CN114113293A - 光离子化检测器主动灵敏度补偿方法、检测器及探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光离子化检测器主动灵敏度补偿方法、检测器及探测器，所述方法包括以下步骤：实时监测光离子化参考气室的温度和湿度，判断是否满足气体检测的温度和湿度条件；若是，则获取参考收集电极响应的电流值IR_p0；判断所述电流值IR_p0是否在设定的电流范围内，若是，则获取主路收集电极响应的电流值IM，将所述电流值IM与所述电流值IR_p0的差值ΔI作为待测气体的响应电流；否则，通过动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，并判断主动灵敏度补偿是否有效。本发明对高压点灯电压和低压维持电压进行动态调整，达到主动灵敏度补偿的目的，降低器件老化等对光离子化气体检测系统的影响。

Description

光离子化检测器主动灵敏度补偿方法、检测器及探测器

技术领域

本发明涉及光离子化探测器技术领域，具体的说，涉及了一种光离子化检测器主动灵敏度补偿方法、检测器及探测器。

背景技术

光离子化检测技术作为一种精确而有效的VOCs检测手段，获得越来越广泛的应用。PID(Photo Ionization Detector)光离子化探测器的基本原理为：利用惰性气体真空放电现象所产生的紫外线，当电离电位小于或等于紫外光能量的气体分子吸收一个光子后，发生电离，生成带正电的离子和电子。在电离室中，离子和电子在外加电场的作用下，向金属电极快速移动，在两个电极之间产生微弱电流信号，通过微弱信号放大电路将电流信号放大后检测得到有机物的浓度。

光离子化检测技术虽然具有安全性、实时性等特点，但是，当待测气体中含有水汽或者外界环境温度变化时，都会影响光离子化探测器的灵敏度；除此之外，PID灯具有一定的寿命，在保持PID灯点灯电压一定的条件下，随着光离子化探测器运行时间的加长，PID灯的灵敏度也会有所衰减，进而影响光离子化探测器的灵敏度和检测精度。

针对光离子化探测器灵敏度随时间逐步衰减的问题，目前，市场上采用的方法一般是在实验室内对光离子化探测器响应电流与标准气体之间进行浓度曲线标定，属于被动式补偿。由于光离子化探测器灵敏度是一个逐步衰减的过程，需要做光离子化探测器整个寿命周期的多条浓度标定曲线，才能很好地进行灵敏度补偿，浓度标定曲线花费时间长、人力成本大，需大内存的处理器，且当外界环境和标定时的环境稍微有所改变时，预存的浓度曲线就不能精准地进行灵敏度补偿。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种光离子化检测器主动灵敏度补偿方法、检测器及探测器。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明第一方面提供一种光离子化检测器主动灵敏度补偿方法，所述主动灵敏度补偿方法包括以下步骤：

实时监测光离子化参考气室的温度和湿度，判断是否满足气体检测的温度和湿度条件；

若是，则获取参考收集电极响应的电流值IR_p0；

将所述电流值IR_p0与设定的电流范围进行比对，判断所述电流值IR_p0是否在设定的电流范围内；

若是，则获取主路收集电极响应的电流值IM，将所述电流值IM与所述电流值IR_p0的差值ΔI作为待测气体的响应电流；

否则，通过动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，并判断主动灵敏度补偿是否有效；

若主动灵敏度补偿有效，则获取主路收集电极响应的电流值IM，并将所述电流值IM与主动灵敏度补偿后的参考收集电极响应的电流值IR’_p0的差值ΔI’作为待测气体的响应电流。

本发明第二方面提供一种主动灵敏度补偿光离子化检测器，所述主动灵敏度补偿光离子化检测器包括光离子化主路气室、光离子化参考气室、主路收集电极片、参考收集电极片、极化电极片和微控制器，所述主路收集电极片位于所述光离子化主路气室内，所述参考收集电极片位于所述光离子化参考气室内；

所述微控制器分别连接所述主路收集电极片、所述参考收集电极片和所述极化电极片，以获取主路收集电极响应的电流值IR_p0和参考收集电极响应的电流值IM；

所述微控制器还执行上述的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的步骤。

本发明第三方面提供一种主动灵敏度补偿光离子化探测器，它包括主控制器、空气过滤器、气路通断控制组件、VOC过滤罐、气路切换控制组件Ⅰ、气路连接件Ⅰ、光离子化检测器、气路连接件Ⅱ和采样泵，所述光离子化检测器包括光离子化主路气室和光离子化参考气室；

所述空气过滤器的进气口作为样品进样口；

所述空气过滤器的一个出气口与所述气路通断控制组件的进气口密封连通，所述气路通断控制组件的出气口与所述气路连接件Ⅰ的第一进气口密封连通，所述气路连接件Ⅰ的出气口与所述光离子化主路气室的进气口密封连通，以将包含待测气体的空气输送至所述光离子化检测器的光离子化主路气室中；

所述空气过滤器的另一个出气口与所述VOC过滤罐的进气口密封连通；所述VOC过滤罐的出气口与所述气路切换控制组件Ⅰ的第一进气口密封连通，所述气路切换控制组件Ⅰ的第一出气口与所述气路连接件Ⅰ的第二进气口密封连通，所述气路切换控制组件Ⅰ的第二出气口与所述光离子化参考气室的进气口密封连通，以将不包含待测气体的空气输送至所述光离子化检测器的光离子化参考气室中；

