CN108181255A - 一种薄膜微音多组分模块式气体分析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种薄膜微音多组分模块式气体分析装置，包括：薄膜微音双光源双光路双组份红外线分析模块、薄膜微音单光源单光路四组份红外线分析模块、电化学式气体分析模块、热导式气体分析模块、磁力机械式气体分析模块。本发明实施例装置结构紧凑、性价比优良，尤其是稳定性好、抗干扰能力强、受环境温度影响小,可以灵活地根据应用场合及用户的需求选择模块，进行任意的组合，保证了仪器在化工流程监测，工业锅炉排放监控，垃圾焚烧控制，生化气体分析等不同测量场合的广泛应用。
Description
技术领域
本发明实施例涉及气体分析技术领域，具体涉及一种薄膜微音多组分模块式气体分析装置，该装置可以同时分析多个组分的气体浓度,适用于工业、环保及科研等领域。
背景技术
红外线是电磁波谱中的一段，介于可见光区和微波区之间，因为它在可见光谱红光界限之外，所以得名红外线。在整个电磁波谱中红外波段的热功率最大，红外辐射主要是热辐射。在红外线气体分析器中，使用的波长范围通常在1～16μm之内。
使红外线通过装在一定长度容器内的被测气体，再利用不同气体具有对相应红外光谱的吸收特性实现测量，然后测定通过气体后的红外线辐射强度I。这一吸收特性遵循反映物质对光谱吸收规律的朗伯-比尔定律(Lambert-Bill Law)，该定律表述为：I＝I0e-KCL。其中I0为初始光能量，I为经吸收后接收的光能量，L为光束穿过介质的长度，K为具体物质对光谱的吸收系数，而C则为待检测的成分的浓度，即，C＝ln(I0/I)/KL。
基于气体的红外吸收光谱特性,非单元素的极性气体分子在中红外波段存在着分子振动能级的基频吸收谱线，因此红外气体分析装置能测量多种气体、测量范围宽、灵敏度高、测量精度高、反应快、有良好的选择性等优点，既能进行常量分析，又能进行微量分析，并且适用于在线使用。
红外线气体分析装置由发送器和测量电路两大部分组成，发送器又由光学系统和检测器两部分组成。光学系统主要构成部件有：红外辐射光源、反射体、切光装置、气室和滤光元件等。红外线气体分析装置中使用的检测器目前主要有四种:薄膜电容检测器、微流量检测器、光电导检测器和热电检测器。根据结构和工作原理上的差别,可以将上述四种检测器分成两类，其中前两种检测器属于气动检测器,后两种检测器属于固体检测器。且气动检测器检测限及稳定性，明显优于固体检测器。
薄膜电容检测器又称薄膜微音检测器，由金属薄膜片和定极组成电容器，当接收室内的气体压力受红外辐射能的影响而变化时，推动电容动片相对定片移动，把被测组分浓度变化转变成电容量变化。现有的薄膜微音红外线气体分析装置基本上都是实现单个组分的测量，当需要分析多个组分时，就必须使用多个装置。
在实现本发明实施例的过程中，发明人发现现有的薄膜微音多组分模块式气体分析装置需要分析多个组分时，必须使用多个子装置，使得分析系统内的子装置数量过多，且结构复杂，造成资源和能源的浪费。
发明内容
本发明实施例提出一种薄膜微音多组分模块式气体分析装置。
为了实现本发明，实施例提出一种薄膜微音多组分模块式气体分析装置，包括：薄膜微音双光源双光路双组份红外线分析模块、薄膜微音单光源单光路四组份红外线分析模块、电化学式气体分析模块、热导式气体分析模块和磁力机械式气体分析模块；
所述红外气体分析模块的气嘴与所述电化学气体分析模块(或一个热导式分析模块，或一个磁力机械式分析模块)的气嘴之间，通过内径3mm或6mm的气路管相连；
该分析装置内可同时安装1个红外气体分析模块和1个电化学式分析模块(或一个热导式分析模块，或一个磁力机械式分析模块)；
