一种基于温湿度的臭氧发生器浓度控制方法与流程

1.本发明涉及臭氧制造技术领域，一种基于温湿度的臭氧发生器浓度控制方法。


背景技术：

2.臭氧(o3)又称为超氧，是氧气(o2)的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。在常温常压下，稳定性较差，可自行分解为氧气。臭氧主要应用于医药水、纯净水、矿泉水、二次供水、游泳池水、养殖、食品饮料等行业用水消毒净化处理；化工行业、造纸行业等脱脂、脱色、漂白；用于生活、工业、医院污水排放达标处理；以及仪器仪表领域中，仪器设备的校准与气相滴定等。
3.目前市面上两款主流臭氧发生器常见种类及存在的优缺点:1)空气源臭氧发生器原理:利用空气源，电晕电离空气中氧气使之转换为臭氧优点:使用范围广，不需要氧气源输入。直接取空气气源，缺点:空气中氧气受环境影响较大，不利于输出稳定臭氧浓度。2)氧气源臭氧发生器原理:利用氧气源，电晕电离空气中氧气使之转换为臭氧。优点:臭氧浓度值稳定。缺点:氧气源难获取。限制产品应用范围。
4.在中国专利201910061651.4，一种紫外照射式臭氧发生器浓度控制方法，，包括如下步骤：校准，测量臭氧发生器产生的臭氧浓度，并建立臭氧发生器光强电压与臭氧浓度之间的关系；计算目标光强电压，按照校准时建立的关系计算出目标臭氧浓度对应的目标光强电压；计算控制输出电压，按照目标光强电压计算臭氧发生器的控制输出电压；制备臭氧，按照计算出的控制输出电压设置臭氧发生器，制备目标臭氧浓度的臭氧。利用氧作为空气源，采用上述方案氧气源获取比较难，限制产品应用范围，同时氧气中所在温度和湿度不同的情况下所产生臭氧浓度不稳定。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提供一种基于温湿度的臭氧发生器浓度控制方法，以空气为原料的臭氧发生器，因空气中含水量变化不定而导致其浓度输出不稳定问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于温湿度的臭氧发生器浓度控制方法，所述方法包括一下步骤：
7.sp1,索引表的录入，将含水量与应臭氧浓度关系表tb1、电压与臭氧浓度关系表tb2以及含水量关系表tb3；存储到所述存储模块内；
8.sp2,目标值设定，在所述臭氧发生器上设定臭氧目标值ppmx，并存储到所述存储模块内；
9.sp3,确定空气含水量，所述检测模块采集当前空气中的温度和湿度，控制模块根据检查模块所采集的温度t2和湿度rh2计算出当前空气中的含水量m2；
10.sp4,确定输出电压，控制模块根据sp3步骤计算所得的含水量m2，计算出达到目标浓度ppmx所需的输出电压vs；
11.sp5，执行模块根据sp4步骤中的输出电压vs，作用在所述臭氧发生器上电解空气
得到臭氧。
12.作为优选的，所述tb1为不同含水量m在相同电压下所产生的臭氧浓度ppm关系表；所存储的数据有含水量m和臭氧浓度ppm
13.所述tb2为不同电压d在相同含水量下所产生的臭氧浓度ppmy关系表；所存储的数据有电压d和臭氧浓度ppmy
14.所述tb3为温度t和相对湿度rh下空气中含水量m以及相同温度下相对湿度变化系数k
t
的关系表；所存储的数据有温度t、相对湿度rh以及含水量变化值k
t
。
15.作为优选的，所述确定空气含水量的步骤包括，
16.sp301,所述控制模块根据检测模块采集的温度t2和湿度rh2作为条件在索引表tb3中进行索引得到含水量m1、含水量m3、含水量变化值k
t1
、含水量变化值k
t3
、相对湿度rh1数据；
17.sp302,控制模块根据sp301中所索引的数据计算当前空气含水量m2。
18.作为优选的，所述确定输出电压的步骤包括，
19.sp401,控制模块根据所述含水量m2，作为索引条件在索引表tb1中索引得到含水量m4、含水量m5、臭氧浓度ppm1、臭氧浓度ppm3；
20.sp402,控制模块根据sp401中所索引的数据计得到臭氧浓度阈值ppm2；
21.sp403,控制模块根据sp402中所得到臭氧浓度阈值ppm2得到浓度系数α；
22.sp404，控制模块根据sp403中所得浓度系数α得到臭氧浓度输出值 ppmx
23.sp405，控制模块根据sp404中所得到臭氧浓度输出值ppmx在索引表tb2 中索引得到电压变化值d；
24.sp406,控制模块根据sp405中所索引的数据电压变化值d得到输出电压 vs。
25.作为优选的，所述温度t1和所述温度t3是所述索引表tb3中与所述温度t2相邻的温度，所述相对湿度rh1和所述相对湿度rh3是所述索引表 tb3中与所述rh2相邻的相对湿度，所述含水量变化值k
t1
是温度t1在引表tb3中对应的含水量变化值，所述含水量变化值k
t3
是温度t3在引表tb3 中对应的含水量变化值；所述m1是温度温度t1和相对温度rh1时所对应含水量；所述m3是温度t3和相对湿度rh1时所对应的含水量。
