CN103852352B - 采气负压设备和气体检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采气负压设备和气体检测系统，其中，该采气负压设备包括：控制器、电磁阀阵列以及真空泵，其中，上述控制器，用于根据接收到的电信号生成用于对上述电磁阀阵列进行控制的控制信号；上述电磁阀阵列，分别与上述控制器和上述真空泵相连，用于根据上述控制信号开启不同的电磁阀组合实现对上述真空泵的流量的控制。通过本发明实施例提供的采气负压设备可以解决现有技术中无法对气体检测仪的采气进行控制而导致的采样速率较低的技术问题，达到了提高采样速率的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种采气负压设备和气体检测系统。
背景技术
气体检测仪(质谱仪)是进行科学试验时必备的科学仪器，其广泛应用于矿场以及试验室等部门，主要用于对各种气体进行采样检测。目前，市面上已经有很多的气体检测仪(质谱仪)，然而这些气体检测仪主要是靠自然进气方式来采集气体样本，即，依靠气体自然弥散能力进行采样，个别的气体检测仪(质谱仪)装备有风扇或者其它的辅助采样结构以促进气体的流动，但是总体原理依然是依靠气体自然弥散的方式进行采样。
然而，采用气体自然弥散的方式进行采样的设备主要存在以下的问题：
1)采样速度慢，即使是装备有辅助采样结构的气体检测仪(质谱仪)，采样速度也在数分钟至10分钟以上；
2)无法在有气压差的环境中使用，例如，无法在低压舱、高压氧舱等设备内使用。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种采气负压设备和气体检测系统以及对该系统进行控制的方法，以至少解决现有技术中无法对气体检测仪的采气进行控制而导致的采样速率较低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种采气负压设备，包括：控制器、电磁阀阵列以及真空泵，其中，上述控制器，用于根据接收到的电信号生成用于对上述电磁阀阵列进行控制的控制信号；上述电磁阀阵列，分别与上述控制器和上述真空泵相连，用于根据上述控制信号开启不同的电磁阀组合实现对上述真空泵的流量的控制。
优选地，上述设备还包括压力传感器，与上述控制器相连，用于将采集的压力信号转换为上述电信号并将上述电信号传输至上述控制器。
优选地，上述控制器包括：AD转换器和单片机，其中，上述压力传感器，用于将采集到的压力信号转换为模拟信号并将上述模拟信号作为上述电信号发送至上述AD转换器；上述AD转换器，与上述压力传感器相连，用于将上述模拟信号转换为数字信号；上述单片机，与上述AD转换器相连，用于根据上述数字信号生成上述控制信号并将上述控制信号发送至所述电磁阀阵列。
优选地，上述单片机是AT89S52和/或上述AD转换器是ADC0809AD转换器。
优选地，上述装置还包括：与上述控制器相连的存储器，其中，上述控制器还用于根据上述数字信号确定与上述采气负压设备相连的气体检测仪的高度并根据上述存储器中存储的高度与电磁阀组合之间的对应关系生成上述控制信号。
优选地，上述控制器通过一个或多个继电器与上述电磁阀阵列相连，上述控制器通过上述控制信号对上述一个或多个继电器的通断进行控制。
优选地，上述电磁阀阵列包括：7通和电磁阀。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种气体检测系统，包括：气体检测仪、小气室以及上述的采气负压设备，其中，上述小气室分别于上述气体检测仪和上述采气负压设备相连，用于稳压。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种对上述的气体检测系统进行控制的方法，包括：接收控制信号，其中，上述控制信号用于指示上述气体检测系统中的电磁阀阵列的电磁阀组合；根据上述控制信号开启上述电磁阀组合中的一个或多个电磁阀。
优选地，在接收控制信号之前，上述方法还包括：确定采样得到的气体的气压值；根据确定的上述气压值确定气体检测仪的高度；采用查表的方式确定与上述高度对应的电磁阀组合；产生用于开启上述电磁阀组合的控制信号，并将上述控制信号发送出去。
在本发明实施例中，在采气负压设备中设置了用于控制电磁阀阵列的控制器，从而使得可以根据控制器产生的控制信号控制不同的电磁阀组合，以实现对真空泵的流量的控制。通过本发明实施例提出的采气负压设备可以解决现有技术中无法对气体检测仪的采气进行控制而导致的采样速率较低的技术问题，达到了提高采样速率的技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的采气负压设备的一种优选结构框图；
图2是根据本发明实施例的采气负压设备的另一种优选结构框图；
图3是根据本发明实施例的采气负压设备的系统框图；
图4是根据本发明实施例的AT89S52单片机的管脚示意图；
