CN105510300A - 电极自动调节装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电极自动调节装置，包括：上电极、下电极、上电极夹、下电极夹，所述电极自动调节装置进一步包括：激光传感器，所述激光传感器包括光发射端和光接收端；运动机构，所述运动机构带动上电极和/或下电极夹运动，上、下电极夹上分别装有上、下电极；控制单元，所述控制单元控制所述运动机构运动。本发明还提供一种电极自动调节方法。本发明具有电极自动对准、电极间距精确控制、操作简单、安全可靠等优点。

Description

电极自动调节装置及方法
技术领域
本发明涉及电弧直读光谱仪的应用领域，特别涉及电弧直读光谱仪激发前的电极自动对准、激发时的电极动态补偿装置及方法。
背景技术
电弧直读光谱仪在样品进行测试之前或操作过程中，需要将电极的位置进行调整。在样品激发前，通过调节上下电极中心位置在前端光路收光物镜的特定位置上，以保证激发光源在前端光路的最佳采光位置；在样品激发过程中，通过控制上下电极的电极间距，以保障测试的准确性。上下电极在电弧放电过程中，碳棒会烧损，对于易挥发的Ag、Sn等元素影响较小，因为在较短的时间内能把元素蒸发(通常在30～40s)，但是对于难挥发的元素如W元素，碳棒在激发过程中时间长(通常大于1分钟)，碳棒烧损程度增加，电极间距增大，影响激发效果和测量结果，有时甚至因为电极间距过大而导致激发过程熄灭。
现有的解决方法是用户通过目测判断电极间距，然后通过手动调节的方式调整上下电极的位置和间距。对于激发过程中碳棒烧损的间距补偿，用户需要在激发过程中去手动调节电极间距，这种方法操作繁琐、误差大、测试结果准确性低。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种电极自动对准、电极间距精确控制、操作简单、安全可靠的电极自动调节装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种电极自动调节装置，包括：上电极、下电极、上电极夹、下电极夹，所述电极自动调节装置进一步包括：
激光传感器，所述激光传感器包括光发射端和光接收端；
运动机构，所述运动机构带动上电极和/或下电极夹运动；
控制单元，所述控制单元控制所述运动机构运动。
根据上述的电极自动调节装置，可选地，所述控制单元根据信号控制所述运动机构运动，所述信号为上、下电极间的目标间距信号和/或上、下电极间烧损状态信号。
根据上述的电极自动调节装置，可选地，所述烧损状态信号可以是上、下电极在激发时的电极间距或上、下电极烧损的长度。
根据上述的电极自动调节装置，优选地，所述电极自动调节装置进一步包括：光电开关，所述光电开关限制上、下电极夹在相背的运动方向上的运动范围。
根据上述的电极自动调节装置，优选地，所述电极自动调节装置进一步包括：炬室门，所述炬室门将整个激发炬室密封。
根据上述的电极自动调节装置，优选地，所述电极自动调节装置进一步包括：排风口，所述排风口设置在炬室门上。
本发明还提供一种电极自动调节方法，所述电极自动调节方法包括以下步骤：
(A1)控制单元根据目标间距信号控制运动机构运动，使得上、下电极间距达到目标间距；
(A2)上、下电极激发，控制单元根据烧损状态信号控制运动机构运动，使得上、下电极夹朝上下电极相向的方向运动，维持上、下电极间距为所述目标间距。
根据上述的电极自动调节方法，优选地，所述步骤(A1)进一步包括：
(B1)控制单元控制运动机构运动，使得上、下电极夹朝上下电极相向的方向运动；
(B2)上电极夹和/或下电极夹运动至激光传感器的光接收端无法接收到光信号的位置时，停止运动；
(B3)控制单元根据目标间距信号，控制运动机构运动，使得上、下电极夹朝上下电极相背的方向运动，上、下电极间距达到目标间距。
根据上述的电极自动调节方法，优选地，所述烧损状态信号由电极烧损状态、激发时间、激发电流之间的函数关系式得知。
根据上述的电极自动调节方法，可选地，所述函数关系式由实验数据测得。
