CN105424608A - 双信号可视化气液双体系检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双信号可视化气液双体系检测装置，包括激光诱导荧光装置、液体检测装置和气体检测装置；激光诱导荧光装置包括光谱仪、激光LED模组、选光支架、调节支架、底座Ⅰ、螺杆、轨道、Y型光纤和驱动螺杆转动的机构；液体检测装置包括电机Ⅰ、转动托盘、转动鼓、光纤支架Ⅰ、光纤支架Ⅱ、微量注液泵和比色皿；气体检测装置包括气体反应装置、可见光检测装置和气体反应室驱动机构。该检测装置以实现对气液目标物质进行快速的定性、定量检测。通过将可见光信号及荧光信号与基于卟啉类的交叉响应传感器阵列进行有机结合，对气体、液体、气液双体系下时频多指标联合特征向量的提取及模式识别方法的研究探索。

Description

双信号可视化气液双体系检测装置

技术领域

本发明涉及一种在医疗、食品安全、环境保护等领域中应用广泛的气体和液体检测装置，尤其涉及一种双信号可视化气液双体系检测装置。

背景技术

气体和液体检测在医疗、食品安全、环境保护等领域都有广泛应用，渗透国民生产生活的方方面面。医疗方面，呼出气体检测作为一种新兴的有广阔发展前景的诊断方法，由于其具有无创性的优势，正被世界各国越来越多的重视。多种疾病的相关呼出气体标志物被确定，如哮喘、肺癌、心肌缺血、糖尿病、类风湿性关节炎、胰腺囊性纤维化、胃幽门螺杆菌致胃炎和胃溃疡等等。目前各国研究人员依然在寻找一些和呼吸相关的疾病的呼吸诊断方法，其中肺癌因为标志性气体已经基本确定，且肺癌因其发病率和死亡高，传统手段确诊复杂，价格昂贵，难以用于普遍性筛查，故对呼出气体检测的研究一直是该领域的热点之一。呼出气体中的一些挥发性有机气体与人体是否患有肺癌，甚至与肺癌的分期都有着密切的关系，可作为诊断肺癌的标志物。与传统的肺癌检测方法相比，通过气体标志物来进行诊断不仅成本较低，更重要的是其具有无创性，并有望对早期的肺癌进行筛查，从而大大提高肺癌患者的存活率。食品安全方面，农药作为农作物的第一污染源，对人类的食品安全造成了很大的负面影响。随着人类生活水平的提高和对生活质量的要求越来越高，对农作物及农副产品中的农药残留的检测方法研究成为了目前的研究热点。环境保护方面，随着现在工业的不断发展，工业废气对环境的污染越来越突出，它们对人们赖以生存的地球环境造成极度恶劣的危害。工业废气指企业厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中产生的各种排入空气的含有污染物气体的总称，如二氧化硫、氨气、甲醛等。这些废气对人体、动植物、天气、气候都有较大的负面影响。对其进行实时检测，有利于对污染进行有效控制，以营造出适合于人类长期生活、工作的环境。

目前，针对上述物质的检测方法主要有气/液相色谱-质谱联用(Gas/LiquidChromatography-MassSpectrometer-computer,GC-MS)，质子转移反应质谱(ProtonTransferReactionMassSpectrometry,PTR-MS)，离子迁移谱(IonMobilitySpectrometer,IMS)和传感器检测技术。其中前面三种操作复杂、价格昂贵、且耗时，不能实现实时在线检测。相比较而言，传感器法是近些年来发展起来的新型检测方法，由于其响应速度快、灵敏度高，成为了一种新型的气液物质检测方法。目前研究报道中传感器方法最常见的主要是基于光化学、基于电化学、基于表面声波、基于石英微天平这四种。