所述光离子化主路气室的出气口与所述气路连接件Ⅱ的第一进气口密封连通，所述光离子化参考气室的出气口与所述气路连接件Ⅱ的第二进气口密封连通，所述气路连接件Ⅱ的出气口与所述采样泵的进气口密封连通，所述采样泵的出气口作为样品出样口；

所述主控制器分别连接所述气路通断控制组件、所述气路切换控制组件Ⅰ和所述光离子化检测器，并执行上述的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的步骤。

本发明第四方面提供一种光离子化检测器主动灵敏度补偿方法，包括以下步骤：

每个光离子化检测周期均包括校准时间段和检测时间段；

进入校准时间段，获取校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0，将所述电流值I_p0与设定的电流范围进行比对，判断所述电流值I_p0是否在设定的电流范围内；

若是，则进入检测时间段内，获取检测时间段内收集电极响应的电流值IC，将所述电流值IC与所述电流值I_p0的差值ΔI作为待测气体的响应电流；

否则，通过动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，并判断主动灵敏度补偿是否有效；

若主动灵敏度补偿有效，则进入检测时间段内，获取检测时间段内收集电极响应的电流值IC，并将所述电流值IC与主动灵敏度补偿后的收集电极响应的电流值I’_p0的差值ΔI’作为待测气体的响应电流。

本发明第五方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有光离子化检测器主动灵敏度补偿程序，所述光离子化检测器主动灵敏度补偿程序被所述处理器执行时实现如上述的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法（双气室）的步骤。

本发明第六方面提供另一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有光离子化检测器主动灵敏度补偿程序，所述光离子化检测器主动灵敏度补偿程序被所述处理器执行时实现如上述的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法（单气室）的步骤。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说：

1）本发明提出一种用于双气室的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法，不同于被动灵敏度补偿法，本发明在气体浓度检测过程中，根据实时获得的参考收集电极的电流值，对高压点灯电压或者低压维持电压进行动态调整，从而使得参考收集电极的电流值处于设定的PID检测电流上限和PID检测电流下限之间，达到主动灵敏度补偿的目的，降低器件老化等因素对光离子化气体检测灵敏度的影响；

2）本发明还提出一种单灯-三电极结构的光离子化检测器，该光离子化检测器设置有光离子化主路气室和光离子化参考气室，仅经过空气过滤器的样品气体进入光离子化主路气室，依次经过空气过滤器和VOC过滤罐的样品气体进入光离子化参考气室；

在进行待测气体浓度检测时，光离子化主路气室里的主路收集电极片以及光离子化参考气室里的参考收集电极片均有电流；将主路收集电极响应的电流值与参考收集电极响应的电流值做差，从而消除水汽对光离子化气体检测灵敏度的影响；

3）本发明提出一种用于单气室的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法，通过分时复用的方式，使得不包含待测气体的空气在校准时间段内，进入电离室内，根据校准时间段内实时获得的收集电极的电流值，对高压点灯电压或者低压维持电压进行动态调整，从而使得校准时间段内收集电极响应的电流值处于设定的PID检测电流上限和PID检测电流下限之间，达到主动灵敏度补偿的目的；

另外，还通过检测时间段内收集电极响应的电流值与校准时间段内收集电极响应的电流值做差，从而消除水汽对光离子化气体检测灵敏度的影响；

4）本发明还对光离子化主路气室和光离子化参考气室进行恒温处理，且一般高于外界环境，使采样泵的采集流量不因温度变化而波动；使探测器免除进行浓度与温度之间的标定曲线；通过加热的方式进一步减少进入到电离室的待测气体含有水汽的含量，进而使设备能够在温湿度更加恶劣的环境下工作，缩短产品开发周期，减少人力成本和材料成本。

附图说明

图1是实施例1中的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的流程图；

图2是本发明的动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压的流程图；

图3是实施例4中的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法（单气室分时复用）的流程图；

图4是本发明的主动灵敏度补偿光离子化探测器（双气室）的结构示意图；

图5是本发明的光离子化检测器（双气室）的结构示意图；

图6（a）是光离子化检测器（双气室）的收集电极片的结构示意图；

图6（b）是光离子化检测器（双气室）的极化电极片的结构示意图；

图6（c）是光离子化检测器（双气室）的电极底板的结构示意图；

图7是主动灵敏度补偿光离子化探测器（单气室）的结构示意图；

图中：1.空气过滤器；2.气路通断控制组件；3.VOC过滤罐；4.气路切换控制组件Ⅰ；5.气路连接件Ⅰ；6.光离子化检测器；61.光离子化主路气室；62.光离子化参考气室；63.主路收集电极片；64.参考收集电极片；65.极化电极片；66.电极底板；67.PID灯；68.主路气室进气口；69.参考气室进气口；7.气路连接件Ⅱ；8.采样泵；9.单气室光离子化检测器；10.气路切换控制组件Ⅱ；11.加热块；12.保温盒。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

附图1示出了一种光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的流程图，所述光离子化检测器主动灵敏度补偿方法包括以下步骤：

