CN104459053B - 一种气体进样装置及应用其的气路系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体进样装置及应用其的气路系统和方法，气体进样装置包括依次设置的进气软管、吸附管和出气软管，所述吸附管内填充有吸附材料，所述吸附管上包裹有加热装置，所述加热装置上还包裹有加热绝缘套，所述吸附管的两端分别与设置在所述进气软管出气口内和出气软管进气口内的厚壁硬质管连通，所述吸附管内在吸附材料两端分别设置有金属滤网，本发明改进了传统的气体检测设备的气体进样结构，在进样通路上集成了小型、具备富集功能的吸附管，有效实现低浓度对象的检出，提高设备检测能力；同时在气路系统中配备气体检测装置清洗通路，气体检测装置每次工作后均可实现传感器归零，降低了测试干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体检测设备，具体为一种气体进样装置及应用其的气路系统和方法。
背景技术
气体检测设备被广泛应用于检测大气污染物、食品挥发气、爆炸物、毒气、生化战剂等物质。进行气体浓度检测的标准方法一般为气相或液相色谱仪，但是该设备一般体积庞大需要配备载气、价格昂贵、操作复杂，不适合野外、战场、工业现场等恶劣环境下的应用。开发简单易用便携的气体分析设备的需求日益迫切。
便携式气体分析设备主要由以下几部分构成：进样单元、传感单元、数据分析单元、主控单元及人机交互单元。进样单元负责样本气体采集和样本气体的前后处理。在常规的便携式气体检测设备中，进样单元往往只有一根进样通路及通路与大气接触端的防尘装置，气体样本经滤尘后被直接送往传感器腔与传感器(例如电化学传感器、压电传感器)表面或内部的敏感物质直接发生物理或化学反应，测试后气体直接排出进入下一个测试循环。这种进样方式导致传感器的检测能力受限，多次采样之间样本易产生交叉污染，影响测试精度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为克服上述问题，提供一种便携、快速、高效的气体进样装置及应用其的气路系统和方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种气体进样装置，包括依次设置的进气软管、吸附管和出气软管，所述进气软管的进气口上设置有防尘装置，所述吸附管内填充有吸附材料，所述吸附管上包裹有加热装置，所述加热装置上还包裹有加热绝缘套，所述吸附管的两端分别与设置在所述进气软管出气口内和出气软管进气口内的厚壁硬质管连通，所述吸附管内在吸附材料两端分别设置有金属滤网，所述吸附管内在所述金属滤网与所述厚壁硬质管之间设置有薄壁硬质管，所述厚壁硬质管的的内径小于所述吸附管的内径，所述厚壁硬质管的外径大于所述吸附管的外径。
优选地，还包括包覆吸附管、进气软管和出气软管的外壳，所述外壳包括上盖和下盖，所述上盖与下盖之间设置有密封垫圈，所述进气软管和出气软管分别从所述下盖的两端穿出。
优选地，所述吸附管的外径为1-3mm，其内径为0.6-2.5mm，其长度为10mm-30mm。
优选地，所述防尘装置为螺纹固定式防尘头或柱状防尘塞。
优选地，所述吸附材料为分子筛、硅胶、高聚物、Tenax-TA或活性炭。
一种气路系统，包括固定基板，所述固定基板上设置有气体检测装置、采样泵、活性炭管和以上所述的气体进样装置，所述气体进样装置的出气软管通过气管与单向阀的进气口连接，所述单向阀的出气口通过气管与所述气体检测装置连通，所述气体检测装置通过气管与所述采样泵连通，所述采样泵通过气管与电磁阀的a口连通，所述电磁阀的c口通过气管与所述活性炭管一端连通，所述活性炭管的另一端通过气管与所述气体检测装置连通，所述电磁阀的b口连通有排气管，所述排气管的末端与所述气体进样装置并排设置。
优选地，所述电磁阀、采样泵和单向阀都与设置在固定基板上的控制器连接。
优选地，所述气体进样装置的出气软管通过螺旋型气管与单向阀的进气口连接。
一种采用以上所述的气路系统的气路控制方法，包括以下步骤：
S1.将所述单向阀打开，所述电磁阀保持a-b口导通，启动采样泵，根据工作模式设定所述采样泵的采样时间；
S2.达到设定的采样时间，所述吸附材料吸附了高浓度的被测样本对象后，所述采样泵停止工作，所述加热装置迅速开始对所述吸附管加热，使被测样本对象从所述吸附材料中解离；
S3.第二次启动所述采样泵，保持约2-3秒的采样时间，将从吸附填料上解离的被测样本对象送至所述气体检测装置内；
S4.所述气体检测装置检测完成后，开启所述采样泵，所述采样泵将所述气体检测装置内的气体通过排气管排入大气，带走所述吸附管附近的热量；
S5.最后进入清洗状态，关闭所述单向阀，将所述电磁阀切换至a-c导通，气体在所述气体检测装置、采样泵、电磁阀、活性炭管之间循环，所述活性炭管过滤气体检测装置内的气体，使气体检测装置内空气恢复到检测前的状态。