光化学传感器采用传感器阵列上的敏感材料以交叉响应的方式分析样品，是一种可以快速检测呼出气体中VOCs的传感器技术。比色传感器阵列根据阵列中特意性敏感材料与检测气体的特异性作用，可以实现对VOCs的可视性识别。Mazzone等首先报道了可视性传感阵列在肺癌气体监测的应用，通过对143个检测样本的测试，响应性达到73.3％，特异性到72.4％。改进后的传感器有检测了229个待测样本(92个肺癌患者，137个对照样本)，准确率超过80％。与光化学传感器相比，电化学传感器具有更高的信号响应与灵敏度。VanessaH.Tran等报道了一种六通道芯片传感器阵列，各通道芯片包含一个氧化锡电极，电极上包覆上镧系稀土金属薄膜，通过微电学装置检测各电极上的电阻变化，即可实现对呼吸气体中VOCs的检测。Cyranose320式手持便携式化学气体分析仪也可用于呼吸气体检测。该传感器由32个纳米聚合物传感器阵列构成，当与呼吸气体接触时，纳米化合物发生膨胀，引起阵列芯片电阻发生变化，从而实现对不同呼吸气体的指纹识别。该传感器分析了10个非小细胞肺癌患者，10个病发慢性阻塞性肺疾病患者和10个正常人，准确性超过80％。Peng等以配体改性的纳米金粒子做敏感材料包覆半导体微电极制备了VOCs检测阵列传感器。检测结果显示使用纳米金粒子传感器能很好的检测肺癌患者组和健康对照组，且具有较高的灵敏性和特异性，测试样品不需预除水蒸气和富集等步骤。表面声波传感器是一种建立于高频机械振荡器基础上的一种传感器件，它可以提供一种简单、灵敏检测物质的化学、物理性质方法。表面声波化学传感器具有较高的灵敏度和检测精度，目前只能用于气相分析。浙江大学的XingChen等用聚异丁烯包覆的SAW传感器电子鼻对检测了肺癌患者呼吸气体。该传感器分别检测了呼吸气体和肺癌细胞代谢气体，结果发现肺癌细胞代谢物中有四种VOCs可以作为特异性肺癌标志物。石英微天平传感器的检测原理利用了石英晶体的压电效应，结构简单，灵敏度高，成本低，其测量精度可以达到纳克量级。CorradoDiNatale等在传统的微天平表面包裹了一层金属卟啉薄膜，由于卟啉分子与VOCs间的特异性作用，大大增强了传感器的信号响应和选择性。该传感器分析了60个检测样本，35个肺癌患者，18个正常人对照样，9个为术后患者。结果表明，肺癌患者区分率高达100％，对照样区分率为94％，44％术后患者被识别为肺癌患者。SukeriAnandhakumar等通过金原子族修饰电极对甲基对硫磷进行了检测。电化学实验结果表明了在10-80μM和1-10nM的浓度范围下有较好的线性关系，检测限可以达到0.65nM，实验随后在实际样品中实施，结果与高效液相色谱(HPLC)结果一致，本方法在实际样品检测中具有一定可行性。MustafaMusameh等用网状碳纳米管修饰玻璃电极测定甲基对硫磷，结果表明了在20-1000nM的浓度范围内具有非常好的线性关系(R2＝0.993)，经过优化后检测限可以达到1pM。LurdesI.B.Silvaa开发了一种便携式光纤传感器实现了对苯，甲苯，乙苯，对二甲苯，间二甲苯和邻二甲苯(BTEX)的远程监控。并将该分析仪的校准和测试分析监测苯系物的性能与更传统的分析方法，即气相色谱加上一个火焰离子化检测器(GC-FID)进行了比较。前者具有较高的分析灵敏度和准确性，良好的线性关系和稳定的分析信号，并分析时间短等优点。

然而上述传感器几乎都只使用了单一信号来作为判断依据，仅能反映目标气体的部分特性，且有的使用的是基于物理吸附的电子鼻，这就使得其敏感性不高，因此广泛应用于实际还有一定困难。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种对气液目标物质进行快速定性、定量检测的双信号可视化气液双体系检测装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

双信号可视化气液双体系检测装置，包括激光诱导荧光装置、液体检测装置和气体检测装置；

所述激光诱导荧光装置包括光谱仪、激光LED模组、选光支架、调节支架、底座Ⅰ、螺杆、轨道、Y型光纤和驱动螺杆转动的机构；所述底座Ⅰ安装在轨道上并与轨道滑动配合，所述底座Ⅰ的中部设置螺纹孔，所述螺杆穿过底座Ⅰ的螺纹孔并与螺纹孔螺纹配合，所述螺杆与轨道平行，所述调节支架为两个且平行设置在底座Ⅰ上，两个调节支架上设置相互平行的条形孔，所述选光支架的底端通过穿过条形孔的调节螺栓连接在两个调节支架上，所述选光支架的顶端配有光纤接头Ⅰ，所述Y型光纤的一端安装在光纤接头Ⅰ上并与激光LED模组同轴线对应；

所述液体检测装置包括电机Ⅰ、转动托盘、转动鼓、光纤支架Ⅰ、光纤支架Ⅱ、微量注液泵和比色皿；所述电机Ⅰ的输出轴竖直向上，所述转动鼓安装在电机Ⅰ的输出轴上，所述转动托盘固定安装在转动鼓上，所述转动托盘上且靠近边缘均布设置多个比色皿；所述转动托盘的边缘上方固定设置一光纤接头Ⅱ，所述转动托盘的上方且靠近转动托盘中部固定设置一光纤接头Ⅲ，所述光纤接头Ⅱ和光纤接头Ⅲ分别位于比色皿相对的两侧外；所述光纤支架Ⅰ固定设置在转动托盘的外侧，所述光谱仪与光纤Ⅰ的一端连接，光纤Ⅰ的另一端通过光纤支架Ⅰ安装在光纤接头Ⅱ上；所述光纤支架Ⅱ固定设置在转动托盘的外侧，所述光纤支架Ⅱ的顶部靠近转动托盘的中部上方，所述Y型光纤的另外两端中的一端通过光纤支架Ⅱ安装在光纤接头Ⅲ上；所述微量注液泵固定设置在转动托盘的一侧，微量注液泵的出液口连接输液管，所述输液管的出液口位于转动托盘一侧的比色皿的正上方；