实时监测光离子化参考气室的温度和湿度，判断是否满足气体检测的温度和湿度条件；

若是，则获取参考收集电极响应的电流值IR_p0；

将所述电流值IR_p0与设定的电流范围进行比对，判断所述电流值IR_p0是否在设定的电流范围内；

若所述电流值IR_p0在设定的电流范围内，则获取主路收集电极响应的电流值IM，将所述电流值IM与所述电流值IR_p0的差值ΔI作为待测气体的响应电流；

否则，通过动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，并判断主动灵敏度补偿是否有效；

若主动灵敏度补偿有效，则获取主路收集电极响应的电流值IM，并将所述电流值IM与主动灵敏度补偿后的参考收集电极响应的电流值IR’_p0的差值ΔI’作为待测气体的响应电流。

可以理解，若参考收集电极响应的电流值IR_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则说明无需对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，此时，保证高压点灯电压V_I0和低压维持电压V_k0不变。

需要说明的是，若主动灵敏度补偿后的参考收集电极响应的电流值，在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；否则，判定主动灵敏度补偿无效。

具体的，PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd属于经验值，在出厂之前设定。

如附图2所示，通过动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，并判断主动灵敏度补偿是否有效时，执行以下步骤：

设置第一步进为S1，第二步进为S2，第三步进为S3；

若参考收集电极响应的电流值IR_p0＞设定的PID检测电流上限I_pu，则：

以设定的第一步进S1逐步调整PID灯的当前低压维持电压，逐步减少当前PID灯的当前低压维持电压；调整后的低压维持电压=当前低压维持电压－步数N1×第一步进S1；

若调整后的低压维持电压大于等于低压维持电压下限值V_kd，且再次获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的当前低压维持电压调整至小于低压维持电压下限值V_kd后，获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0还大于设定的PID检测电流上限I_pu，则判定主动灵敏度补偿无效，提示设备故障；

若设定的PID基础检测电流I_p＜参考收集电极响应的电流值IR_p0＜设定的PID检测电流下限I_pd，则：

以设定的第二步进S2逐步调整PID灯的当前低压维持电压，调整后的低压维持电压=当前低压维持电压＋步数N2×第二步进S2；

若调整后的低压维持电压小于等于设定的低压维持电压上限值V_ku，且再次获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的当前低压维持电压调整至大于设定的低压维持电压上限值V_ku后，获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0还小于设定的PID检测电流下限I_pd，则判定主动灵敏度补偿无效，提示清洁PID灯；

若参考收集电极响应的电流值IR_p0≤设定的PID基础检测电流I_p，则：

以设定的第三步进S3逐步调整PID灯的当前高压点灯电压，调整后的高压点灯电压=当前高压点灯电压＋步数N3×第三步进S3；

若调整后的高压点灯电压小于等于高压点灯电压上限值V_lu，且再次获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的高压点灯电压调整至大于设定的高压点灯电压上限值V_lu后，获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0还小于等于设定的PID基础检测电流I_p，则判定主动灵敏度补偿无效，提示PID灯已坏。

可以理解，设备故障可能由PID灯外其他部分故障引起，例如供电异常等；PID灯已坏指的是光离子化探测器使用时间长，器件老化导致的故障。

需要说明的是，以设定的第一步进S1逐步调整PID灯的当前低压维持电压的过程中，每次调整后，会判断调整后的低压维持电压是否大于等于低压维持电压下限值V_kd，若是，则加载调整后的PID灯低压维持电压，再次获取参考收集电极响应的电流值IR’_p0, 并判断电流值IR’_p0是否在设定的电流范围内，若是则获取主路收集电极响应的电流值IM，并将所述电流值IM与主动灵敏度补偿后的参考收集电极响应的电流值IR’_p0的差值ΔI’作为待测气体的响应电流；若电流值IR’_p0不在设定的电流范围内，则以设定的第一步进S1进行下一步调整；直至，主动灵敏度补偿后的参考收集电极响应的电流值IR’_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，或者低压维持电压已经不在低压维持电压下限值V_kd与低压维持电压上限值V_ku之间。

以设定的第二步进S2逐步调整PID灯的当前低压维持电压的过程，以及以设定的第三步进S3逐步调整PID灯的当前高压点灯电压的过程，在此不再详述。

具体的，为了兼顾主动灵敏度补偿的效率和精确度，所述第三步进S3一般大于第一步进S1和第二步进S2；第一步进S1和第二步进S2可以相等，也可以不相等，也可以实时调整。

可以理解，在动态调整高压点灯电压的过程中，若调整后的高压点灯电压≤高压点灯电压上限值V_lu，则加载调整后的高压点灯电压，重新进行点灯操作后，再次获取参考收集电极响应的电流值IR’_p0, 并判断电流值IR’_p0是否在设定的电流范围内。

PID灯的点灯电压和保持电压直接影响电离待测气体产生的电流大小，即影响PID检测器的灵敏度和检测精度；因此，本发明在光离子化检测器需要主动灵敏度补偿时，通过实时、动态地调整PID灯的点灯电压和保持电压，使得PID检测器保持零点恒定，进而保证PID灯的灵敏度。

需要说明的是，本发明以参考收集电极的电流值IR_p0与设定的电流范围的匹配结果为触发条件，若电流值IR_p0与设定的电流范围匹配，则无需进行主动灵敏度补偿，以主路收集电极响应的电流值IM减去电流值IR_p0，得到待测气体的响应电流；若电流值IR_p0与设定的电流范围不匹配，则通过调整高压点灯电压或者低压维持电压来进行主动灵敏度补偿，因此，本发明无需依赖预先标定的多条浓度标定曲线；即使外界环境或者标定时的环境稍微有所改变，也可现场、实时、动态、精确地进行主动灵敏度补偿，能够大大提高了泵吸式光离子化探测器的检测精度和使用寿命。