该分析装置内也可独立安装一个薄膜微音双光源双光路双组份红外线分析模块，或一个薄膜微音单光源单光路四组份红外线分析模块。
所述薄膜微音双光源双光路双组份红外线分析模块包含一个红外光源发生装置、两根气室和两个薄膜微音检测器；
所述红外光源发生装置包括：上壳体、下壳体、电机、上磁座、切光片、下磁座及光源反射器；
所述上壳体与下壳体连接；
所述上磁座设置于所述上壳体的外侧壁上；
所述下磁座对应于所述上磁座设置，且位于所述上壳体与下壳体之间；
所述切光片设置于所述下磁座上；
所述电机带动所述上磁座绕所述电机的轴线转动；
所述光源反射器设置于所述上壳体上，包括：反射体、壳体及灯丝部件；
所述壳体罩设于所述反射体外；
所述灯丝部件穿过所述反射体设置于所述壳体内；
所述通孔对应于所述灯丝部件设置；
所述红外光源发生装置中使用两个光源反射器，每个反射器分别与一根气室和一个薄膜微音检测器连接，能够不受量程限制的监测双组份气体浓度。
在上述方案的基础上优选，所述薄膜微音单光源单光路四组份红外线分析模块包括一个红外光源发生装置、一根气室、一个滤光器和一个薄膜微音检测器，一个红外光源发生装置中仅使用其中一个光源反射器。通过所述滤光器中滤光片的切换，使所述薄膜微音检测器能够测量各气室中气体的组分；
所述检测器与所述滤光器连接；
所述滤光器设置与单根气室与检测器之间，通过所述滤光器中滤光片的切换，使所述检测器能够测量各气室中气体的组分。
所述滤光器包括滤光片切换装置；
所述滤光片切换装置包括：盖、壳体、步进电机、滤光片组、滤光片、弓形板、吸收盒、玻璃套和霍尔元件组；
所述盖与壳体连接；
所述滤光片组与所述步进电机连接；
所述滤光片活动设于所述滤光片组上，根据被测气体的组分，确定目标滤光片固定于所述滤光片组上；
所述步进电机、所述弓形板、所述吸收盒和所述霍尔元件组均固定设于所述壳体的内部；
所述玻璃套固定设于在所述壳体的外部；
其中，所述电机带动所述滤光片组绕所述电机做轴线运动。
所述滤光片组包括：环形板，连轴套和磁铁；
所述连轴套和所述磁铁设于所述环形板上。
所述霍尔元件组包括：霍尔元件和固定板；
所述霍尔元件粘接在所述固定板上。
所述装置还包括：电机驱动模块；
所述电机驱动模块与所述电机连接，用于根据所述滤光片切换装置的切换频率生成脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给采样板。
所述装置还包括：步进电机驱动模块；
所述步进电机驱动模块用于驱动步进电机运行，以带动所述滤光片的切换。
在上述方案的基础上优选，所述装置还包括：电化学式分析模块；
所述电化学式分析模块包括：第一底座及电化学传感器；
在上述方案的基础上优选，所述装置还包括：热导式分析模块；
所述热导式分析模块包括：第二底座、热导池及外部保温罩。
在上述方案的基础上优选，所述装置还包括：磁力机械式分析模块；
所述磁力机械式气体分析模块包含：第三底座、磁力机械模块及外部保温罩。
由上述技术方案可知，本发明实施例装置结构紧凑、性价比优良，尤其是稳定性好、抗干扰能力强、受环境温度影响小,可以灵活地根据应用场合及用户的需求任意选择模块，进行任意的组合，保证了仪器在化工流程监测，工业锅炉排放监控，垃圾焚烧控制，生化气体分析等不同测量场合的广泛应用。
本发明还提供了所述滤光器的控制方法，该方法包括步骤：
s601，控制器上电后，首先让滤光器从光源方向顺时针旋转，转到起始位置停止。滤光器的起始位置是霍尔元件与磁铁上下对齐的位置，步进电机从起始位置转动N1个步距角，到达第一个滤光片位置，到第二个滤光片的位置需要从起始位置转动N1+N2个步距角，或者从第一个滤光片的位置转动N2个步距角；