所述气体检测装置包括气体反应装置、可见光检测装置和气体反应室驱动机构；所述气体反应装置包括电机Ⅱ、气泵、卟啉传感器片子、气体反应室、反应台、旋转轴和光纤支架Ⅲ；所述反应台位于气体反应室内，旋转轴穿过气体反应室的底部并与其转动且密封配合，所述反应台固定在旋转轴的顶部，旋转轴由电机Ⅱ驱动；所述气体反应室的底部和气体反应室的顶盖均由透明材料制成；所述气体反应室的一侧设置进气口，所述气体反应室的另一侧设置出气口，所述气泵的出气口连接气体反应室的进气口，卟啉传感器片子放置在反应台上，卟啉传感器片子上沿圆周方向均布设有数个卟啉传感器，所述光纤支架Ⅲ设置在气体反应室的一侧，所述光纤支架Ⅲ的顶部设置一光纤接头Ⅳ，所述光纤支架Ⅲ的中部设置一光纤接头Ⅴ，所述光纤接头Ⅳ和光纤接头Ⅴ分别位于气体反应室的上方和下方，光纤接头Ⅳ和光纤接头Ⅴ与卟啉传感器在竖直方向对应，所述Y型光纤的另外两端中的另一端安装在光纤接头Ⅳ上，所述光谱仪与光纤Ⅱ的一端连接，光纤Ⅱ的另一端安装在光纤接头Ⅴ上；所述可见光检测装置包括LED均光板和摄像头；所述LED均光板呈半环状结构，所述摄像头位于LED均光板的上方，所述气体反应室的位置高于LED均光板并低于摄像头的高度；所述气体反应室驱动机构包括电机Ⅲ、底座Ⅱ、导轨、丝杆和滑动工作台；所述导轨固定设置在底座Ⅱ上，导轨的一端位于LED均光板的下方，丝杆设置在底座Ⅱ的上方并与导轨平行，所述滑动工作台安装在导轨上并与导轨滑动配合，所述滑动工作台设置螺纹孔，所述丝杆穿过滑动工作台的螺纹孔并与螺纹孔螺纹配合，所述丝杆由电机Ⅲ带动，所述电机Ⅱ固定设置在滑动工作台上。

作为本发明的一种优选方案，所述液体检测装置还包括转动托盘定位机构，所述转动托盘定位机构包括微动开关Ⅰ和触动块Ⅰ；所述转动鼓的外圆上设置一挡块，所述触动块Ⅰ设置在微动开关Ⅰ的弹簧片上，所述触动块Ⅰ与转动鼓转动时挡块的运行轨迹对应。

作为本发明的另一种优选方案，所述液体检测装置还包括顶部敞开的液体检测盒，所述转动托盘上且靠近边缘均布设置数量与比色皿数量相等的液体检测盒，所述液体检测盒相对应的壁上分别设置一狭缝，每个比色皿放置在一个液体检测盒内，每个液体检测盒上的两个狭缝相对转动托盘的中心呈发射状。

作为本发明的又一种优选方案，所述气体检测装置还包括十字搅拌架，所述十字搅拌架固定在反应台上并位于卟啉传感器片子内。

作为本发明的一种改进方案，所述气体检测装置还包括稳定支架，所述稳定支架包括左支架杆、右支架杆和环形顶板，所述左支架杆和右支架杆的底部固定设置在滑动工作台的上方，所述环形顶板固定在左支架杆和右支架杆的顶部，左支架杆和右支架杆的顶部伸出环形顶板并形成定位销，所述气体反应室的底部对应设置两个定位凹槽，所述气体反应室设置在环形顶板上，左支架杆和右支架杆顶部的定位销插入对应的定位凹槽内。

作为本发明的另一种改进方案，所述气体反应装置还包括固定底板、左支撑杆、右支撑杆、左减震弹簧、右减震弹簧和减震悬吊板；所述左支撑杆和右支撑杆竖直固定设置在固定底板上，所述左减震弹簧套在左支撑杆上，左减震弹簧的顶端与左支撑杆的顶端固定连接，所述右减震弹簧套在右支撑杆上，右减震弹簧的顶端与右支撑杆的顶端固定连接，所述减震悬吊板设置在左支撑杆和右支撑杆之间，所述减震悬吊板的一端与左减震弹簧的底端固定连接，所述减震悬吊板的另一端与右减震弹簧的底端固定连接，所述气泵安装在减震悬吊板上。

作为本发明的又一种改进方案，所述反应台旋转定位机构包括微动开关Ⅱ和触动块Ⅱ；所述旋转轴的外圆上设置一定位块，所述触动块Ⅱ设置在微动开关Ⅱ的弹簧片上，所述触动块Ⅱ与旋转轴转动时定位块的运行轨迹对应。

作为本发明的进一步改进方案，所述气体检测装置还包括微动开关Ⅴ、触动块Ⅴ、微动开关Ⅵ和触动块Ⅵ；所述微动开关Ⅴ和微动开关Ⅵ分别设置在导轨的两端，微动开关Ⅴ位于LED均光板的下方，所述触动块Ⅴ设置在微动开关Ⅴ的弹簧片上，所述触动块Ⅵ设置在微动开关Ⅵ的弹簧片上，所述触动块Ⅴ和触动块Ⅵ均与滑动工作台对应。