本发明的有益效果是：本发明改进了传统的气体检测设备的气体进样结构，在进样通路上集成了小型、具备富集功能的吸附管，有效实现低浓度对象的检出，提高设备检测能力；同时配备气体检测装置清洗通路，气体检测装置每次工作后均可实现传感器归零，降低了测试干扰。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明所述一种气体进样装置的主视图；
图2是本发明所述气路系统的立体图。
图中标记：1-固定基板，2-采样泵，3-进气软管，4-防尘装置，5-吸附管，6-加热装置，7-气体检测装置，8-电磁阀，9-下盖，10-排气管，11-单向阀，12-活性炭管，13-上盖，14-密封垫圈，15-螺旋型气管，101-吸附材料，102-金属滤网，103-薄壁硬质管，104-厚壁硬质管，105-出气软管，106-加热绝缘套。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
下面提供本发明所述一种气体进样装置及应用其的气路系统和方法的具体实施方式。
实施例1
如图1所示的本发明所述一种气体进样装置，包括依次设置的进气软管3、吸附管5和出气软管105，所述进气软管3的进气口上设置有防尘装置4，所述防尘装置4在防止灰尘杂质进入气路的同时保证测试所需的气体样本量，所述吸附管5内填充有吸附材料101，所述吸附管5上包裹有加热装置6，所述加热装置6优选的采用加热丝，其可缠绕在吸附管5上，但不限于加热丝，还可采用其他加热装置6，所述加热装置6上还包裹有加热绝缘套106，所述吸附材料101能够吸附包括测试目标组分在内的一系列气体成分，采样达到设定时间后，所述吸附材料101已经吸附了足够检测的气体浓缩样本，此时所述加热装置6开始工作，隔着所述吸附管5对吸附材料101进行加热，达到吸附材料101的样本解离温度后，其会释放采集到的气体浓缩样本，进入下一级的检测设备进行检测，本发明可通过吸附材料101进行浓缩吸附，并通过加热解离，实现对低浓度对象的检出，提高了检测灵敏度和精确度。
所述吸附管5的两端分别与设置在所述进气软管3出气口内和出气软管105进气口内的厚壁硬质管104连通，所述吸附管5内在吸附材料101两端分别设置有金属滤网102，所述金属滤网102可使吸附材料101的位置固定不被采样气流或设备振动影响，所述金属滤网102优选的使用40-400目的不锈钢金属网片固定位置并保证透气量,所述吸附管5内在所述金属滤网102与所述厚壁硬质管104之间设置有薄壁硬质管103，所述金属滤网102由薄壁硬质管103支撑，所述薄壁硬质管103可采用PP、PU、特氟龙或PEEK，所述厚壁硬质管104的的内径小于所述吸附管5的内径，所述厚壁硬质管104的外径大于所述吸附管5的外径，因为所述厚壁硬质管104分别设置在出气软管105和进气软管3内，所以厚壁硬质管104可密封的抵触在所述吸附管5两侧，并由出气软管105和进气软管3外套上进行进一步密封，保证了气体进气时的密封性，提高实验的精准度。
在优选的实施方案中，还包括包覆吸附管5、进气软管3和出气软管105的外壳，所述外壳包括上盖13和下盖9，所述上盖13与下盖9之间设置有密封垫圈14，所述进气软管3和出气软管105分别从所述下盖9的两端穿出，所述外壳为了防止加热装置6产生的热量影响其他部件的正常运行。
所述吸附管5的外径为1-3mm，其内径为0.6-2.5mm，其长度为10mm-30mm，具体根据需要进行选择。
在优选的实施方案中，所述防尘装置4为螺纹固定式防尘头或柱状防尘塞，但不限于此，还可以为其他防尘装置4。
在优选的实施方案中，所述吸附材料101为分子筛、硅胶、高聚物、Tenax-TA或活性炭。
实施例2
一种气路系统，如图2所示，包括固定基板1，所述固定基板1优选的选用PCB板，可具体采用FR-4、CEM-3、CEM-1、22F或94VO的PCB板，所述固定基板1上设置有气体检测装置7、采样泵2、活性炭管12和实施例1所述的气体进样装置，所述气体进样装置的出气软管105通过气管与单向阀11的进气口连接，所述单向阀11的出气口通过气管与所述气体检测装置7连通，所述气体检测装置7可采用现有常规的设计，以能实现气体检测为准，所述气体检测装置7通过气管与所述采样泵2连通，所述采样泵2通过气管与电磁阀8的a口连通，所述电磁阀8为三向电磁阀8，所述电磁阀8的c口通过气管与所述活性炭管12一端连通，所述活性炭管12的另一端通过气管与所述气体检测装置7连通，所述电磁阀8的b口连通有排气管10，所述排气管10的末端与所述气体进样装置并排设置。
在优选的实施方案中，所述电磁阀8、采样泵2和单向阀11都与设置在固定基板1上的控制器连接，所述控制器可采用常规电气控制器，其可集成设置在所述固定基板1上。