实施例2

如附图5、附图6（a）至图6（c）所示，本实施例给出了一种主动灵敏度补偿光离子化检测器的具体实施方式：

所述光离子化检测器包括PID灯67、光离子化主路气室61、光离子化参考气室62、主路收集电极片63、参考收集电极片64、极化电极片65和微控制器，所述主路收集电极片63位于所述光离子化主路气室61内，所述参考收集电极片64位于所述光离子化参考气室62内，所述极化电极片65的一部分位于所述光离子化主路气室61内，所述极化电极片65的另一部分位于所述光离子化参考气室62内；

所述微控制器分别连接所述主路收集电极片63、所述参考收集电极片64和所述极化电极片65，以获取主路收集电极响应的电流值IR_p0和参考收集电极响应的电流值IM；

所述微控制器还执行实施例1中的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的步骤。

可以理解，该单灯-三电极结构的光离子化检测器设置有光离子化主路气室61和光离子化参考气室62，两个气室可以共用一个PID灯67，该PID灯67发射的紫外线能够照射到光离子化主路气室61和光离子化参考气室62中；两个气室也可以分别设置一个PID灯，此时，两个气室内的PID灯的电压调整保持一致。

需要说明的是，所述光离子化检测器6的光离子化主路气室61和光离子化参考气室62之间设置隔板，使得光离子化主路气室61和光离子化参考气室62之间气体不互通；光离子化主路气室61的一侧设置主路气室进气口68，另一侧设置主路气室出气口；光离子化参考气室62的一侧设置参考气室进气口69，另一侧设置参考气室出气口。

仅经过空气过滤器1的样品气体进入光离子化主路气室61，依次经过空气过滤器1和VOC过滤罐3的样品气体进入光离子化参考气室62；在进行待测气体浓度检测时，光离子化主路气室61里的主路收集电极片63以及光离子化参考气室62里的参考收集电极片64均有电流；将主路收集电极响应的电流值与参考收集电极响应的电流值做差，从而消除水汽对光离子化气体检测灵敏度的影响。

可以理解，在待测区域内含有待测气体时，该光离子化检测器的主路收集电极响应的电流值＞参考收集电极响应的电流值；在待测区域内不含有待测气体或者待测气体浓度极低时，该光离子化检测器的主路收集电极响应的电流值=参考收集电极响应的电流值。

具体的，电极片在安装时，收集电极片在极化电极片的上面；所述主路收集电极片63两侧的引脚弯折后焊接到电极底板66上的主路收集电极连接处，所述参考收集电极片64两侧的引脚弯折后焊接到电极底板66上的参考收集电极连接处；所述极化电极片65是共用的，所述极化电极片65的四个引脚弯折后焊接到电极底板66上的极化电极连接处；使得改进后的主动灵敏度补偿光离子化检测器，呈单灯-三电极结构。

进一步的，所述光离子化检测器6还设置有加热块11，通过保温盒12将加热块11固定在所述光离子化检测器6壳体外，以使得光离子化主路气室和光离子化参考气室恒温（一般高于外界环境）；所述光离子化参考气室62内还设置温湿度传感器，所述温湿度传感器、所述加热块11与所述微控制器连接，以实时监测电离室内的温度、湿度情况。所述微控制器通过温湿度传感器判断光离子化参考气室62内是否符合设定的气体检测条件，在不满足设定的气体检测条件时，通过加热的方式进一步减少进入到电离室的待测气体中的水汽含量，进而使设备能够在温湿度更加恶劣的环境下工作，缩短产品开发周期，减少人力成本和材料成本；从而使检测器免除进行浓度与温度之间的标定曲线，同时可进一步消除水汽对光离子化检测器的灵敏度和检测精度的影响。

实施例3

如附图4所示，本实施例给出了一种主动灵敏度补偿光离子化探测器，它包括主控制器、空气过滤器1、气路通断控制组件2、VOC过滤罐3、气路切换控制组件Ⅰ4、气路连接件Ⅰ5、光离子化检测器6、气路连接件Ⅱ7和采样泵8，所述光离子化检测器6包括光离子化主路气室61和光离子化参考气室62；

所述空气过滤器1的进气口作为样品进样口；

所述空气过滤器1的一个出气口与所述气路通断控制组件2的进气口密封连通，所述气路通断控制组件2的出气口与所述气路连接件Ⅰ5的第一进气口密封连通，所述气路连接件Ⅰ5的出气口与所述光离子化主路气室61的进气口密封连通，以将包含待测气体的空气输送至所述光离子化检测器6的光离子化主路气室61中；

所述空气过滤器1的另一个出气口与所述VOC过滤罐3的进气口密封连通；所述VOC过滤罐3的出气口与所述气路切换控制组件Ⅰ4的第一进气口密封连通，所述气路切换控制组件Ⅰ4的第一出气口与所述气路连接件Ⅰ5的第二进气口密封连通，所述气路切换控制组件Ⅰ4的第二出气口与所述光离子化参考气室62的进气口密封连通，以将不包含待测气体的空气输送至所述光离子化检测器6的光离子化参考气室62中；