作为本发明的再进一步改进方案，所述激光诱导荧光装置还包括微动开关Ⅲ、触动块Ⅲ、微动开关Ⅳ和触动块Ⅳ；所述微动开关Ⅲ和微动开关Ⅳ分别设置在轨道的两端，所述触动块Ⅲ设置在微动开关Ⅲ的弹簧片上，所述触动块Ⅳ设置在微动开关Ⅳ的弹簧片上，所述触动块Ⅲ和触动块Ⅳ与底座Ⅰ对应。

与现有技术相比，本发明具有如下技术优点：

1、双信号可视化气液双体系检测装置以实现对气液目标物质进行快速的定性、定量检测；通过将可见光信号及荧光信号与基于卟啉类的交叉响应传感器阵列进行有机结合，对气体、液体、气液双体系下时频多指标联合特征向量的提取及模式识别方法的研究探索。

2、通过对多种气液目标物质的检测，希望为实现肺癌早期筛查、农残快速检测、环境污染气体实时监测等上述重大关切问题的快速检测提供参考，并为气液多体系检测提供一条新的思路。

3、该装置研究一些与重大疾病、食品安全、环境污染等与国民生产生活方面有着紧密联系的气体液体在多信号模式下的联合特征，并据此探索目标气液标志物的模式识别方法。

4、探明目标气体、液体、气液双体系下，基于双信号的时频多指标联合特征值向量及其提取方法。

5、该装置能从多个角度考察目标物的特性，有助于更加准确地对待测物及其浓度进行识别，进而为生产实践及临床诊断提供依据，既具有重要的科学价值和学术意义，又具有巨大的实际应用前景。

6、某些场合，需要对气液双体系进行同时检测，比如肺癌，如果既能对呼出气体，又能对痰液或血液中的某些指标，都进行检测，那么将患者的两种信号进行提取并建立联合特征指标，有助于进一步提高灵敏度，降低假阳率和假阴率。

附图说明

图1为双信号可视化气液双体系检测装置的结构示意图；

图2为液体检测装置的结构示意图；

图3为气体检测装置的结构示意图；

图4为气体反应室的结构示意图；

图5为稳定支架的结构示意图。

附图中，1—光谱仪；2—激光LED模组；3—选光支架；4—调节支架；5—底座Ⅰ；6—螺杆；7—轨道；8—条形孔；9—光纤接头Ⅰ；10—电机Ⅰ；11—转动托盘；12—转动鼓；13—光纤支架Ⅰ；14—光纤支架Ⅱ；15—微量注液泵；16—比色皿；17—光纤接头Ⅱ；18—光纤接头Ⅲ；19—电机Ⅱ；20—气泵；21—卟啉传感器片子；22—气体反应室；23—反应台；24—旋转轴；25—光纤支架Ⅲ；26—卟啉传感器；27—光纤接头Ⅳ；28—LED均光板；29—摄像头；30—电机Ⅲ；31—底座Ⅱ；32—导轨；33—丝杆；34—滑动工作台；35—微动开关Ⅰ；36—触动块Ⅰ；37—挡块；38—液体检测盒；39—狭缝；40—十字搅拌架；41—左支架杆；42—右支架杆；43—环形顶板；44—定位销；45—固定底板；46—左支撑杆；47—右支撑杆；48—左减震弹簧；49—右减震弹簧；50—减震悬吊板；51—微动开关Ⅱ；52—触动块Ⅱ；53—微动开关Ⅲ；54—触动块Ⅲ；55—微动开关Ⅳ；56—触动块Ⅳ；57—固定盘；58—连接杆；59—支撑杆；60—支架；61—定位块；62—微动开关Ⅴ；63—触动块Ⅴ；64—微动开关Ⅵ；65—触动块Ⅵ。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，双信号可视化气液双体系检测装置，包括激光诱导荧光装置、液体检测装置和气体检测装置。

如图1-3所示，激光诱导荧光装置包括光谱仪1、激光LED模组2、选光支架3、调节支架4、底座Ⅰ5、螺杆6、轨道7、Y型光纤、驱动螺杆6转动的机构(在本实施例中，该机构采用电机，通过电机驱动螺杆6转动)、微动开关Ⅲ53、触动块Ⅲ54、微动开关Ⅳ55和触动块Ⅳ56。激光LED模组2设置在光谱仪1的上方，底座Ⅰ5安装在轨道7上并与轨道7滑动配合，底座Ⅰ5的中部设置螺纹孔，螺杆6穿过底座Ⅰ5的螺纹孔并与螺纹孔螺纹配合，螺杆6与轨道7平行。调节支架4为两个且平行设置在底座Ⅰ5上，两个调节支架4上设置相互平行的条形孔8(条形孔8与激光LED模组2的轴线平行)，选光支架3的底端通过穿过条形孔8的调节螺栓连接在两个调节支架4上，选光支架3的顶端配有光纤接头Ⅰ9，光纤接头Ⅰ9伸向激光LED模组2，激光LED模组2为多个，激光LED模组2的轴线与轨道7垂直，Y型光纤的一端安装在光纤接头Ⅰ9上并与激光LED模组2同轴线对应。微动开关Ⅲ53和微动开关Ⅳ55分别设置在轨道7的两端，触动块Ⅲ54设置在微动开关Ⅲ53的弹簧片上，触动块Ⅳ56设置在微动开关Ⅳ55的弹簧片上，触动块Ⅲ54和触动块Ⅳ56与底座Ⅰ5对应。

