CN105675777A - 基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应方法，包括：1、启动载气模块供气，完成多维气路的气相色谱装置的管路清洗及排空空气；2、启动上位机，配置各初始化参数；3、分别得出所述电子压力控制模块的输出信号与对应的工作流量的关系后，得到6路载气的工作流量的标准流量系数；4、当流量监控模块监控到第n路工作流量V_n偏离V₀后，将该路工作流量V_n反馈至所述上位机，所述上位机一旦监测到该路工作流量V_n偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V_n回归至V₀。本发明还提供一种基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应系统，解决了因内外各因素可能导致的工作流量不稳定的问题。

Description

基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应方法及系统

技术领域

本发明涉及一种基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应方法及系统，属于分析及测量控制技术领域。

背景技术

色谱分离系统是气相色谱仪的核心系统之一，只有在严格的流量、温度、压力控制下，才能达到理想的组分分离效果，尤其是载气流量，其直接影响最后出峰效果；因气相色谱仪涉及错综复杂的气路系统，载气流量极易受设备内及外部环境的影响，影响因素包括：内部加热装置、外部环境温度及外部环境气压等。便携式气相色谱仪不像传统台式色谱仪放置于恒定的实验室环境中工作，其工作环境可能会遇到高温、低温、高海拔、低海拔。因此如何保证每路载气的工作流量稳定，并排除温度、气压等因素的影响显得尤为关键。目前国内主要使用的实验室台式色谱仪靠室内环境控制系统就可排除外部环境因素对气路影响，而国内目前几乎没有气相色谱仪用于现场检测，针对现场检测用色谱仪的这方面研究尚属新型技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应方法，解决了便携式气相色谱仪因内部加热装置、外部环境温度及外部环境气压等因素可能导致的工作流量不稳定的问题。

本发明的问题之一，是这样实现的：

一种基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应方法，所述多维气路的气相色谱装置包括载气模块、电子压力控制模块、气动切换模块、色谱柱模块、流量监控模块以及上位机，所述流量自适应方法包括如下步骤：

步骤1、启动所述载气模块供气，完成所述多维气路的气相色谱装置的管路清洗及排空空气；

步骤2、启动所述上位机，并配置所述电子压力控制模块的初始参数及所述色谱柱模块的初始加热温度，通过切换所述气动切换模块的各个阀门，使得所述流量监控模块监控的6路载气的流量信号为所述多维气路的气相色谱装置6路载气的工作流量，分别记为V₁、V₂、V₃、V₄、V₅及V₆，其理想工作流量为V₀，所对应的电子压力控制模块的输出信号分别为X₁、X₂、X₃、X₄、X₅及X₆；

步骤3、当所述色谱柱模块预热n分钟后初始化完成，使用样气标定的方法，通过所述上位机逐步调节所述电子压力控制模块的输出信号，末端的所述流量监控模块将监控到相对应的工作流量，然后采用最小二乘法线性拟合的方法，分别得出所述电子压力控制模块的输出信号与对应的工作流量的关系为：V₁＝f(X₁)＝k₁*X₁、V₂＝f(X₂)＝k₂*X₂、V₃＝f(X₃)＝k₃*X₃、V₄＝f(X₄)＝k₄*X₄、V₅＝f(X₅)＝k₅*X₅及V₆＝f(X₆)＝k₆*X₆，分别得到6路载气的工作流量的标准流量系数k₁、k₂、k₃、k₄、k₅及k₆；

步骤4、当所述多维气路的气相色谱装置处于理想状态时，工作流量V₁～V₆保持稳定一致，均为V₀；当所述多维气路的气相色谱装置在实际运行时，因所述多维气路的气相色谱装置内、外部各因素影响，工作流量V₁～V₆将偏离V₀，当所述流量监控模块监控到第n路工作流量V_n偏离V₀后，将该路工作流量V_n反馈至所述上位机，所述上位机一旦监测到该路工作流量V_n偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V_n回归至V₀，其中，n为1、2、3、4、5或6；其修正算法的过程具体如下：

末端所述流量监控模块监控到第n路气路的实际工作流量V_n偏离V₀，在所述上位机不进行操作的前提下，所述电子压力控制模块的输出模块X_n是不变的，故引起偏差的原因就是标准流量系数k_n的偏移，计算出偏移后的流量系数k_n＇＝V_n/X_n；假设为使得V_n回归至V₀而修正后的所述电子压力控制模块的实际输出信号为X_n＇，若使得V_n＝V₀，即k_n＇*X_n＇＝V₀，亦即(V_n/X_n)*X_n＇＝V₀，则X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，则所述上位机根据该修正算法自动修正此时所述电子压力控制模块的输出信号为X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，当所述电子压力控制模块的输出信号修正后，末端所述流量监控模块监控到的工作流量也修正为V₀。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应系统，解决了便携式气相色谱仪因内部加热装置、外部环境温度及外部环境气压等因素可能导致的工作流量不稳定的问题。