所述气体进样装置的出气软管105通过螺旋型气管15与单向阀11的进气口连接，所述螺旋型气管15呈螺旋绕制促进了气体样本与外界热交换进程，使样本气体快速从解离温度降温至适宜测试的温度。
实施例3
一种采用实施例2所述的气路系统的气路控制方法，包括以下步骤：
S1.将所述单向阀11打开，所述电磁阀8保持a-b口导通，启动采样泵2，根据工作模式设定所述采样泵2的采样时间，根据所处的不同工作模式，设定不同的采样时间，提高采样时间有利于检出低浓度样本，提高检测灵敏度增强设备检测能力；
S2.达到设定的采样时间，所述吸附材料101吸附了高浓度的被测样本对象后，所述采样泵2停止工作，所述加热装置6迅速开始对所述吸附管5加热，使吸附材料101迅速升温至约200摄氏度，达到吸附材料101中被吸附组分的解离温度，使被测样本对象从所述吸附材料101中解离；
S3.第二次启动所述采样泵2，保持约2-3秒的采样时间，将从吸附填料上解离的被测样本对象送至所述气体检测装置7内；
S4.所述气体检测装置7检测完成后，开启所述采样泵2，所述采样泵2将所述气体检测装置7内的气体通过排气管10排入大气，带走所述吸附管5附近的热量，恢复所述吸附材料101的吸附能力；
S5.最后进入清洗状态，关闭所述单向阀11，将所述电磁阀8切换至a-c导通，气体在所述气体检测装置7、采样泵2、电磁阀8、活性炭管12之间循环，所述活性炭管12过滤气体检测装置7内的气体，使气体检测装置7内空气恢复到检测前的状态，降低对下次测试的影响。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种气体进样装置，其特征在于，包括依次设置的进气软管、吸附管和出气软管，所述进气软管的进气口上设置有防尘装置，所述吸附管内填充有吸附材料，所述吸附管上包裹有加热装置，所述加热装置上还包裹有加热绝缘套，
所述吸附管的两端分别与设置在所述进气软管出气口内和出气软管进气口内的厚壁硬质管连通，所述吸附管内在吸附材料两端分别设置有金属滤网，所述金属滤网可使吸附材料的位置固定不被采样气流或设备振动影响，所述金属滤网使用40-400目的不锈钢金属网片固定位置并保证透气量,所述吸附管内在所述金属滤网与所述厚壁硬质管之间设置有薄壁硬质管，所述金属滤网由薄壁硬质管支撑，所述薄壁硬质管采用PP、PU、特氟龙或PEEK，所述厚壁硬质管的内径小于所述吸附管的内径，所述厚壁硬质管的外径大于所述吸附管的外径，因为所述厚壁硬质管分别设置在出气软管和进气软管内，所以厚壁硬质管可密封的抵触在所述吸附管两侧，并由出气软管和进气软管外套上进行进一步密封；
还包括包覆吸附管、进气软管和出气软管的外壳，所述外壳包括上盖和下盖，所述上盖与下盖之间设置有密封垫圈，所述进气软管和出气软管分别从所述下盖的两端穿出；
所述吸附管的外径为1-3mm，其内径为0.6-2.5mm，其长度为10mm-30mm；
所述防尘装置为螺纹固定式防尘头或柱状防尘塞；
所述吸附材料为分子筛、硅胶、高聚物、Tenax-TA或活性炭。
2.一种气路系统，其特征在于，包括固定基板，所述固定基板上设置有气体检测装置、采样泵、活性炭管和权利要求1所述的气体进样装置，所述气体进样装置的出气软管通过气管与单向阀的进气口连接，所述单向阀的出气口通过气管与所述气体检测装置连通，所述气体检测装置通过气管与所述采样泵连通，所述采样泵通过气管与电磁阀的a口连通，所述电磁阀的c口通过气管与 所述活性炭管一端连通，所述活性炭管的另一端通过气管与所述气体检测装置连通，所述电磁阀的b口连通有排气管，所述排气管的末端与所述气体进样装置并排设置；
所述电磁阀、采样泵和单向阀都与设置在固定基板上的控制器连接；
所述气体进样装置的出气软管通过螺旋型气管与单向阀的进气口连接。
3.一种采用权利要求2所述的气路系统的气路控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将所述单向阀打开，所述电磁阀保持a-b口导通，启动采样泵，根据工作模式设定所述采样泵的采样时间；
S2.达到设定的采样时间，所述吸附材料吸附了高浓度的被测样本对象后，所述采样泵停止工作，所述加热装置迅速开始对所述吸附管加热，使被测样本对象从所述吸附材料中解离；
S3.第二次启动所述采样泵，保持2-3秒的采样时间，将从吸附填料上解离的被测样本对象送至所述气体检测装置内；
S4.所述气体检测装置检测完成后，开启所述采样泵，所述采样泵将所述气体检测装置内的气体通过排气管排入大气，带走所述吸附管附近的热量；
S5.最后进入清洗状态，关闭所述单向阀，将所述电磁阀切换至a-c导通，气体在所述气体检测装置、采样泵、电磁阀、活性炭管之间循环，所述活性炭管过滤气体检测装置内的气体，使气体检测装置内空气恢复到检测前的状态。
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