所述光离子化主路气室61的出气口与所述气路连接件Ⅱ7的第一进气口密封连通，所述光离子化参考气室62的出气口与所述气路连接件Ⅱ7的第二进气口密封连通，所述气路连接件Ⅱ7的出气口与所述采样泵8的进气口密封连通，所述采样泵8的出气口作为样品出样口；

所述主控制器分别连接所述气路通断控制组件2、所述气路切换控制组件Ⅰ4和所述光离子化检测器6，并执行实施例1中的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的步骤。

其中，所述空气过滤器1主要实现的是对样品气进行预处理功能，即过滤环境空气和待测气体中的颗粒灰尘、大分子水珠和部分水汽，以防小颗粒物或水汽进入到光离子化检测器的气室，影响光离子化检测系统的检测精度和灵敏度； VOC过滤罐3对进入到气室中的待测气体或环境空气进行挥发性有机物的过滤，进而得到洁净的空气，用于对光离子化探测器气室的清理。所述气路通断控制组件2、所述气路切换控制组件Ⅰ4、所述气路连接件Ⅰ5、所述气路连接件Ⅱ7和所述采样泵8，用于实现气路检测与清洁功能的动态切换。

可以理解，所述主控制器是通过控制DAC改变升压电路的输出电压，进而改变点灯电压和维持电压。

具体的，所述气路通断控制组件2为电磁二通阀，所述气路切换控制组件Ⅰ4为电磁三通阀，所述气路连接件Ⅰ5和气路连接件Ⅱ7为三通快速接头。

如附图5、附图6（a）至图6（c）所示，所述光离子化检测器6还包括电极底板66，以及位于所述电极底板66上的主路收集电极片63、参考收集电极片64和极化电极片65，所述主路收集电极片63位于所述光离子化主路气室61内，所述参考收集电极片64位于所述光离子化参考气室62内；所述极化电极片65的一部分位于所述光离子化主路气室61内，所述极化电极片65的另一部分位于所述光离子化参考气室62内。

具体的，所述采样泵8外也设置有加热块，使得采样泵保持恒温，该恒温一般设定为45度，保证采样泵的抽气流量不随外界环境温度的变化而变化。

需要说明的是，随着设备运行时间的加长，当参考收集电极的电流值偏离设置的区间范围时，高压点灯电压、低压维持电压都已经改变达到上限值或下限值时，仍不能使其参考收集电极的电流值在规定的范围内，则在显示界面上提示用户或厂家需要更换PID灯，才能进行正常的气体检测。

进一步的，所述主控制器首次获取参考收集电极响应的电流值IR_p0时，执行：

步骤101，上电开机，设定光离子化探测器6的温度和湿度工作范围，进入气路、采样泵、电离室的预热状态，使其快速恒定到设定的温度；

步骤102，通过温湿度传感器实时监测光离子化参考气室62内的温度和湿度，判断是否满足气体检测的温度和湿度条件；

步骤103，设定高压点灯电压上限值V_lu、高压点灯电压下限值V_ld、低压维持电压上限值V_ku和低压维持电压下限值V_kd；

在满足气体检测的温度和湿度条件下，根据设定的高压点灯电压进行PID灯点灯操作，接着，将PID灯的供电电压由高压点灯电压调整为设定的低压维持电压V_k0；

步骤104，关闭气路通断控制组件2和气路切换控制组件Ⅰ4，打开采样泵8，使得不包含待测气体的空气进入光离子化参考气室62，对光离子化参考气室62进行清洁；

步骤105，对光离子化参考气室62清洁预设时间T1后，主控制器通过模数转换模块读取参考收集电极响应的电流值IR_p0。

除了在上电时，对光离子化检测器进行主动灵敏度补偿外，在整个气体检测过程中，在参考收集电极的电流值IR_p0不在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间的情况下，均会进行主动灵敏度补偿。

具体的，气体检测过程为：

步骤201，关闭气路通断控制组件2，打开气路切换控制组件Ⅰ4，打开采样泵8，进入光离子化主路气室61清洁状态；

步骤202，光离子化主路气室61清洁预设时间A后，继续保持关闭气路通断控制组件2和打开采样泵8，关闭气路切换控制组件Ⅰ4，进入光离子化参考气室62清洁状态；

步骤203，光离子化参考气室62清洁预设时间B后，继续保持关闭气路切换控制组件Ⅰ4和打开采样泵8，打开气路通断控制组件2，进入光离子化气体检测状态：

待测气体通过样品进样口、空气过滤器1、气路通断控制组件2和气路连接件Ⅰ5进入光离子化主路气室61，还通过样品进样口、空气过滤器1、VOC过滤罐3、气路切换控制组件Ⅰ4和气路连接件Ⅰ5进入光离子化参考气室62；

主控制器通过模数转换模块读取参考收集电极响应的电流值IR_p0，判断所述电流值IR_p0是否在设定的电流范围内；

若所述电流值IR_p0在设定的电流范围内，则通过模数转换模块读取主路收集电极响应的电流值IM，将所述电流值IM与所述电流值IR_p0的差值ΔI作为待测气体的响应电流；

若所述电流值IR_p0不在设定的电流范围内，则动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿；若主动灵敏度补偿有效，则获取主路收集电极响应的电流值IM，并将所述电流值IM与主动灵敏度补偿后的参考收集电极响应的电流值IR’_p0的差值ΔI’作为待测气体的响应电流；