本发明的问题之二，是这样实现的：

一种基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应系统，所述多维气路的气相色谱装置包括载气模块、电子压力控制模块、气动切换模块、色谱柱模块、流量监控模块以及上位机，所述流量自适应系统包括：

管路清理模块，用于在启动所述载气模块供气后，完成所述多维气路的气相色谱装置的管路清洗及排空空气；

参数设置模块，用于启动所述上位机，并配置所述电子压力控制模块的初始参数及所述色谱柱模块的初始加热温度，通过切换所述气动切换模块的各个阀门，使得所述流量监控模块监控的6路载气的流量信号为所述多维气路的气相色谱装置6路载气的工作流量，分别记为V₁、V₂、V₃、V₄、V₅及V₆，其理想工作流量为V₀，所对应的电子压力控制模块的输出信号分别为X₁、X₂、X₃、X₄、X₅及X₆；

斜率获取模块，用于当所述色谱柱模块预热n分钟后初始化完成，使用样气标定的方法，通过所述上位机逐步调节所述电子压力控制模块的输出信号，末端的所述流量监控模块将监控到相对应的工作流量，然后采用最小二乘法线性拟合的方法，分别得出所述电子压力控制模块的输出信号与对应的工作流量的关系为：V₁＝f(X₁)＝k₁*X₁、V₂＝f(X₂)＝k₂*X₂、V₃＝f(X₃)＝k₃*X₃、V₄＝f(X₄)＝k₄*X₄、V₅＝f(X₅)＝k₅*X₅及V₆＝f(X₆)＝k₆*X₆，分别得到6路载气的工作流量的标准流量系数k₁、k₂、k₃、k₄、k₅及k₆；

流量修正模块，用于当所述多维气路的气相色谱装置处于理想状态时，工作流量V₁～V₆保持稳定一致，均为V₀；当所述多维气路的气相色谱装置在实际运行时，因所述多维气路的气相色谱装置内、外部各因素影响，工作流量V₁～V₆将偏离V₀，当所述流量监控模块监控到第n路工作流量V_n偏离V₀后，将该路工作流量V_n反馈至所述上位机，所述上位机一旦监测到该路工作流量V_n偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V_n回归至V₀，其中，n为1、2、3、4、5或6；其修正算法的过程具体如下：

末端所述流量监控模块监控到第n路气路的实际工作流量V_n偏离V₀，在所述上位机不进行操作的前提下，所述电子压力控制模块的输出模块X_n是不变的，故引起偏差的原因就是标准流量系数k_n的偏移，计算出偏移后的流量系数k_n＇＝V_n/X_n；假设为使得V_n回归至V₀而修正后的所述电子压力控制模块的实际输出信号为X_n＇，若使得V_n＝V₀，即k_n＇*X_n＇＝V₀，亦即(V_n/X_n)*X_n＇＝V₀，则X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，则所述上位机根据该修正算法自动修正此时所述电子压力控制模块的输出信号为X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，当所述电子压力控制模块的输出信号修正后，末端所述流量监控模块监控到的工作流量也修正为V₀。

本发明具有如下优点：本发明通过多维气路的气相色谱装置有机地将前端电子压力控制模块及末端流量监控模块结合；在便携式气相色谱仪运行中，通过此反馈回路，快速修正工作流量，保证了各色谱柱分离过程流速稳定；避免了在不同工作环境中，系统工作流量的异动，大大提高了色谱柱分离稳定性及出峰效果。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种多维气路的气相色谱装置的结构示意图。

图2为本发明一种多维气路的气相色谱装置的整体气路图。

图3为本发明的第1路工作流量(V₁)的气路流向示意图。

图4为本发明的第2路工作流量(V₂)的气路流向示意图。

图5为本发明的第3路工作流量(V₃)的气路流向示意图。

图6为本发明的第4路工作流量(V₄)的气路流向示意图。

图7为本发明的第5路工作流量(V₅)的气路流向示意图。

图8为本发明的第6路工作流量(V₆)的气路流向示意图。

图中：1-进样模块、11-第一定量管、12-第二定量管、13-第三定量管、2-载气模块、3-电子压力控制模块、31-第一电气压力控制器、32-第二电气压力控制器、33-第三电气压力控制器、34-第四电气压力控制器、35-第五电气压力控制器、36-第六电气压力控制器、4-气动切换模块、41-第一气动十通阀、42-第二气动十通阀、43-第一气动六通阀、44-第二气动六通阀、45-第三气动六通阀、5-色谱柱模块、51-第一硅胶柱、52-第二硅胶柱、53-第三硅胶柱、54-毛细管色谱柱、55-5A分子筛色谱柱、6-流量监控模块、61-第一流量传感器、62-第二流量传感器、7-色谱检测模块、71-第一氦离子检测器、72-第二氦离子检测器、8-上位机。