根据上述的电极自动调节方法，可选地，所述烧损状态信号可以是上、下电极在激发时的电极间距或上、下电极烧损的长度。
根据上述的电极自动调节方法，可选地，根据上述任一所述的电极自动调节装置进行电极自动调节。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、本发明通过电极自动调节装置实现电极自动对准、电极间距自动调节，操作简单，无需用户目测电极间距来进行手动调节。
2、本发明精确控制电极的位置和间距，保证测试结果的准确性，提高测试精度。
3、本发明实现了激发过程中电极间距的自动动态补偿，降低了用户操作难度，大大地提高了样品分析速度。
4、电极在激发过程中会产生辐射，本发明将激发炬室用炬室门密封，保障用户的安全。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是本发明实施例1的电极自动调节装置的结构示意图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1
图1示意性地给出了本实施例的电极自动调节装置的结构示意图，如图1所示，所述电极自动调节装置包括：上电极21、下电极22、上电极夹11、下电极夹12，所述电极自动调节装置进一步包括：
激光传感器，所述激光传感器包括光发射端31和光接收端32；
运动机构，所述运动机构4带动上电极21和/或下电极22夹运动；
控制单元，所述控制单元5控制所述运动机构4运动。
控制单元控制运动机构运动，运动机构运动带动上、下电极夹运动，进而调节上下电极间距。
进一步地，所述控制单元根据信号控制所述运动机构运动，所述信号为上、下电极间的目标间距信号和/或上、下电极间的烧损状态信号。
为了限制上、下电极夹在一定的范围内运动，进一步地，所述电极自动调节装置还包括：光电开关，所述光电开关为二个，限制上、下电极夹在上下电极相背的运动方向上的运动范围。
在光源激发的过程中会产生辐射，对人体有害，在实现激发过程中电极自动调节后，不需要用户目测再手动调节，故，为了减少辐射、提高安全性，进一步地，所述电极自动调节装置还包括：炬室门，所述炬室门将整个激发炬室密封。
在光源激发的过程中还会产生硫化氢气体，为了排出在密封炬室内产生的硫化氢气体，故，进一步地，所述电极自动调节装置还包括：排风口，所述排风口设置在炬室门上。
本实施例还提供一种电极自动调节方法，所述电极自动调节方法包括以下步骤：
(A1)控制单元根据目标间距信号控制运动机构运动，使得上、下电极间距达到目标间距；
(A2)上、下电极激发，控制单元根据烧损状态信号控制运动机构运动，使得上、下电极夹朝上下电极相向的方向运动，维持上、下电极间距为所述目标间距。
在激发前，需要将上下电极的中心位置调节到前端光路收光物镜的特定位置，以保证激发光源在前端光路的最佳采光位置。本实施例通过设置激光传感器对上下电极的中心位置进行自动对准，然后对上、下电极的间距进行调节。故，进一步地，所述步骤(A1)还包括：
(B1)控制单元控制运动机构运动，使得上、下电极夹朝上下电极相向的方向运动；
(B2)上电极夹和/或下电极夹运动至激光传感器的光接收端无法接收到光信号的位置时，停止运动；
(B3)控制单元根据目标间距信号控制运动机构运动，使得上、下电极夹朝上下电极相背的方向运动，上、下电极间距达到目标间距。
在激发过程中，电极烧损状态信号可以是上、下电极在激发时的电极间距或上、下电极烧损的长度，所述激发时的电极间距或上、下电极烧损的长度与激发时间、激发电流成正比关系。为了实现对上、下电极间距的精确控制，故：
进一步地，所述烧损状态信号由电极烧损状态、激发时间、激发电流之间的函数关系式得知，所述函数关系式可以通过大量实验数据拟合得到。
实施例2