电机通过皮带轮和皮带驱动螺杆6转动，进而驱动底座Ⅰ5在轨道7上滑动，底座Ⅰ5的滑动范围在微动开关Ⅲ53和微动开关Ⅳ55之间，移动底座Ⅰ5的目的主要是带动其上的选光支架3上的光纤接头Ⅰ9移动，以选择对应的激光LED模组2，确保在每个选光工位上，光纤与相应的激光LED模组保存同轴。条形孔8用于调节选光支架3在调节支架4上的位置，进而调节光纤接头Ⅰ9与相应的激光LED模组的距离。

如图2所示，液体检测装置包括电机Ⅰ10、转动托盘11、转动鼓12、光纤支架Ⅰ13、光纤支架Ⅱ14、微量注液泵15、比色皿16、固定盘57、连接杆58、支撑杆59和顶部敞开的液体检测盒38。电机Ⅰ10安装在支架60上，电机Ⅰ10的输出轴竖直向上，转动鼓12安装在电机Ⅰ10的输出轴上，转动托盘11固定安装在转动鼓12上。转动托盘11上且靠近边缘均布设置多个比色皿16，比色皿16为顶部敞口的透明盒；转动托盘11上且靠近边缘均布设置数量与比色皿16数量相等的液体检测盒38，液体检测盒38相对应的壁上分别设置一狭缝39，每个比色皿16放置在一个液体检测盒38内，每个液体检测盒38上的两个狭缝39相对转动托盘11的中心呈发射状。转动托盘11的边缘上方固定设置一光纤接头Ⅱ17，支撑杆59安装在转动托盘11的一侧外，支撑杆59的顶部伸向转动托盘11的中部上方，固定盘57位于转动托盘11的上方且位于多个比色皿16围成的圈内，固定盘57通过连接杆58固定悬吊在支撑杆59的顶部，转动托盘11的上方且靠近转动托盘11中部固定设置一光纤接头Ⅲ18，光纤接头Ⅲ18固定安装在固定盘57上且靠近固定盘57的边缘，光纤接头Ⅱ17和光纤接头Ⅲ18分别位于比色皿16相对的两侧外。光纤支架Ⅰ13固定设置在转动托盘11的外侧，光谱仪1与光纤Ⅰ的一端连接，光纤Ⅰ的另一端通过光纤支架Ⅰ13安装在光纤接头Ⅱ17上。光纤支架Ⅱ14固定设置在转动托盘11的外侧，光纤支架Ⅱ14的顶部靠近转动托盘11的中部上方，Y型光纤的另外两端中的一端通过光纤支架Ⅱ14安装在光纤接头Ⅲ18上。微量注液泵15固定设置在转动托盘11的一侧，微量注液泵15的出液口连接输液管，输液管的出液口位于转动托盘11一侧的比色皿16的正上方。

为了对转动托盘11上的比色皿16的转动位置进行对位，该液体检测装置还包括转动托盘定位机构，转动托盘定位机构包括微动开关Ⅰ35和触动块Ⅰ36；转动鼓12的外圆上设置一挡块37，触动块Ⅰ36设置在微动开关Ⅰ35的弹簧片上，触动块Ⅰ36与转动鼓12转动时挡块37的运行轨迹对应。检测前先将各敏感物质注入比色皿16中，将待检测的液体由微量注液泵15注入比色皿16中，待检测液与比色皿16中的敏感物质进行反应，激光LED模组发出的光通过Y型光纤投射在比色皿16上，透过比色皿16的光通过光纤Ⅰ输入光谱仪1，进而实现对待测物(如农残物)进行快速的定性、定量检测。