具体实施方式

如图1和图2所示，多维气路的气相色谱装置包括进样模块1、载气模块2、电子压力控制模块3、气动切换模块4、色谱柱模块5、流量监控模块6、色谱检测模块7以及上位机8，所述载气模块2与所述电子压力控制模块3连接，所述气动切换模块4分别与所述电子压力控制模块3、所述进样模块1及所述色谱柱模块5连接，所述流量监控模块6分别与所述色谱柱模块5和所述色谱检测模块7连接，所述上位机8分别与所述电子压力控制模块3、所述气动切换模块4、所述色谱柱模块5、所述流量监控模块6及所述色谱检测模块7连接；

所述进样模块1包括气体管路、第一定量管11、第二定量管12及第三定量管13，用于样气进样及样气定量；

所述载气模块2为钢瓶装高纯氦气，作为系统气源；

所述电子压力控制模块3包括第一电气压力控制器31、第二电气压力控制器32、第三电气压力控制器33、第四电气压力控制器34、第五电气压力控制器35及第六电气压力控制器36，通过控制输出信号达到控制各路工作流量的目的；

所述气动切换模块4包括第一气动十通阀41、第二气动十通阀42、第一气动六通阀43、第二气动六通阀44及第三气动六通阀45，用于将气路切换至图3至图8的6路工作状态；

所述色谱柱模块5包括第一硅胶柱51、第二硅胶柱52、第三硅胶柱53、毛细管色谱柱54及5A分子筛色谱柱55，用于将所述进样模块1所进样品中各个组分气体进行分离；

所述流量监控模块6包括第一流量传感器61及第二流量传感器62，用于监控工作流量，并将工作流量传输至上位机8；

所述色谱检测模块7包括第一氦离子检测器71及第二氦离子检测器72，用于检测经色谱柱模块5分离后的各个气体组分的浓度值，并将数据传输至上位机8；

所述上位机8为控制核心，可控制所述电子压力控制模块3的输出信号、所述气动切换模块4动作、所述色谱柱模块5温度及采集监控、所述流量监控模块6的流量信号，并将所述色谱检测模块7检测经分离后的各个气体组分的浓度值反馈给所述上位机8进行显示，所述上位机8控制所述电子压力控制模块3输出补偿信号；

所述载气模块2分别与所述第一电气压力控制器31、所述第二电气压力控制器32、所述第三电气压力控制器33、所述第四电气压力控制器34、所述第五电气压力控制器35及所述第六电气压力控制器36连接，所述第一气动十通阀41分别与所述第一电气压力控制器31、所述第一气动六通阀43、所述第二电气压力控制器32、所述第一硅胶柱51、所述第二气动六通阀44及所述第一定量管11连接，所述第一气动六通阀43分别与所述第三电气压力控制器33、所述第二硅胶柱52连接，所述第二硅胶柱52依次连接所述第一流量传感器61及所述第一氦离子检测器71，所述第二气动六通阀44分别与所述第二气动十通阀42、所述毛细管色谱柱54及所述第四电气压力控制器34连接，所述第二气动十通阀42分别与所述第五电气压力控制器35、所述第三硅胶柱53、所述第六电气压力控制器36及所述分子筛色谱柱55连接，所述第三气动六通阀45分别与所述毛细管色谱柱54、所述第二流量传感器62及所述分子筛色谱柱55连接；所述上位机8分别与所述第一电气压力控制器、所述第二电气压力控制器、所述第三电气压力控制器、所述第四电气压力控制器、所述第五电气压力控制器、所述第六电气压力控制器、所述第一气动十通阀41、所述第二气动十通阀42、所述第一气动六通阀43、所述第二气动六通阀44、所述第三气动六通阀45、所述第一硅胶柱51、所述第二硅胶柱52、所述第三硅胶柱53、所述毛细管色谱柱54及5A分子筛色谱柱55、所述第一流量传感器61、所述第二流量传感器62、所述第一氦离子检测器71及所述第二氦离子检测器72连接。