图5是根据本发明实施例的ADC0809AD转换器的管脚示意图；
图6是根据本发明实施例的气体检测系统的一种优选示意图；
图7是根据本发明实施例的气体检测系统的另一种优选示意图；
图8是根据本实用新型实施例的气体检测系统气压控制方法的一种优选流程图；
图9是根据本实用新型实施例的气体检测系统气压控制方法的另一种优选流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供了一种优选的采气负压设备，如图1所示，包括：控制器102、电磁阀阵列104以及真空泵106。下面对该结构进行具体描述。
1)控制器102，用于根据接收到的电信号生成用于对电磁阀阵列进行控制的控制信号；
2)电磁阀阵列104，分别与控制器102和真空泵106相连，用于根据控制信号开启不同的电磁阀组合实现对所述真空泵的流量的控制。
在上述优选实施方式中，在采气负压设备中设置了用于控制电磁阀阵列的控制器，从而使得可以根据控制器产生的控制信号控制不同的电磁阀组合，以实现对真空泵的流量的控制。通过本发明实施例提出的采气负压设备可以解决现有技术中无法对气体检测仪的采气进行控制而导致的采样速率较低的技术问题，达到了提高采样速率的技术效果。
为了使得气体检测仪可以应用在存在气压差的环境中，可以设置一个压力传感器，通过该压力传感器将压力信号，从而将该压力信号变为电信号传输给控制器以产生相应的控制信号，从而实现对电磁阀阵列的控制。在一个优选实施方式中，如图2所示，上述采气负压设备还包括压力传感器202，与控制器102相连，用于将采集的压力信号转换为所述电信号并将所述电信号传输至所述控制器。
上述控制器可以由AD转换器和单片机组成。其中，AD转换器用于将接收到的模拟信号转换为数字信号，其中，压力传感器在这个过程中将采集到的压力信号转换为模拟信号并将所述模拟信号作为所述电信号发送至所述AD转换器；所述单片机，与所述AD转换器相连，用于根据所述数字信号生成所述控制信号并将所述控制信号发送至所述电磁阀阵列。
即，最终的控制信号是经过压力信号到模拟信号，再到数字信号的两次变换后得到的。优选地，上述的单片机可以采用AT89S52单片机，上述AD转换器可以采用ADC0809转换器。相应的，对应的采气负压设备的系统框图，如图3所示，包括：采样点、KLP-800KG压力传感器、ADC0809AD转换器、AT89S52单片机以及电磁阀阵列。
在图3所示的采气负压设备的系统框图中，主控电路是以AT89S52单片机为核心的控制电路。图4示出的AT89S52单片机的管脚示意图，图5示出的上述ADC0809AD转换器的管脚示意图。其中，ADC0809AD转换器的管脚D0到D7分别与AT89S52单片机的P2.0到P2.7相连，从而将ADC0809AD转换器转换得到的数字信号输入到AT89S52单片机中产生控制信号。
优选地，在图3所示的采气负压设备的系统框图中，在单片机和电磁阀阵列之间还可以设置光电隔离装置，用于光电隔离。
为了可以根据与该采气负压设备相连的气体检测仪的高度来调整流量，可以根据气体检测仪的高度来产生控制信号。在一个优选实施方式中，上述采气负压设备还设置有与所述控制器相连的存储器，其中，所述控制器还用于根据所述数字信号确定与该采气负压设备相连的气体检测仪的高度并根据所述存储器中存储的高度与电磁阀组合之间的对应关系生成所述控制信号。即，预先存储了高度和电磁阀组合之间的对应关系，根据该对应关系和确定的高度信息就可以最终确定控制信号，以确定电磁阀组合。
可以采用继电器来对电磁阀阵列进行组合，即，根据确定的电磁阀组合确定电磁阀组合中哪些电磁阀应该是开启的，相应的就控制该电磁阀对应的继电器处于开启状态，以实现对电磁阀开启和关闭状态的控制。在一个优选实施方式中，控制器通过一个或多个继电器与所述电磁阀阵列相连，所述控制器通过所述控制信号对所述一个或多个继电器的通断进行控制。
在上述各个优选实施方式中，电磁阀阵列可以但不限于是7通和电磁阀。优选地，对应的依据确定的控制策略可以是：200m以下1#-4#电磁阀开启；200m-400m；3#、4#电磁阀开启；400m-600m 5#电磁阀开启；600m-800m 6#电磁阀开启；800以上全部关闭。
本发明实施例还提供了一种气体检测系统，如图6所示，气体检测仪602、小气室604以及上述采气负压设备606，其中，小气室分别于所述气体检测仪和所述采气负压设备相连，用于稳压。
为了更好地说明本发明上述的负压采气设备，图7给出了一种气体检测系统的具体的采样系统框图，如图7所示，包括：低压舱702、质谱仪(气体检测仪)602、小气室604、小储气室704、电磁阀阵列104、压力传感器202、信号处理电路706、控制器102以及真空泵106。
上述实施例提出了一种电磁阀阵列执行机构，该执行机构主要通过控制不同电磁阀和与之配合的真空流量调节阀，以负责调节质谱仪两端的压力平衡。优选地，该执行机构由两个7通和电磁阀、真空流量调节阀组成。其使用方法为：与每个继电器相连的真空流量调节阀门开度各不相同，其中每个真空流量调节阀门开度的大小可以通过试验进行调试并设置，通过主控电路通过发送不同的控制信号实现开启不同组合的电磁阀，从而实现不同流量的控制，以达到控制采气系统维持一定压力差的目的。