26.作为优选的，所述含水量m4和所述含水量m5是索引表tb1中与所述含水量m2相邻的含水量；所述臭氧浓度ppm1是含水量m4在引表tb1中对应的臭氧浓度，所述臭氧浓度ppm3是含水量m5在引表tb2中对应的臭氧浓度。
27.本发明的有益效果在于：本发明利用自然空气作为空气源，自然空气中具有一定的水分含量，在不同温度和湿度条件下，单位体积的空气内，其含水量是不一样的。以自然空气作为臭氧发生器的原料进而产生臭氧，其生成臭氧的效率将受到空气中含水量的影响，对于放电管而言，在相同的高压条件下，含水量越大，臭氧输出量越少，反之，臭氧输出越大。若要维持臭氧输出在一定范围内，检测单元实时、快速采集当前空气温湿度值, 根据含水量生成目标浓度值所需要的电压值，根据计算的电压值实时调整加在放电管两端的电压。以此调整输出电压，达到输出浓度稳定在设定目标范围内。
附图说明
28.图1本发明流程示意图
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
30.臭氧发生器，包括高压发生器、高压放电装置、电解室、温度传感器、湿度传感器，以及必要的控制部件组成，空气作为臭氧发生器的原料进行产生臭氧，通过高压发生器对电源进行产生高压并作用在高压放电装置上，高压放电装置对空气中的水进行电解从而产生臭氧。
31.请参阅图1所示，本发明关于一种基于温湿度的臭氧发生器浓度控制方法，所述的方法应用于控制器，所述控制器包括检查模块、控制模块、存储模块、执行模块，所述的方法包括：
32.索引表的录入，将含水量与臭氧浓度关系表tb1、电压与臭氧浓度关系表tb2以及含水量关系表tb3；存储到所述存储模块内；
33.所述tb1中所存储的数据为不同含水量m在相同电压下所产生的臭氧浓度ppm关系表；
34.需要说明的是，tb1中相同的电压为臭氧发生器能产生的最高电压v，电压v对应之d值，是电压划分的等级，等级越高，对应的电压越高，也就是说d值是与电压值对应的控制量。
35.所述tb2中所存储的数据为不同电压(即是对应不同的d值)在相同含水量下所产生的臭氧浓度ppmy关系表；
36.需要说明的是，tb2中所存储的数据为相同含水量是10.458g/m3下电压之d值每增加一个等级所产生的臭氧浓度。既tb2中的电压之d值，从 1开始以1递增的数值，递增到30，如1、2、3、4依次递增。
37.臭氧发生器能产生的最小电压vd，递增到臭氧发生器能产生的最大电压vu，本臭氧发生器能产生的最低电压vd为2.0kv，臭氧发生器能产生的最高电压vu为7.8kv；
38.所述tb3中所存储的数据为温度t和相对湿度rh下空气中含水量m 以及相同温度下相对湿度变化系数k
t
的关系表；
39.需要说明的是，k
t
是同一温度t下，相对湿度rh每变化一个百分比对应的含水量增量，如k0、k
25
、k
30
表达方式描述对应0℃，25℃，30℃的含水量之增加,其他表达以此类推，tb3表中的温度t，从0℃开始以5℃递增的数值，递增到35℃，如0℃、5℃、10℃、15℃递增，相对湿度rh，从 10％开始以5％递增的数值，递增到90％，如10％、15％、20％、30％递增。tb3 中的数据根据克拉伯龙方程式基础所得实验数据。
40.目标值设定，在所述臭氧发生器上设定臭氧目标值ppmx，并存储到所述存储模块内；
41.计算空气含水量，所述检查模块采集当前空气中的温度和湿度，控制模块根据检查模块所采集的温度t2和湿度rh2计算出当前空气中的含水量 m2；
42.具体的，通过温度传感器和湿度传感器实时采集当前空气中的温度和湿度，温度记为t2，湿度记为rh2，控制模块根据t2在tb3中进行索引得到t1和t3，其中t1和t3是与t2最接近的前后温度；同理在控制器中的控制模块根据rh2在tb3中进行索引得到rh1，其中rh1和rh3是与rh2 最接近的前后相对湿度；同时根据t1和t3在索引表tb3中索引出k
t1
和 k
t3
，
其中温度为t1和相对温度为rh1时所对应含水量是m1；温度为t3和相对温度为rh1时所对应的含水量是m3；
43.控制模块内设有用于计算当前空气含水量m2的第一函数，
44.所述第一函数：
[0045][0046]
其中,m1、m3、k
t1
、k
t3
、rh1从tb3中索引得到数据,t2和rh2是通检测模块得到数据。
[0047]
输出电压计算,控制模块根据含水量m2，以及设定的臭氧浓度值ppm 计算出所需的电压值v对应之d值，d值是与电压值对应的控制信号；
[0048]
具体的，控制模块中的根据含水量m2作为索引条件在tb1中索引到含水量m2最接近的前后含水量m4和m5对应的浓度ppm1和ppm3,其中m4和m5是与m2最接近的前后含水量。
[0049]
控制模块内设有用于计算当前空气含水量m2、电压对应之d值是30 时，对应臭氧浓度阈值ppm2的第二函数，所述第二函数为：
[0050][0051]