进一步地，所述第一气动十通阀41、所述第二气动十通阀42、所述第一气动六通阀43、所述第二气动六通阀44及所述第三气动六通阀45的连接具体为：

所述第一气动十通阀41的第一端口与所述第一电气压力控制器31连接，所述第一气动十通阀41的第二端口通过所述第一定量管11与所述第一气动十通阀41的第五端口连接，所述第一气动十通阀41的第三端口为样品进口，所述第一气动十通阀41的第四端口与所述第二气动六通阀44的第二端口连接，所述第一气动十通阀41的第六端口通过所述第一硅胶柱51与所述第一气动十通阀41的第十端口连接，所述第一气动十通阀41的第七端口与放空管连接，所述第一气动十通阀41的第八端口与所述第二电气压力控制器32连接，所述第一气动十通阀41的第九端口与所述第一气动六通阀43的第三端口连接；

所述第一气动六通阀43的第一端口与所述第一气动六通阀43的第五端口连接，所述第一气动六通阀43的第二端口与放空管连接，所述第一气动六通阀43的第四端口依次与所述第二硅胶柱52、所述第一流量传感器61与所述第一氦离子检测器71连接，所述第一气动六通阀43的第六端口与所述第三电气压力控制器33连接；

所述第二气动六通阀44的第一端口与所述第二气动十通阀42的第三端口连接，所述第二气动六通阀44的第三端口通过所述第二定量管12与所述第二气动六通阀44的第六端口连接，所述第二气动六通阀44的第四端口通过所述毛细管色谱柱54与所述第三气动六通阀45的第三端口连接，所述第二气动六通阀44的第五端口与所述第四电气压力控制器34连接；

所述第二气动十通阀42的第一端口与所述第五电气压力控制器35连接，所述第二气动十通阀42的第二端口通过所述第三定量管13与所述第二气动十通阀42的第五端口连接，所述第二气动十通阀42的第四端口为样品出口，所述第二气动十通阀42的第六端口通过所述第三硅胶柱53与所述第二气动十通阀42的第十端口连接，所述第二气动十通阀42的第七端口与放空管连接，所述第二气动十通阀42的第八端口与所述第六电气压力控制器36连接，所述第二气动十通阀42的第九端口通过所述5A分子筛色谱柱55与所述第三气动六通阀45的第六端口连接；

所述第三气动六通阀45的第一端口与放空管连接，所述第三气动六通阀45的第二端口与所述第三气动六通阀45的第四端口连接，所述第三气动六通阀45的第五端口依次与所述第二流量传感器62及所述第二氦离子检测器72连接。

具体地：

所述第一气动十通阀41及所述第二气动十通阀42的开启状态为：第一端口与第二端口连通，第三端口与第四端口连通，第五端口与第六端口连通，第七端口与第八端口连通，第九端口与第十端口连通；

所述第一气动六通阀43、所述第二气动六通阀44及所述第三气动六通阀45的开启状态为：第一端口与第二端口连通，第三端口与第四端口连通，第五端口与第六端口连通；

所述第一气动十通阀41及所述第二气动十通阀42的关闭状态为：第十端口与第一端口连通，第二端口与第三端口连通，第四端口与第五端口连通，第六端口与第七端口连通，第八端口与第九端口连通；

所述第一气动六通阀43、所述第二气动六通阀44及所述第三气动六通阀45的关闭状态为：第六端口与第一端口连通，第二端口与第三端口连通，第四端口与第五端口连通。

本发明的一种基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应方法，所述流量自适应方法需要提供上述的多维气路的气相色谱装置来实现的，包括如下步骤：

步骤1、启动所述载气模块2供气，完成所述多维气路的气相色谱装置的管路清洗及排空空气；

步骤2、启动所述上位机8，并配置所述电子压力控制模块3的初始参数及所述色谱柱模块5的初始加热温度，通过切换所述气动切换模块4的各个阀门，使得所述流量监控模块6监控的6路载气的流量信号为所述多维气路的气相色谱装置6路载气的工作流量，分别记为V₁、V₂、V₃、V₄、V₅及V₆，其理想工作流量为V₀，所对应的电子压力控制模块3的输出信号分别为X₁、X₂、X₃、X₄、X₅及X₆；

步骤3、当所述色谱柱模块5预热n分钟(30min)后初始化完成，使用样气标定的方法，通过所述上位机8逐步调节所述电子压力控制模块3的输出信号，末端的所述流量监控模块6将监控到相对应的工作流量，然后采用最小二乘法线性拟合的方法，分别得出所述电子压力控制模块3的输出信号与对应的工作流量的关系为：V₁＝f(X₁)＝k₁*X₁、V₂＝f(X₂)＝k₂*X₂、V₃＝f(X₃)＝k₃*X₃、V₄＝f(X₄)＝k₄*X₄、V₅＝f(X₅)＝k₅*X₅及V₆＝f(X₆)＝k₆*X₆，分别得到6路载气的工作流量的标准流量系数k₁、k₂、k₃、k₄、k₅及k₆；