如图3所示，气体检测装置包括气体反应装置、可见光检测装置和气体反应室驱动机构。气体反应装置包括电机Ⅱ19、气泵20、卟啉传感器片子21、气体反应室22、反应台23、旋转轴24、光纤支架Ⅲ25和十字搅拌架40。反应台23位于气体反应室22内，旋转轴24穿过气体反应室22的底部并与其转动且密封配合，反应台23固定在旋转轴24的顶部，旋转轴24由电机Ⅱ19驱动。气体反应室22的底部和气体反应室的顶盖均由透明材料制成，气体反应室22的一侧设置进气口，气体反应室22的另一侧设置出气口，气泵20的出气口连接气体反应室22的进气口。卟啉传感器片子21呈环状薄片，卟啉传感器片子21放置在反应台23上，卟啉传感器片子21上沿圆周方向均布设有数个卟啉传感器26，光纤支架Ⅲ25设置在气体反应室22的一侧，光纤支架Ⅲ25的顶部设置一光纤接头Ⅳ27，光纤支架Ⅲ25的中部设置一光纤接头Ⅴ，光纤接头Ⅳ27和光纤接头Ⅴ分别位于气体反应室22的上方和下方，光纤接头Ⅳ27和光纤接头Ⅴ与卟啉传感器26在竖直方向对应，Y型光纤的另外两端中的另一端安装在光纤接头Ⅳ27上，光谱仪1与光纤Ⅱ的一端连接，光纤Ⅱ的另一端安装在光纤接头Ⅴ上。可见光检测装置包括LED均光板28和摄像头29。LED均光板28呈半环状结构，摄像头29位于LED均光板28的上方，气体反应室22的位置高于LED均光板28并低于摄像头29的高度。气体反应室驱动机构包括电机Ⅲ30、底座Ⅱ31、导轨32、丝杆33和滑动工作台34；导轨32固定设置在底座Ⅱ31上，导轨32的一端位于LED均光板28的下方，丝杆33设置在底座Ⅱ31的上方并与导轨32平行，滑动工作台34安装在导轨32上并与导轨32滑动配合，滑动工作台34设置螺纹孔，丝杆33穿过滑动工作台34的螺纹孔并与螺纹孔螺纹配合，丝杆33由电机Ⅲ30带动，电机Ⅱ19固定设置在滑动工作台34上。十字搅拌架40固定在反应台23上并位于卟啉传感器片子21内，如图4所示，该十字搅拌架40可以使待测的气体在气体反应室22中分布更均匀。

气体检测装置还包括稳定支架和反应台旋转定位机构。稳定支架包括左支架杆41、右支架杆42和环形顶板43，如图5所示，左支架杆41和右支架杆42的底部固定设置在滑动工作台34的上方，环形顶板43固定在左支架杆41和右支架杆42的顶部，左支架杆41和右支架杆42的顶部伸出环形顶板43并形成定位销44，气体反应室22的底部对应设置两个定位凹槽，气体反应室22设置在环形顶板43上，左支架杆41和右支架杆42顶部的定位销44插入对应的定位凹槽内。反应台旋转定位机构包括微动开关Ⅱ51和触动块Ⅱ52；旋转轴24的外圆上设置一定位块61，触动块Ⅱ52设置在微动开关Ⅱ51的弹簧片上，触动块Ⅱ52与旋转轴24转动时定位块61的运行轨迹对应。

为了控制滑动工作台34的运动距离，使其只在LED均光板和光纤支架Ⅲ25之间移动，该气体检测装置还采用了微动开关Ⅴ62、触动块Ⅴ63、微动开关Ⅵ64和触动块Ⅵ65。微动开关Ⅴ62和微动开关Ⅵ64分别设置在导轨32的两端，微动开关Ⅴ62位于LED均光板28的下方，触动块Ⅴ63设置在微动开关Ⅴ62的弹簧片上，触动块Ⅵ65设置在微动开关Ⅵ64的弹簧片上，触动块Ⅴ63和触动块Ⅵ65均与滑动工作台34对应。

电机Ⅲ30驱动丝杆33转动，丝杆33带动滑动工作台34在导轨32上滑动，滑动工作台34移动到接触触动块Ⅵ65时，电机Ⅲ30停止，光纤支架Ⅲ25上的光纤接头Ⅳ27位于气体反应室22的上方并与卟啉传感器26对应，气泵20将待检测的气体抽入气体反应室22内，激光LED模组发出的光通过Y型光纤投射在气体反应室22内的卟啉传感器26上，透过气体反应室22的光通过光纤Ⅱ输入光谱仪1，进而实现对待气体进行快速的定性、定量检测。电机Ⅲ30驱动丝杆33反转，丝杆33带动滑动工作台34在导轨32上滑动，滑动工作台34移动到接触触动块Ⅴ63时，电机Ⅲ30停止，LED均光板28位于气体反应室22的上方，开启LED均光板28，并开启摄像头29，摄像头29将拍摄的反应图像输入ARM芯片，ARM芯片进行分析处理并给出检测结果。采用可见光颜色信号进行测量，检测快速，灵敏度高，大大提高了检测的准确度。

为了防止气泵20在抽取待测的气体注入气体反应室22内时产生振动而影响检测，该气体反应装置采用了固定底板45、左支撑杆46、右支撑杆47、左减震弹簧48、右减震弹簧49和减震悬吊板50。左支撑杆46和右支撑杆47竖直固定设置在固定底板45上，左减震弹簧48套在左支撑杆46上，左减震弹簧48的顶端与左支撑杆46的顶端固定连接，右减震弹簧49套在右支撑杆47上，右减震弹簧49的顶端与右支撑杆47的顶端固定连接，减震悬吊板50设置在左支撑杆46和右支撑杆47之间，减震悬吊板50的一端与左减震弹簧48的底端固定连接，减震悬吊板50的另一端与右减震弹簧49的底端固定连接，气泵20安装在减震悬吊板50上，气泵20工作时产生的振动通过左减震弹簧48和右减震弹簧49削减后，大大降低了气泵20产生的振动。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.双信号可视化气液双体系检测装置，其特征在于：包括激光诱导荧光装置、液体检测装置和气体检测装置；