步骤204，关闭气路通断控制组件2，打开气路切换控制组件Ⅰ4，保持采样泵8打开状态，进入光离子化主路气室61清洁状态；

步骤205，关闭气路切换控制组件Ⅰ和打开采样泵，打开气路通断控制组件2，进入光离子化气体检测状态；

之后，在主路气室清洁状态和检测状态之间循环进行。

实施例4

本实施例给出一种用于单气室光离子化检测器的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的具体实施方式；

如附图3所示，用于单气室的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法，包括以下步骤：

每个光离子化检测周期均包括校准时间段和检测时间段；

进入校准时间段，获取校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0，将所述电流值I_p0与设定的电流范围进行比对，判断所述电流值I_p0是否在设定的电流范围内；

若是，则进入检测时间段内，获取检测时间段内收集电极响应的电流值IC，将所述电流值IC与所述电流值I_p0的差值ΔI作为待测气体的响应电流；

否则，通过动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，并判断主动灵敏度补偿是否有效；

若主动灵敏度补偿有效，则进入检测时间段内，获取检测时间段内收集电极响应的电流值IC，并将所述电流值IC与主动灵敏度补偿后的收集电极响应的电流值I’_p0的差值ΔI’作为待测气体的响应电流。

需要说明的是，所述光离子化检测周期的校准时间段不固定，在校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0在设定的电流范围内时，结束校准时间段计时，并开始检测时间段计时，单气室光离子化检测器9进入检测状态；在检测时间段计时到达预定的时间长度时，单气室光离子化检测器9检测状态结束，单气室光离子化检测器9进入校准状态。

在待测气体检测过程中，校准时间段和检测时间段交替循环进行，若在校准时间段内，主动灵敏度补偿无效，则提示设备故障或者PID灯已损坏，无法进行气体浓度检测。

如附图2所示，通过动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，并判断主动灵敏度补偿是否有效时，执行以下步骤：

设置第一步进为S1，第二步进为S2，第三步进为S3；

若校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0＞设定的PID检测电流上限I_pu，则：

以设定的第一步进S1逐步调整PID灯的当前低压维持电压，调整后的低压维持电压=当前低压维持电压－步数N1×第一步进S1；

若调整后的低压维持电压大于等于低压维持电压下限值V_kd，且再次获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的当前低压维持电压调整至小于低压维持电压下限值V_kd后，获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I’_p0还大于设定的PID检测电流上限I_pu，则判定主动灵敏度补偿无效，提示设备故障；

若设定的PID基础检测电流I_p＜校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0＜设定的PID检测电流下限I_pd，则：

以设定的第二步进S2逐步调整PID灯的当前低压维持电压，调整后的低压维持电压=当前低压维持电压＋步数N2×第二步进S2；

若调整后的低压维持电压小于等于设定的低压维持电压上限值V_ku，且再次获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I’_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的当前低压维持电压调整至大于设定的低压维持电压上限值V_ku后，获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I’_p0还小于设定的PID检测电流下限I_pd，则判定主动灵敏度补偿无效，提示清洁PID灯；

若校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0≤设定的PID基础检测电流I_p，则：

以设定的第三步进S3逐步调整PID灯的当前高压点灯电压，调整后的高压点灯电压=当前高压点灯电压＋步数N3×第三步进S3；

若调整后的高压点灯电压小于等于高压点灯电压上限值V_lu，且再次获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I’_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的高压点灯电压调整至大于设定的高压点灯电压上限值V_lu后，获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I’_p0还小于等于设定的PID基础检测电流I_p，则判定主动灵敏度补偿无效，提示PID灯已坏。

具体的，为了兼顾主动灵敏度补偿的效率和精确度，所述第三步进S3一般大于第一步进S1和第二步进S2；第一步进S1和第二步进S2可以相等，也可以不相等，也可以实时调整。

可以理解，在动态调整高压点灯电压的过程中，若调整后的高压点灯电压≤高压点灯电压上限值V_lu，则加载调整后的高压点灯电压，重新进行点灯操作后，再次获取校准时间段内收集电极响应的电流值I’_p0 并判断电流值I’_p0是否在设定的电流范围内。

具体的，主动灵敏度补偿光离子化探测器（单气室）的结构示意图如附图7所示，其包括空气过滤器1、VOC过滤罐3、单气室光离子化检测器9、气路切换控制组件Ⅱ10、采样泵8和微控制器；所述微控制器分别连接所述单气室光离子化检测器9、所述气路切换控制组件Ⅱ10和采样泵8。在校准时间段内，待测气体经空气过滤器1、气路切换控制组件Ⅱ10和 VOC过滤罐3进入单气室光离子化检测器9；在检测时间段内，待测气体经空气过滤器1、气路切换控制组件Ⅱ10进入单气室光离子化检测器9。通过分时复用的方式，使得不包含待测气体的空气在校准时间段内，进入所述单气室光离子化检测器9的电离室内，根据校准时间段内实时获得的收集电极的电流值，对高压点灯电压或者低压维持电压进行动态调整，从而使得校准时间段内收集电极响应的电流值处于设定的PID检测电流上限和PID检测电流下限之间，使得零点值保持恒定，达到主动灵敏度补偿的目的。