步骤4、当所述多维气路的气相色谱装置处于理想状态时，工作流量V₁～V₆保持稳定一致，均为V₀；当所述多维气路的气相色谱装置在实际运行时，因所述多维气路的气相色谱装置内、外部各因素影响，工作流量V₁～V₆将偏离V₀，当所述流量监控模块6监控到第n路工作流量V_n偏离V₀后，将该路工作流量V_n反馈至所述上位机8，所述上位机8一旦监测到该路工作流量V_n偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V_n回归至V₀，其中，n为1、2、3、4、5或6；其修正算法的过程具体如下：

末端所述流量监控模块6监控到第n路气路的实际工作流量V_n偏离V₀，在所述上位机8不进行操作的前提下，所述电子压力控制模块3的输出模块X_n是不变的，故引起偏差的原因就是标准流量系数k_n的偏移，计算出偏移后的流量系数k_n＇＝V_n/X_n；假设为使得V_n回归至V₀而修正后的所述电子压力控制模块3的实际输出信号为X_n＇，若使得V_n＝V₀，即k_n＇*X_n＇＝V₀，亦即(V_n/X_n)*X_n＇＝V₀，则X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，则所述上位机8根据该修正算法自动修正此时所述电子压力控制模块3的输出信号为X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，当所述电子压力控制模块3的输出信号修正后，末端所述流量监控模块6监控到的工作流量也修正为V₀；因所述流量监控模块6采集到的流量值实时反馈至上位机8，上位机8一旦监测到工作流量偏离V₀，则随时进行修正，从而控制实际工作流量V₁～V₆稳定在V₀，达到快速、自适应、稳定的效果。

本发明的一种基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应系统，所述流量自适应系统需要提供上述的多维气路的气相色谱装置来实现的，所述流量自适应系统包括：

管路清理模块，用于在启动所述载气模块2供气后，完成所述多维气路的气相色谱装置的管路清洗及排空空气；

参数设置模块，用于启动所述上位机8，并配置所述电子压力控制模块3的初始参数及所述色谱柱模块5的初始加热温度，通过切换所述气动切换模块4的各个阀门，使得所述流量监控模块6监控的6路载气的流量信号为所述多维气路的气相色谱装置6路载气的工作流量，分别记为V₁、V₂、V₃、V₄、V₅及V₆，其理想工作流量为V₀，所对应的电子压力控制模块3的输出信号分别为X₁、X₂、X₃、X₄、X₅及X₆；

斜率获取模块，用于当所述色谱柱模块5预热n分钟(30min)后初始化完成，使用样气标定的方法，通过所述上位机8逐步调节所述电子压力控制模块3的输出信号，末端的所述流量监控模块6将监控到相对应的工作流量，然后采用最小二乘法线性拟合的方法，分别得出所述电子压力控制模块3的输出信号与对应的工作流量的关系为：V₁＝f(X₁)＝k₁*X₁、V₂＝f(X₂)＝k₂*X₂、V₃＝f(X₃)＝k₃*X₃、V₄＝f(X₄)＝k₄*X₄、V₅＝f(X₅)＝k₅*X₅及V₆＝f(X₆)＝k₆*X₆，分别得到6路载气的工作流量的标准流量系数k₁、k₂、k₃、k₄、k₅及k₆；

流量修正模块，用于当所述多维气路的气相色谱装置处于理想状态时，工作流量V₁～V₆保持稳定一致，均为V₀；当所述多维气路的气相色谱装置在实际运行时，因所述多维气路的气相色谱装置内、外部各因素影响，工作流量V₁～V₆将偏离V₀，当所述流量监控模块6监控到第n路工作流量V_n偏离V₀后，将该路工作流量V_n反馈至所述上位机8，所述上位机8一旦监测到该路工作流量V_n偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V_n回归至V₀，其中，n为1、2、3、4、5或6；其修正算法的过程具体如下：

末端所述流量监控模块6监控到第n路气路的实际工作流量V_n偏离V₀，在所述上位机8不进行操作的前提下，所述电子压力控制模块3的输出模块X_n是不变的，故引起偏差的原因就是标准流量系数k_n的偏移，计算出偏移后的流量系数k_n＇＝V_n/X_n；假设为使得V_n回归至V₀而修正后的所述电子压力控制模块3的实际输出信号为X_n＇，若使得V_n＝V₀，即k_n＇*X_n＇＝V₀，亦即(V_n/X_n)*X_n＇＝V₀，则X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，则所述上位机8根据该修正算法自动修正此时所述电子压力控制模块3的输出信号为X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，当所述电子压力控制模块3的输出信号修正后，末端所述流量监控模块6监控到的工作流量也修正为V₀。