所述激光诱导荧光装置包括光谱仪(1)、激光LED模组(2)、选光支架(3)、调节支架(4)、底座Ⅰ(5)、螺杆(6)、轨道(7)、Y型光纤和驱动螺杆(6)转动的机构；所述底座Ⅰ(5)安装在轨道(7)上并与轨道(7)滑动配合，所述底座Ⅰ(5)的中部设置螺纹孔，所述螺杆(6)穿过底座Ⅰ(5)的螺纹孔并与螺纹孔螺纹配合，所述螺杆(6)与轨道(7)平行，所述调节支架(4)为两个且平行设置在底座Ⅰ(5)上，两个调节支架(4)上设置相互平行的条形孔(8)，所述选光支架(3)的底端通过穿过条形孔(8)的调节螺栓连接在两个调节支架(4)上，所述选光支架(3)的顶端配有光纤接头Ⅰ(9)，所述Y型光纤的一端安装在光纤接头Ⅰ(9)上并与激光LED模组(2)同轴线对应；

所述液体检测装置包括电机Ⅰ(10)、转动托盘(11)、转动鼓(12)、光纤支架Ⅰ(13)、光纤支架Ⅱ(14)、微量注液泵(15)和比色皿(16)；所述电机Ⅰ(10)的输出轴竖直向上，所述转动鼓(12)安装在电机Ⅰ(10)的输出轴上，所述转动托盘(11)固定安装在转动鼓(12)上，所述转动托盘(11)上且靠近边缘均布设置多个比色皿(16)；所述转动托盘(11)的边缘上方固定设置一光纤接头Ⅱ(17)，所述转动托盘(11)的上方且靠近转动托盘(11)中部固定设置一光纤接头Ⅲ(18)，所述光纤接头Ⅱ(17)和光纤接头Ⅲ(18)分别位于比色皿(16)相对的两侧外；所述光纤支架Ⅰ(13)固定设置在转动托盘(11)的外侧，所述光谱仪(1)与光纤Ⅰ的一端连接，光纤Ⅰ的另一端通过光纤支架Ⅰ(13)安装在光纤接头Ⅱ(17)上；所述光纤支架Ⅱ(14)固定设置在转动托盘(11)的外侧，所述光纤支架Ⅱ(14)的顶部靠近转动托盘(11)的中部上方，所述Y型光纤的另外两端中的一端通过光纤支架Ⅱ(14)安装在光纤接头Ⅲ(18)上；所述微量注液泵(15)固定设置在转动托盘(11)的一侧，微量注液泵(15)的出液口连接输液管，所述输液管的出液口位于转动托盘(11)一侧的比色皿(16)的正上方；

所述气体检测装置包括气体反应装置、可见光检测装置和气体反应室驱动机构；所述气体反应装置包括电机Ⅱ(19)、气泵(20)、卟啉传感器片子(21)、气体反应室(22)、反应台(23)、旋转轴(24)和光纤支架Ⅲ(25)；所述反应台(23)位于气体反应室(22)内，旋转轴(24)穿过气体反应室(22)的底部并与其转动且密封配合，所述反应台(23)固定在旋转轴(24)的顶部，旋转轴(24)由电机Ⅱ(19)驱动；所述气体反应室(22)的底部和气体反应室的顶盖均由透明材料制成；所述气体反应室(22)的一侧设置进气口，所述气体反应室(22)的另一侧设置出气口，所述气泵(20)的出气口连接气体反应室(22)的进气口，卟啉传感器片子(21)放置在反应台(23)上，卟啉传感器片子(21)上沿圆周方向均布设有数个卟啉传感器(26)，所述光纤支架Ⅲ(25)设置在气体反应室(22)的一侧，所述光纤支架Ⅲ(25)的顶部设置一光纤接头Ⅳ(27)，所述光纤支架Ⅲ(25)的中部设置一光纤接头Ⅴ，所述光纤接头Ⅳ(27)和光纤接头Ⅴ分别位于气体反应室(22)的上方和下方，光纤接头Ⅳ(27)和光纤接头Ⅴ与卟啉传感器(26)在竖直方向对应，所述Y型光纤的另外两端中的另一端安装在光纤接头Ⅳ(27)上，所述光谱仪(1)与光纤Ⅱ的一端连接，光纤Ⅱ的另一端安装在光纤接头Ⅴ上；所述可见光检测装置包括LED均光板(28)和摄像头(29)；所述LED均光板(28)呈半环状结构，所述摄像头(29)位于LED均光板(28)的上方，所述气体反应室(22)的位置高于LED均光板(28)并低于摄像头(29)的高度；所述气体反应室驱动机构包括电机Ⅲ(30)、底座Ⅱ(31)、导轨(32)、丝杆(33)和滑动工作台(34)；所述导轨(32)固定设置在底座Ⅱ(31)上，导轨(32)的一端位于LED均光板(28)的下方，丝杆(33)设置在底座Ⅱ(31)的上方并与导轨(32)平行，所述滑动工作台(34)安装在导轨(32)上并与导轨(32)滑动配合，所述滑动工作台(34)设置螺纹孔，所述丝杆(33)穿过滑动工作台(34)的螺纹孔并与螺纹孔螺纹配合，所述丝杆(33)由电机Ⅲ(30)带动，所述电机Ⅱ(19)固定设置在滑动工作台(34)上。