具体的，所述气路切换控制组件Ⅱ10为电磁四通阀。

进一步的，所述单气室光离子化检测器9还设置有加热块，通过保温盒将加热块固定在壳体外；所述单气室光离子化检测器9的电离室内还设置温湿度传感器，所述温湿度传感器、所述加热块与所述微控制器连接，以实时监测电离室内的温度、湿度情况，判断是否符合设定的气体检测条件。在不满足设定的气体检测条件时，通过加热的方式进一步减少进入到电离室的待测气体中的水汽含量，进而使设备能够在温湿度更加恶劣的环境下工作，缩短产品开发周期，减少人力成本和材料成本；因此，所述单气室光离子化检测器9的电离室在检测过程中保持恒温（一般高于外界环境），使检测器免除进行浓度与温度之间的标定曲线，同时可进一步消除水汽对光离子化检测器检测灵敏度和检测精度的影响。

实施例5

本实施例给出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有光离子化检测器主动灵敏度补偿程序，所述光离子化检测器主动灵敏度补偿程序被所述处理器执行时实现如实施例1中的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的步骤。

本实施例给出了还一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有光离子化检测器主动灵敏度补偿程序，所述光离子化检测器主动灵敏度补偿程序被所述处理器执行时实现如实施例4中的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的步骤。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种光离子化检测器主动灵敏度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时监测光离子化参考气室的温度和湿度，判断是否满足气体检测的温度和湿度条件；

若是，则获取参考收集电极响应的电流值IR_p0；

将所述电流值IR_p0与设定的电流范围进行比对，判断所述电流值IR_p0是否在设定的电流范围内；

若是，则获取主路收集电极响应的电流值IM，将所述电流值IM与所述电流值IR_p0的差值ΔI作为待测气体的响应电流；

否则，通过动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，并判断主动灵敏度补偿是否有效；

若主动灵敏度补偿有效，则获取主路收集电极响应的电流值IM，并将所述电流值IM与主动灵敏度补偿后的参考收集电极响应的电流值IR’_p0的差值ΔI’作为待测气体的响应电流。

2.根据权利要求1所述的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法，其特征在于，通过动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，并判断主动灵敏度补偿是否有效时，执行以下步骤：

设置第一步进为S1，第二步进为S2，第三步进为S3；

若参考收集电极响应的电流值IR_p0＞设定的PID检测电流上限I_pu，则：

以设定的第一步进S1逐步调整PID灯的当前低压维持电压，调整后的低压维持电压=当前低压维持电压－步数N1×第一步进S1；

若调整后的低压维持电压大于等于低压维持电压下限值V_kd，且再次获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的当前低压维持电压调整至小于低压维持电压下限值V_kd后，获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0还大于设定的PID检测电流上限I_pu，则判定主动灵敏度补偿无效，提示设备故障；

若设定的PID基础检测电流I_p＜参考收集电极响应的电流值IR_p0＜设定的PID检测电流下限I_pd，则：

以设定的第二步进S2逐步调整PID灯的当前低压维持电压，调整后的低压维持电压=当前低压维持电压＋步数N2×第二步进S2；

若调整后的低压维持电压小于等于设定的低压维持电压上限值V_ku，且再次获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的当前低压维持电压调整至大于设定的低压维持电压上限值V_ku后，获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0还小于设定的PID检测电流下限I_pd，则判定主动灵敏度补偿无效，提示清洁PID灯；

若参考收集电极响应的电流值IR_p0≤设定的PID基础检测电流I_p，则：

以设定的第三步进S3逐步调整PID灯的当前高压点灯电压，调整后的高压点灯电压=当前高压点灯电压＋步数N3×第三步进S3；

若调整后的高压点灯电压小于等于高压点灯电压上限值V_lu，且再次获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的高压点灯电压调整至大于设定的高压点灯电压上限值V_lu后，获取的参考收集电极响应的电流值IR’_p0还小于等于设定的PID基础检测电流I_p，则判定主动灵敏度补偿无效，提示PID灯已坏。

3.一种主动灵敏度补偿光离子化检测器，其特征在于：包括光离子化主路气室、光离子化参考气室、主路收集电极片、参考收集电极片、极化电极片和微控制器，所述主路收集电极片位于所述光离子化主路气室内，所述参考收集电极片位于所述光离子化参考气室内；

所述微控制器分别连接所述主路收集电极片、所述参考收集电极片和所述极化电极片，以获取主路收集电极响应的电流值IR_p0和参考收集电极响应的电流值IM；

所述微控制器还执行权利要求1或2所述的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的步骤。

4.一种主动灵敏度补偿光离子化探测器，其特征在于：包括主控制器、空气过滤器、气路通断控制组件、VOC过滤罐、气路切换控制组件Ⅰ、气路连接件Ⅰ、光离子化检测器、气路连接件Ⅱ和采样泵，所述光离子化检测器包括光离子化主路气室和光离子化参考气室；

所述空气过滤器的进气口作为样品进样口；

所述空气过滤器的一个出气口与所述气路通断控制组件的进气口密封连通，所述气路通断控制组件的出气口与所述气路连接件Ⅰ的第一进气口密封连通，所述气路连接件Ⅰ的出气口与所述光离子化主路气室的进气口密封连通，以将包含待测气体的空气输送至所述光离子化检测器的光离子化主路气室中；

所述空气过滤器的另一个出气口与所述VOC过滤罐的进气口密封连通；所述VOC过滤罐的出气口与所述气路切换控制组件Ⅰ的第一进气口密封连通，所述气路切换控制组件Ⅰ的第一出气口与所述气路连接件Ⅰ的第二进气口密封连通，所述气路切换控制组件Ⅰ的第二出气口与所述光离子化参考气室的进气口密封连通，以将不包含待测气体的空气输送至所述光离子化检测器的光离子化参考气室中；