实施例一：

如图3所示，先切换所述第一气动十通阀41为关闭状态，此时从所述样品进口输入的样气走所述第一气动十通阀41内的虚线，所述样品进口不断进样气，使得所述第一定量管11内存储有需要检测的样气；再切换所述第一气动十通阀41及所述第三气动六通阀43为开启状态，载气走所述第一气动十通阀41及所述第三气动六通阀43内的实线(箭头指示方向为气路方向)，则从所述第一电气压力控制器31输出的载气推动所述第一定量管11内样气，先后经过所述第一硅胶柱51及所述第二硅胶柱52后，同时完成混合气体组分分离，然后进入所述第一流量传感器61，所述第一流量传感器61监控第1路载气的工作流量，并将该流量信号反馈给所述上位机8，所述上位机8一旦监测到该路工作流量V₁偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V₁回归至V₀；同时，分离后的气体通过所述第一流量传感器61进入所述第一氦离子检测器71，所述第一氦离子检测器71采集到不同气体的组分浓度值，完成第一组组分分离，并以波形图的形式显示在所述上位机8界面上。

以X1为例，使用样气标定的方法，通过软件逐步调节所述第一电子压力控制器31的输出信号X₁分别为X₁₁＝0mV、X₁₂＝84mV、X₁₃＝164mV、X₁₄＝247.1mV、X₁₅＝331.7mV、X₁₆＝505.1mV、X₁₇＝667.8mV、X₁₈＝834.7mV、X₁₉＝1153.2mV，使得末端所述第一流量传感器61检测到的工作流量V₁分别为V₁₁＝0ml/min、V₁₂＝5ml/min、V₁₃＝10ml/min、V₁₄＝15ml/min、V₁₅＝20ml/min、V₁₆＝30ml/min、V₁₇＝40ml/min、V₁₈＝50ml/min、V₁₉＝70ml/min，如表1所示；再采用最小二乘法线性拟合的方法，得到输出信号X₁与对应第1路载气的工作流量V₁的函数关系V₁＝f(X₁)＝k₁*X₁＝0.0601*X₁，得到第1路载气的工作流量的标准流量系数k₁＝0.0601；

表1：

假定V₀＝40ml/min，则V₀＝k₁*X₁即为：40ml/min＝0.0601*667.8mV，当第1路载气的实际工作流量V₁＝45ml/min时，偏移后的流量系数k₁＇＝V₁/X₁＝45/667.8≈0.0674；假设为使得V₁回归至V₀而修正后的所述第一电子压力控制器31的实际输出信号为X₁＇，若使得V₁＝V₀，即k₁＇*X₁＇＝V₀，则X₁＇＝V₀/k₁＇＝40/0.0674≈593.47mV，则所述上位机8根据该修正算法自动修正此时所述第一电子压力控制器31的输出信号为X₁＇＝593.47mV。

实施例二：

如图4所示，切换所述第一气动十通阀41为关闭状态、所述第一气动六通阀43为开启状态，载气走所述第一气动十通阀41及所述第一气动六通阀43内的实线(箭头指示方向为气路方向)，经过所述第二硅胶柱52后，进入所述第一流量传感器61，所述第一流量传感器61监控第2路载气的工作流量，并将该流量信号反馈给所述上位机8，所述上位机8一旦监测到该路工作流量V₂偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V₂回归至V₀。

实施例三：

如图5所示，切换所述第一气动十通阀41及所述第一气动六通阀43为关闭状态，载气走所述第一气动六通阀43内的实线(箭头指示方向为气路方向)，则从所述第三电气压力控制器33输出的载气经过所述第二硅胶柱52后，进入所述第一流量传感器61，所述第一流量传感器61监控第3路载气的工作流量，并将该流量信号反馈给所述上位机8，所述上位机8一旦监测到该路工作流量V₃偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V₃回归至V₀。