2.根据权利要求1所述的双信号可视化气液双体系检测装置，其特征在于：所述液体检测装置还包括转动托盘定位机构，所述转动托盘定位机构包括微动开关Ⅰ(35)和触动块Ⅰ(36)；所述转动鼓(12)的外圆上设置一挡块(37)，所述触动块Ⅰ(36)设置在微动开关Ⅰ(35)的弹簧片上，所述触动块Ⅰ(36)与转动鼓(12)转动时挡块(37)的运行轨迹对应。

3.根据权利要求1所述的双信号可视化气液双体系检测装置，其特征在于：所述液体检测装置还包括顶部敞开的液体检测盒(38)，所述转动托盘(11)上且靠近边缘均布设置数量与比色皿(16)数量相等的液体检测盒(38)，所述液体检测盒(38)相对应的壁上分别设置一狭缝(39)，每个比色皿(16)放置在一个液体检测盒(38)内，每个液体检测盒(38)上的两个狭缝(39)相对转动托盘(11)的中心呈发射状。

4.根据权利要求1所述的双信号可视化气液双体系检测装置，其特征在于：所述气体检测装置还包括十字搅拌架(40)，所述十字搅拌架(40)固定在反应台(23)上并位于卟啉传感器片子(21)内。

5.根据权利要求1所述的双信号可视化气液双体系检测装置，其特征在于：所述气体检测装置还包括稳定支架，所述稳定支架包括左支架杆(41)、右支架杆(42)和环形顶板(43)，所述左支架杆(41)和右支架杆(42)的底部固定设置在滑动工作台(34)的上方，所述环形顶板(43)固定在左支架杆(41)和右支架杆(42)的顶部，左支架杆(41)和右支架杆(42)的顶部伸出环形顶板(43)并形成定位销(44)，所述气体反应室(22)的底部对应设置两个定位凹槽，所述气体反应室(22)设置在环形顶板(43)上，左支架杆(41)和右支架杆(42)顶部的定位销(44)插入对应的定位凹槽内。

6.根据权利要求1所述的双信号可视化气液双体系检测装置，其特征在于：所述气体反应装置还包括固定底板(45)、左支撑杆(46)、右支撑杆(47)、左减震弹簧(48)、右减震弹簧(49)和减震悬吊板(50)；所述左支撑杆(46)和右支撑杆(47)竖直固定设置在固定底板(45)上，所述左减震弹簧(48)套在左支撑杆(46)上，左减震弹簧(48)的顶端与左支撑杆(46)的顶端固定连接，所述右减震弹簧(49)套在右支撑杆(47)上，右减震弹簧(49)的顶端与右支撑杆(47)的顶端固定连接，所述减震悬吊板(50)设置在左支撑杆(46)和右支撑杆(47)之间，所述减震悬吊板(50)的一端与左减震弹簧(48)的底端固定连接，所述减震悬吊板(50)的另一端与右减震弹簧(49)的底端固定连接，所述气泵(20)安装在减震悬吊板(50)上。

7.根据权利要求1所述的双信号可视化气液双体系检测装置，其特征在于：所述气体检测装置还包括反应台旋转定位机构，所述反应台旋转定位机构包括微动开关Ⅱ(51)和触动块Ⅱ(52)；所述旋转轴(24)的外圆上设置一定位块(61)，所述触动块Ⅱ(52)设置在微动开关Ⅱ(51)的弹簧片上，所述触动块Ⅱ(52)与旋转轴(24)转动时定位块(61)的运行轨迹对应。

8.根据权利要求1所述的双信号可视化气液双体系检测装置，其特征在于：所述气体检测装置还包括微动开关Ⅴ(62)、触动块Ⅴ(63)、微动开关Ⅵ(64)和触动块Ⅵ(65)；所述微动开关Ⅴ(62)和微动开关Ⅵ(64)分别设置在导轨(32)的两端，微动开关Ⅴ(62)位于LED均光板(28)的下方，所述触动块Ⅴ(63)设置在微动开关Ⅴ(62)的弹簧片上，所述触动块Ⅵ(65)设置在微动开关Ⅵ(64)的弹簧片上，所述触动块Ⅴ(63)和触动块Ⅵ(65)均与滑动工作台(34)对应。

9.根据权利要求1所述的双信号可视化气液双体系检测装置，其特征在于：所述激光诱导荧光装置还包括微动开关Ⅲ(53)、触动块Ⅲ(54)、微动开关Ⅳ(55)和触动块Ⅳ(56)；所述微动开关Ⅲ(53)和微动开关Ⅳ(55)分别设置在轨道(7)的两端，所述触动块Ⅲ(54)设置在微动开关Ⅲ(53)的弹簧片上，所述触动块Ⅳ(56)设置在微动开关Ⅳ(55)的弹簧片上，所述触动块Ⅲ(54)和触动块Ⅳ(56)与底座Ⅰ(5)对应。