所述光离子化主路气室的出气口与所述气路连接件Ⅱ的第一进气口密封连通，所述光离子化参考气室的出气口与所述气路连接件Ⅱ的第二进气口密封连通，所述气路连接件Ⅱ的出气口与所述采样泵的进气口密封连通，所述采样泵的出气口作为样品出样口；

所述主控制器分别连接所述气路通断控制组件、所述气路切换控制组件Ⅰ和所述光离子化检测器，并执行权利要求1或2所述的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的步骤。

5.根据权利要求4所述的主动灵敏度补偿光离子化探测器，其特征在于，所述主控制器首次获取参考收集电极响应的电流值IR_p0时，执行：

步骤101，上电开机，设定光离子化探测器的温度和湿度工作范围，进入电离室的预热状态，使其快速恒定到设定的温度；

步骤102，通过温湿度传感器实时监测光离子化参考气室内的温度和湿度，判断是否满足气体检测的温度和湿度条件；

步骤103，设定高压点灯电压上限值V_lu、低压维持电压上限值V_ku和低压维持电压下限值V_kd；

在满足气体检测的温度和湿度条件下，根据设定的高压点灯电压进行PID灯点灯操作，接着，将PID灯的供电电压由高压点灯电压调整为设定的低压维持电压V_k0；

步骤104，关闭气路通断控制组件和气路切换控制组件Ⅰ，打开采样泵，使得不包含待测气体的空气进入光离子化参考气室，对光离子化参考气室进行清洁；

步骤105，对光离子化参考气室清洁预设时间T1后，主控制器通过模数转换模块读取参考收集电极响应的电流值IR_p0。

6.根据权利要求4所述的主动灵敏度补偿光离子化探测器，其特征在于：所述光离子化检测器还包括主路收集电极片、参考收集电极片和极化电极片，所述主路收集电极片位于所述光离子化主路气室内，所述参考收集电极片位于所述光离子化参考气室内。

7.一种光离子化检测器主动灵敏度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

每个光离子化检测周期均包括校准时间段和检测时间段；

进入校准时间段，获取校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0，将所述电流值I_p0与设定的电流范围进行比对，判断所述电流值I_p0是否在设定的电流范围内；

若是，则进入检测时间段内，获取检测时间段内收集电极响应的电流值IC，将所述电流值IC与所述电流值I_p0的差值ΔI作为待测气体的响应电流；

否则，通过动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，并判断主动灵敏度补偿是否有效；

若主动灵敏度补偿有效，则进入检测时间段内，获取检测时间段内收集电极响应的电流值IC，并将所述电流值IC与主动灵敏度补偿后的收集电极响应的电流值I’_p0的差值ΔI’作为待测气体的响应电流。

8.根据权利要求7所述的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法，其特征在于，通过动态调整光离子化探测器的低压维持电压或者高压点灯电压，对光离子化探测器进行主动灵敏度补偿，并判断主动灵敏度补偿是否有效时，执行以下步骤：

设置第一步进为S1，第二步进为S2，第三步进为S3；

若校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0＞设定的PID检测电流上限I_pu，则：

以设定的第一步进S1逐步调整PID灯的当前低压维持电压，调整后的低压维持电压=当前低压维持电压－步数N1×第一步进S1；

若调整后的低压维持电压大于等于低压维持电压下限值V_kd，且再次获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的当前低压维持电压调整至小于低压维持电压下限值V_kd后，获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I’_p0还大于设定的PID检测电流上限I_pu，则判定主动灵敏度补偿无效，提示设备故障；

若设定的PID基础检测电流I_p＜校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0＜设定的PID检测电流下限I_pd，则：

以设定的第二步进S2逐步调整PID灯的当前低压维持电压，调整后的低压维持电压=当前低压维持电压＋步数N2×第二步进S2；

若调整后的低压维持电压小于等于设定的低压维持电压上限值V_ku，且再次获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I’_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的当前低压维持电压调整至大于设定的低压维持电压上限值V_ku后，获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I’_p0还小于设定的PID检测电流下限I_pd，则判定主动灵敏度补偿无效，提示清洁PID灯；

若校准时间段内收集电极响应的电流值I_p0≤设定的PID基础检测电流I_p，则：

以设定的第三步进S3逐步调整PID灯的当前高压点灯电压，调整后的高压点灯电压=当前高压点灯电压＋步数N3×第三步进S3；

若调整后的高压点灯电压小于等于高压点灯电压上限值V_lu，且再次获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I’_p0在设定的PID检测电流上限I_pu和PID检测电流下限I_pd之间，则判定主动灵敏度补偿有效；

若将PID灯的高压点灯电压调整至大于设定的高压点灯电压上限值V_lu后，获取的校准时间段内收集电极响应的电流值I’_p0还小于等于设定的PID基础检测电流I_p，则判定主动灵敏度补偿无效，提示PID灯已坏。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有光离子化检测器主动灵敏度补偿程序，所述光离子化检测器主动灵敏度补偿程序被所述处理器执行时实现如权利要求1或2所述的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有光离子化检测器主动灵敏度补偿程序，所述光离子化检测器主动灵敏度补偿程序被所述处理器执行时实现如权利要求7或8所述的光离子化检测器主动灵敏度补偿方法的步骤。

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