实施例四：

如图6所示，先切换所述第二气动十通阀42、所述第二气动六通阀44及所述第三气动六通阀45为关闭状态，此时从所述样品进口输入的样气走所述第二气动六通阀44及所述第二气动十通阀42内的实线，所述样品进口不断进样气，使得所述第二定量管12和所述第三定量管13内存储有需要检测的样气；载气走所述第二气动六通阀44及所述第三气动六通阀45内的实线(箭头指示方向为气路方向)，则从所述第四电气压力控制器34输出的载气经过所述毛细管色谱柱54后，进入所述第二流量传感器62，所述第二流量传感器62监控第4路载气的工作流量，并将该流量信号反馈给所述上位机8，所述上位机8一旦监测到该路工作流量V₄偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V₄回归至V₀；再切换所述第二气动六通阀44为开启状态，则所述第四电气压力控制器34输出的载气推动所述第二定量管12内样气进入所述毛细管色谱柱54，同时完成混合气体组分分离，然后经所述第二流量传感器62进入所述第二氦离子检测器72，所述第二氦离子检测器72采集到不同气体的组分浓度值，完成第二组组分分离，并以波形图的形式显示在所述上位机8界面上。

实施例五：

如图7所示，先切换所述第二气动十通阀42为关闭状态，此时从所述样品进口输入的样气走所述第二气动十通阀42内的虚线，所述样品进口不断进样气，使得所述第三定量管13内存储有需要检测的样气；再切换所述第二气动六通阀44为关闭状态、所述第二气动十通阀42及所述第三气动六通阀45为开启状态，载气走所述第二气动十通阀42及所述第三气动六通阀45内的实线(箭头指示方向为气路方向)，则从所述第五电气压力控制器35输出的载气推动所述第三定量管13内样气依次进入所述第三硅胶柱53及5A分子筛色谱柱55，同时完成混合气体组分分离，然后进入所述第二流量传感器62，所述第二流量传感器62监控第5路载气的工作流量，并将该流量信号反馈给所述上位机8，所述上位机8一旦监测到该路工作流量V₅偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V₅回归至V₀；同时，分离后的气体通过所述第二流量传感器62进入所述第二氦离子检测器72，所述第二氦离子检测器72采集到不同气体的组分浓度值，完成第三组组分分离，并以波形图的形式显示在所述上位机8界面上。

实施例六：

如图8所示，切换所述第二气动六通阀44及所述第二气动十通阀42为关闭状态、所述第三气动六通阀45为开启状态，载气走所述第二气动十通阀42及所述第三气动六通阀45内的实线(箭头指示方向为气路方向)，则从所述第六电气压力控制器36输出的载气经过所述5A分子筛色谱柱55后，进入所述第二流量传感器62，所述第二流量传感器62监控第6路载气的工作流量，并将该流量信号反馈给所述上位机8，所述上位机8一旦监测到该路工作流量V₆偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V₆回归至V₀。

图3、图6和图7的气路能完成混合气体分离的第一、二、三组组分，即是所述多维气路的气相色谱装置中所能分离出来的样气中的组分；根据样气及色谱柱种类不同，最多可将样气中的10-20中混合气体进行分离并检测。

综上所述，本发明具有如下优点：

本发明通过多维气路的气相色谱装置有机地将前端电子压力控制模块3及末端流量监控模块6结合；在便携式气相色谱仪运行中，通过此反馈回路，快速修正工作流量，保证了各色谱柱分离过程流速稳定；避免了在不同工作环境中，系统工作流量的异动，大大提高了色谱柱分离稳定性及出峰效果。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (2)

1.一种基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应方法，所述多维气路的气相色谱装置包括载气模块、电子压力控制模块、气动切换模块、色谱柱模块、流量监控模块以及上位机；其特征在于：所述流量自适应方法包括如下步骤：

步骤1、启动所述载气模块供气，完成所述多维气路的气相色谱装置的管路清洗及排空空气；

步骤2、启动所述上位机，并配置所述电子压力控制模块的初始参数及所述色谱柱模块的初始加热温度，通过切换所述气动切换模块的各个阀门，使得所述流量监控模块监控的6路载气的流量信号为所述多维气路的气相色谱装置6路载气的工作流量，分别记为V₁、V₂、V₃、V₄、V₅及V₆，其理想工作流量为V₀，所对应的电子压力控制模块的输出信号分别为X₁、X₂、X₃、X₄、X₅及X₆；

步骤3、当所述色谱柱模块预热n分钟后初始化完成，使用样气标定的方法，通过所述上位机逐步调节所述电子压力控制模块的输出信号，末端的所述流量监控模块将监控到相对应的工作流量，然后采用最小二乘法线性拟合的方法，分别得出所述电子压力控制模块的输出信号与对应的工作流量的关系为：V₁＝f(X₁)＝k₁*X₁、V₂＝f(X₂)＝k₂*X₂、V₃＝f(X₃)＝k₃*X₃、V₄＝f(X₄)＝k₄*X₄、V₅＝f(X₅)＝k₅*X₅及V₆＝f(X₆)＝k₆*X₆，分别得到6路载气的工作流量的标准流量系数k₁、k₂、k₃、k₄、k₅及k₆；