其中，ppm1、ppm3、m4、m5，从索引表tb1中索引得出。
[0052]
控制模块内设有用于计算浓度系数的第三函数，所述第三函数为：
[0053][0054]
其中，ppm2由第二函数得到数据，ppma是电压对应之d值为30,含水量为10.458g/m3对应的浓度,由索引表tb1中索引得出数据；
[0055]
控制模块内设有用于计算含水量为m2时,不同电压对应之d值与浓度关系表的第四函数，所述第四函数为：
[0056]
ppmn＝ppmy
×
α
[0057]
其中，α由第三函数得到数据，ppmy为tb2中含水量为10.458g/m3时,
[0058]
在控制模块中根据第四函数形成临时关系表tbn,，不同电压对应之d值与臭氧浓度关系表；即含水量为m2时,不同电压对应之d值与浓度的关系表。
[0059]
输出电压vs对应之d值的计算，具体的，控制模块中根据设定的浓度目标值ppmx作为索引条件，在索引表tbn中进行索引设定目标值最接近的前后浓度值ppmn1和ppmn2，以此计算d值；
[0060]
控制模块内设有用于计算输出电压对应之d值的第五函数，
[0061]
所述第五函数为：
[0062][0063]
需要说明的是ppmn1和ppmn2是在索引表中进行索引时，索引到与ppmx 最接近的前后浓度值，d1和d2是与之对应的d值，dx则是与设定目标浓度对应的电压之d值，由函数五计算得到。执行模块根据控制模块给出的驱动信号dx，控制高压发生器产生相应的电压vs并作用到臭氧发生器上的高压放电装置对空气进行高压放电产生氧离子，从而得氧离子与氧气发生化学反应到设定浓度的臭氧。
[0064]
整个系统是实时、快速采集当前空气温湿度值,并计算生成目标浓度值所需要的
电压对应之d值，以此调整输出高压，达到输出浓度稳定在设定目标范围内的目的。
[0065]
下面参考具体的实施例，对本发明进行说明，下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。
[0066]
实施例1
[0067]
本实施例采用图1步骤制备臭氧。
[0068]
本实施中检测模块采集的温度t2和湿度rh2数据为，t2＝22℃；rh2＝26％，设定的目标浓度为100ppm；
[0069]
采用第一函数得到含水量m2＝5.3090；
[0070]
采用第二函数得到臭氧浓度阈值ppm2＝435.6613；
[0071]
，采用第三函数得到浓度系数α＝1.2621；
[0072]
采用第四函数得到索引表tbn；
[0073]
采用第五函数得到输出电压对应之d值为1.278％，取d＝1.3％作为控制装置输出地驱动信号；
[0074]
本实施例制得的实际臭氧浓度为101.57ppm，尽与目标浓度相差1.6％。实际臭氧浓度使用臭氧分析仪测量的结果。
[0075]
实施例2
[0076]
本实施中检测模块采集的温度t2和湿度rh2数据为，t2＝26℃；rh2＝29％，设定的目标浓度为200ppm；
[0077]
采用第一函数得到含水量m2＝7.460；
[0078]
采用第二函数得到臭氧浓度阈值ppm2＝394.1；
[0079]
采用第三函数得到浓度系数α＝1.1417；
[0080]
采用第四函数得到临时索引表tbn；
[0081]
采用第五函数得到输出电压对应的d值为3.357％，取d＝3.4％作为控制装置输出地驱动信号；
[0082]
本实施例制得的实际臭氧浓度为201.72ppm，尽与目标浓度相差0.9％。实际臭氧浓度使用臭氧分析仪测量的结果。
[0083]
实施例3
[0084]
本实施中检测模块采集的温度t2和湿度rh2数据为，t2＝26℃；rh2＝33％，设定的目标浓度为200ppm；
[0085]
采用第一函数得到含水量m2＝8.48886；
[0086]
采用第二函数得到臭氧浓度阈值ppm2＝376.875；
[0087]
采用第三函数得到浓度系数α＝1.0918；
[0088]
采用第四函数得到；临时索引表tbn；
[0089]
采用第五函数得到输出电压对应的d值为3.583％，取d＝3.6％作为控制装置输出地驱动信号；
[0090]
本实施例制得的实际臭氧浓度为200.651ppm，尽与目标浓度相差 0.3％。实际臭氧浓度使用臭氧分析仪测量的结果。
[0091]
从上述实施例可知，实施例1-制得的实际臭氧浓度与目标臭氧浓度相差很小。可
见，采用本发明提供的方法，能够获得浓度比较准确的臭氧。而且，本发明提供的方法简便、易操作，容易工业化推广。
[0092]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0093]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0094]
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。