业设计、电子工程、软件工程等不同专业的学生凑在一起，总能迸发出一些创意的“火花”。 李寅说，“空气盒子”的创意来源于今年5月份的一次项目“头脑风暴”。刚刚读研究生一年级的他遇到了一群志趣相投的同学，他们一起参加了一个创客活动。围坐在一起讨论做什么项目时，李寅想到了北京的雾霾，“空气污染谁都无法避免，但全北京只有35个PM2.5监测点，从服务市民的角度来说我认为密度无法满足市民需要。一个家用的空气质量监测盒子，对于个人生活出行会更有针对性。”李寅说，当时自己就是这样一个想法：做“创客”，就从直面北京空气质量开始吧。 实验之路：跨界合作攻克难关 和伙伴们确定了创意之后，他们很快启动了设计和实验。不做不知道，尝试了才发现难度不小，“我们完全没有硬件产品的开发经验。”李寅说，他是学设计的，从美学的角度出发就把“空气盒子”设计成立柱结构。但是跟电子系的同学一交流后发现实现难度太大：立柱形结构意味着里面的电路集成板得做成一块块立体叠加，传感器、电路运行不稳定风险和制造成本都会明显增加。 除了外形，选择什么样的材料也是这些“创客”面临的一大难题，既要保持高强度，还要轻便，更重要的是该种材料做成的盒子必须能镂出许多通风口以保证足够的空气进入盒内，这样才利于监测。此外，粒径小于等于2.5微米的细颗粒物，如何能被传感器准确捕捉到，也是横亘在李寅他们面前的一大难题。 尽管团队成员有工业设计、电子工程、软件工程等不同的专业背景，李寅团队还是深感知识远远不够用，他们四处请教其他专业的同学，“用什么样的传感器更合适，我们就请教了学校环境学院的同学，他们给我们提供了很好的建议。”李寅说，最终他们确定测量空气质量的方式为，基于光线在气溶胶中产生散射的原理，使用激光对气体进行照射，进而根据散射光线强度计算空气中微粒数量，“虽然精度无法和国家空气质量监测机构使用的微震荡天平法相比，但已经足够满足市民日常使用需要了。 整个暑假，李寅和同伴们就泡在了实验室里。在清华大学美术学院教学楼五层的一间实验室，架着双显示器的电脑桌后是一个约2米长的沙发。李寅说，有时做实验、讨论方案太晚了，就直接在沙发上“凑合”一晚，第二天醒来继续实验。暑假结束，第一代原型机终于诞生。 实验效果：APP显示空气质量 在李寅的实验室里，记者见到了“空气盒子”的样品模型。白色的盒子，如普通家用路由器一般大小，可以轻松放置在窗台或者汽车的驾驶台上。盒子顶部面板上是一排指示灯，底座则密集分布着一个个直径约2毫米的小孔，“空气就是从那些小孔中进入，然后被传感器捕获，经过微芯片运算出当前的空气质量，然后通过那一排指示灯来显示。” 李寅说，根据最新发布的《环境空气质量标准》，空气质量指数AQI分为六级，用六种颜色表示。因此“空气盒子”上的指示灯也是按照AQI的区间范围给出，用绿、黄、橙、红、紫、褐分别代表空气质量优、良、轻度污染、中度污染、重度污染和严重污染。 看空气质量，不仅可以通过“盒子”上的指示灯，还可以通过自己的手机。李寅说他们给“空气盒子”装了蓝牙传输装置，空气质量数据在手机上安装的APP软件上就能看到，“机器本身可以存储一年左右的数据，我们还通过无线网络建立了云存储，数据可存储20年左右，只要上网就能看到。”李寅说，20年后再回头看现在的数据，应该就能看到北京空气质量的巨大改善了。 未来计划：二代产品小巧便宜 李寅告诉记者，首批500个“空气盒子”本周就会完成生产出厂。它们运到北京后将被分发到包括大学生、环保热心人士和公益组织那里试用，以便团队获得最真实的用户体验反馈。之后它们还会对产品进行进一步改进，“事实上，我们已经启动了第二代产品的研发，造型上会更强调小型化与便携性，体积应该会缩小一半。” 开发“空气盒子”，李寅团队获得了15万元的天使投资。李寅说，未来“空气盒子”肯定是要走向市场的，但价格不会太贵，“第一代产品成本就被控制在300元以内，以后还会更便宜，普通家庭完全能够承受。”他坦言，“空气盒子”的监测精度一定不是最高的，但足以给用户一个对空气质量的直观了解，“看到灯变红、变褐色了，您选择减少户外停留，选择戴口罩，选择绿色出行，这就足够了。” 最近清华大学启动驻校“创客”项目，每学期都有两名来自国际国内的顶级“创客”进驻学校，以指导员或共同创作者的身份参与创意产品项目，学校包括基础工业训练中心在内的设施也将向李寅这样的“创客”开放。“新闻专业的同学加入渠道宣传，法学院同学来做知识产权保护，立体化大学生实验室的‘春天’要到了这种检测器能检测什么样的空气污染物？盒子内部能够应用到那些技术？欢迎大家讨论