在上述实施例所提供了系统中，以AT89S52单片机为控制核心，设计了独特的采样机构，使气体检测仪(质谱仪)能够直接采集并检测有气压差存在的低气压侧的气体，并大大提升气体检测仪(质谱仪)采样速度。同时，该负压采气设备属于外挂式进气装置，对气体检测仪(质谱仪)不进行任何改动，只需要外挂本装置即可实现提高采样速度，解决了有气压差环境下的采样问题。
在上述气体检测系统的基础上，本发明实施例还提供了一种气体检测系统气压控制方法，如图8所示，包括以下步骤：
步骤S802：接收控制信号，其中，上述控制信号用于指示上述气体检测系统中的电磁阀阵列的电磁阀组合；
步骤S804：根据上述控制信号开启上述电磁阀组合中的一个或多个电磁阀。
在一个优选实施方式中，如图9所示，在接收控制信号之前，上述方法还包括：
步骤S902：确定采样得到的气体的气压值；
步骤S904：根据确定的上述气压值确定气体检测仪的高度；
步骤S906：采用查表的方式确定与上述高度对应的电磁阀组合；
步骤S908：产生用于开启上述电磁阀组合的控制信号，并将上述控制信号发送出去。
将上述的负压采气设备应用在MGA1200EC质谱仪上可以检测气压高度为地面到25Km范围内的气体成分，测量时间缩短在90％以上，在未安装该装置时测量时间为6分钟左右，在安装本设备后，测量时间缩短为6秒钟，同时通过该设备可以在低压舱不同高度的人体和装备试验中进行气体成分分析。如表1所示，是在MGA1200EC质谱仪上使用本发明装置前后数据对比表，可见采用本设备后采气效率有了显著提高。
表1
在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。
在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：在采气负压设备中设置了用于控制电磁阀阵列的控制器，从而使得可以根据控制器产生的控制信号控制不同的电磁阀组合，以实现对真空泵的流量的控制。通过本发明实施例提出的采气负压设备可以解决现有技术中无法对气体检测仪的采气进行控制而导致的采样速率较低的技术问题，达到了提高采样速率的技术效果。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种采气负压设备，其特征在于，包括：控制器、电磁阀阵列以及真空泵，其中，
所述控制器，用于根据接收到的电信号生成用于对所述电磁阀阵列进行控制的控制信号；
所述电磁阀阵列，分别与所述控制器和所述真空泵相连，用于根据所述控制信号开启不同的电磁阀组合实现对所述真空泵的流量的控制；
其中，还包括压力传感器，与所述控制器相连，用于将采集的压力信号转换为所述电信号并将所述电信号传输至所述控制器；
其中，所述控制器包括：AD转换器和单片机，其中，
所述压力传感器，用于将采集到的压力信号转换为模拟信号并将所述模拟信号作为所述电信号发送至所述AD转换器；
所述AD转换器，与所述压力传感器相连，用于将所述模拟信号转换为数字信号；
所述单片机，与所述AD转换器相连，用于根据所述数字信号生成所述控制信号并将所述控制信号发送至所述电磁阀阵列；
与所述控制器相连的存储器，其中，所述控制器还用于根据所述数字信号确定与所述采气负压设备相连的气体检测仪的高度并根据所述存储器中存储的高度与电磁阀组合之间的对应关系生成所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述单片机是AT89S52和/或所述AD转换器是ADC0809AD转换器。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制器通过一个或多个继电器与所述电磁阀阵列相连，所述控制器通过所述控制信号对所述一个或多个继电器的通断进行控制。
4.一种气体检测系统，其特征在于，包括：气体检测仪、小气室以及权利要求1至3中任一项所述的采气负压设备，其中，所述小气室分别与所述气体检测仪和所述采气负压设备相连，用于稳压。
5.一种对权利要求4的气体检测系统进行控制的方法，其特征在于，包括：
接收控制信号，其中，所述控制信号用于指示所述气体检测系统中的电磁阀阵列的电磁阀组合；
根据所述控制信号开启所述电磁阀组合中的一个或多个电磁阀。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在接收控制信号之前，所述方法还包括：
确定采样得到的气体的气压值；
根据确定的所述气压值确定气体检测仪的高度；
采用查表的方式确定与所述高度对应的电磁阀组合；
产生用于开启所述电磁阀组合的控制信号，并将所述控制信号发送出去。
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