步骤4、当所述多维气路的气相色谱装置处于理想状态时，工作流量V₁～V₆保持稳定一致，均为V₀；当所述多维气路的气相色谱装置在实际运行时，因所述多维气路的气相色谱装置内、外部各因素影响，工作流量V₁～V₆将偏离V₀，当所述流量监控模块监控到第n路工作流量V_n偏离V₀后，将该路工作流量V_n反馈至所述上位机，所述上位机一旦监测到该路工作流量V_n偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V_n回归至V₀，其中，n为1、2、3、4、5或6；其修正算法的过程具体如下：

末端所述流量监控模块监控到第n路气路的实际工作流量V_n偏离V₀，在所述上位机不进行操作的前提下，所述电子压力控制模块的输出模块X_n是不变的，故引起偏差的原因就是标准流量系数k_n的偏移，计算出偏移后的流量系数k_n＇＝V_n/X_n；假设为使得V_n回归至V₀而修正后的所述电子压力控制模块的实际输出信号为X_n＇，若使得V_n＝V₀，即k_n＇*X_n＇＝V₀，亦即(V_n/X_n)*X_n＇＝V₀，则X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，则所述上位机根据该修正算法自动修正此时所述电子压力控制模块的输出信号为X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，当所述电子压力控制模块的输出信号修正后，末端所述流量监控模块监控到的工作流量也修正为V₀。

2.一种基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应系统，所述多维气路的气相色谱装置包括载气模块、电子压力控制模块、气动切换模块、色谱柱模块、流量监控模块以及上位机；其特征在于：所述流量自适应系统包括：

管路清理模块，用于在启动所述载气模块供气后，完成所述多维气路的气相色谱装置的管路清洗及排空空气；

参数设置模块，用于启动所述上位机，并配置所述电子压力控制模块的初始参数及所述色谱柱模块的初始加热温度，通过切换所述气动切换模块的各个阀门，使得所述流量监控模块监控的6路载气的流量信号为所述多维气路的气相色谱装置6路载气的工作流量，分别记为V₁、V₂、V₃、V₄、V₅及V₆，其理想工作流量为V₀，所对应的电子压力控制模块的输出信号分别为X₁、X₂、X₃、X₄、X₅及X₆；

斜率获取模块，用于当所述色谱柱模块预热n分钟后初始化完成，使用样气标定的方法，通过所述上位机逐步调节所述电子压力控制模块的输出信号，末端的所述流量监控模块将监控到相对应的工作流量，然后采用最小二乘法线性拟合的方法，分别得出所述电子压力控制模块的输出信号与对应的工作流量的关系为：V₁＝f(X₁)＝k₁*X₁、V₂＝f(X₂)＝k₂*X₂、V₃＝f(X₃)＝k₃*X₃、V₄＝f(X₄)＝k₄*X₄、V₅＝f(X₅)＝k₅*X₅及V₆＝f(X₆)＝k₆*X₆，分别得到6路载气的工作流量的标准流量系数k₁、k₂、k₃、k₄、k₅及k₆；

流量修正模块，用于当所述多维气路的气相色谱装置处于理想状态时，工作流量V₁～V₆保持稳定一致，均为V₀；当所述多维气路的气相色谱装置在实际运行时，因所述多维气路的气相色谱装置内、外部各因素影响，工作流量V₁～V₆将偏离V₀，当所述流量监控模块监控到第n路工作流量V_n偏离V₀后，将该路工作流量V_n反馈至所述上位机，所述上位机一旦监测到该路工作流量V_n偏离V₀，则自动启用修正算法，使得该路工作流量V_n回归至V₀，其中，n为1、2、3、4、5或6；其修正算法的过程具体如下：

末端所述流量监控模块监控到第n路气路的实际工作流量V_n偏离V₀，在所述上位机不进行操作的前提下，所述电子压力控制模块的输出模块X_n是不变的，故引起偏差的原因就是标准流量系数k_n的偏移，计算出偏移后的流量系数k_n＇＝V_n/X_n；假设为使得V_n回归至V₀而修正后的所述电子压力控制模块的实际输出信号为X_n＇，若使得V_n＝V₀，即k_n＇*X_n＇＝V₀，亦即(V_n/X_n)*X_n＇＝V₀，则X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，则所述上位机根据该修正算法自动修正此时所述电子压力控制模块的输出信号为X_n＇＝(V₀*X_n)/V_n，当所述电子压力控制模块的输出信号修正后，末端所述流量监控模块监控到的工作流量也修正为V₀。