本发明实施例1的电极自动调节装置及方法在地矿检测领域的应用。在该应用例中，上、下电极均为石墨电极；将制备好的待测样品(如土壤样品或岩石样品等)放入带有凹槽的下电极中；运动机构为一个步进电机，带动上、下电极夹上下运动；光电开关为二个光电传感器，分离地安装在背离上下电极夹的两侧。上、下电极间的目标间距由用户根据不同的样品进行设置，可以是2mm、3mm或4mm等；激发过程中上、下电极的烧损状态信号为上、下电极烧损的长度，根据函数关系式获得，所述函数关系式可以使用装置在出厂时内置的函数关系式，也可以按照下述方式得到：电弧光源给上、下电极提供能量，光源激发时击穿空气而导电，不同电流在不同电极间距下稳定性不一致，监控电流值随着激发时间的变化，得到不同电流、不同电极间距，不同时间的关系，经过多次测量获得大量实验数据，后经拟合得到函数关系式。
该应用例的电极自动调节包括激发前的电极自动对准以及激发中的电极自动补偿，电极自动调节的具体步骤如下：
S1.电极自动对准步骤：
控制单元根据目标间距信号控制运动机构运动，上电极夹带动上电极朝下运动，至激光传感器的光接收端恰好无法接收到光信号的位置时，停止运动；上电极夹带动上电极朝上运动，朝上运动的距离为一半的目标间距；
下电极的调节步骤同上电极，在此不再赘述；
S2.电极自动补偿步骤：
上、下电极激发，控制单元根据上、下电极烧损的长度控制运动机构运动，上电极夹带动上电极朝下运动，下电极夹带动下电极朝上运动，上、下电极运动的距离各为二分之一的烧损长度。
当然，在电极间距调节的过程中，并不局限于上、下电极均运动二分之一的目标间距或烧损长度，只要上、下电极在各自的运动方向上运动的距离之和为目标间距或烧损长度即可。
上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是：通过激光传感器实现电极自动对准及电极间距的精确控制。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明作出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电极自动调节装置，包括：上电极、下电极、上电极夹、下电极夹，其特征在于：所述电极自动调节装置进一步包括：
激光传感器，所述激光传感器包括光发射端和光接收端；
运动机构，所述运动机构带动上电极和/或下电极夹运动；
控制单元，所述控制单元控制所述运动机构运动。
2.根据权利要求1所述的电极自动调节装置，其特征在于：所述控制单元根据信号控制所述运动机构运动，所述信号为上、下电极间的目标间距信号和/或上、下电极的烧损状态信号。
3.根据权利要求1所述的电极自动调节装置，其特征在于：所述电极自动调节装置进一步包括：
光电开关，所述光电开关限制上、下电极夹在相背的运动方向上的运动范围。
4.根据权利要求1所述的电极自动调节装置，其特征在于：所述电极自动调节装置进一步包括：
炬室门，所述炬室门将整个激发炬室密封。
5.根据权利要求4所述的电极自动调节装置，其特征在于：所述电极自动调节装置进一步包括：
排风口，所述排风口设置在炬室门上。
6.一种电极自动调节方法，所述电极自动调节方法包括以下步骤：
(A1)控制单元根据目标间距信号控制运动机构运动，使得上、下电极间距达到目标间距；
(A2)上、下电极激发，控制单元根据烧损状态信号控制运动机构运动，使得上、下电极夹朝上下电极相向的方向运动，维持上、下电极间距为所述目标间距。
7.根据权利要求6所述的电极自动调节方法，其特征在于：所述步骤(A1)进一步包括：
(B1)控制单元控制运动机构运动，使得上、下电极夹朝上下电极相向的方向运动；
(B2)上电极夹和/或下电极夹运动至激光传感器的光接收端无法接收到光信号的位置时，停止运动；
(B3)控制单元根据目标间距信号控制运动机构运动，使得上、下电极夹朝上下电极相背的方向运动，上、下电极间距达到目标间距。
8.根据权利要求6所述的电极自动调节方法，其特征在于：所述烧损状态信号由电极烧损状态、激发时间、激发电流之间的函数关系式得知。
9.根据权利要求8所述的电极自动调节方法，其特征在于：所述烧损状态信号可以是上、下电极在激发时的电极间距或上、下电极烧损的长度。
10.根据权利要求6所述的电极自动调节方法，其特征在于：根据权利要求1-5任一所述的电极自动调节装置进行电极自动调节。
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