s602，初始化步进电机，给步进电机连续发送脉冲信号，让步进电机转动，直到检测到霍尔元件的输出信号有高电平向低电平跳变时，停止发送脉冲信号，让步进电机停止转动，把滤光器的这个位置定义为起点，这是初始化n＝0；
s603，连续发送脉冲，发一个脉冲n加1，直到再次检测到霍尔信号有高电平向低电平跳变时，停止发送脉冲信号；
s604，把n的值赋值给N，计算N1，N2，N3，N4，N2＝N3＝N4＝N/4，N1＝N2/2(取整)；
s605，接下来根据待测组分个数和组分转动滤光器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的薄膜微音多组分模块式气体分析装置的结构框图；
图2为本发明一实施例提供的薄膜微音双光源双光路双组份红外线分析模块的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的滤光片切换装置的硬件结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的滤光片切换装置未设置滤光片组时的结构示意图；
图5为本发明一实施例提供的滤光片切换装置设置滤光片组时的结构示意图；
图6为本发明一实施例提供的滤光片切换装置的总装配结构示意图；
图7为本发明一实施例提供的滤光片组的结构示意图；
图8为本发明另一实施例提供的薄膜微音多组分模块式气体分析装置的结构示意图；
图9为本发明一实施例提供的薄膜微音多组分模块式气体分析装置的总装配结构示意图；
图10本发明一实施例提供的滤光器驱动软件流程图。
其中，201：壳体；202：玻璃套；203：电机；204：霍尔元件组；205：干燥盒；206：弓形板；207：滤光片组；208：滤光片；209：第一顶丝；210：固定块；211：第二顶丝；212：盖；213：O型圈；214：销钉；215：散热片；216：电源开关；217：气路出气；218：气路进气；219：后底板；220：薄膜微音单光源单光路四组份红外气体分析模块；221：前底板；222：把手；223：流量计；224：触摸屏；225：前面板；226：电气板；2071：环形板；2072：连轴套；2073：磁铁。
其中208：滤光片包含滤光片1、滤光片2、滤光片3、滤光片4四种不同镀膜的滤光片。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1-3示出了本实施例提供的薄膜微音多组分模块式气体分析装置的结构框图，包括：薄膜微音双光源双光路双组份红外线分析模块11、薄膜微音单光源单光路四组份红外线分析模块12、电化学式气体分析模块13、热导式气体分析模块14和磁力机械式气体分析模块15；
所述薄膜微音双光源双光路双组份红外线分析模块11包含一个红外光源发生装置、两根气室和两个薄膜微音检测器，一个红外光源发生装置中使用两个红外光源反射器；
所述薄膜微音单光源单光路三组份红外线分析模块12包括一个红外光源发生装置、一根气室、一个滤光器和一个薄膜微音检测器，一个红外光源发生装置中仅使用其中一个红外光源反射器，通过所述滤光器中滤光片的切换，使所述薄膜微音检测器能够测量各气室中气体的组分；
所述电化学式气体分析模块13包括底座及电化学传感器用于分析氧气气体的浓度；
所述热导式气体分析模块14包括底座、热导池及热导池外部保温罩，用于分析氢气气体的浓度；
所述磁力机械式气体分析模块15包含底座、磁力机械模块及外部保温罩，用于精确分析氧气气体的浓度。
所述薄膜微音检测器包括串联型薄膜微音电容器式检测器，所述串联型薄膜微音电容器式检测器包括壳体、连接套、与连接套连接且套装于壳体内部的检测室组件、位于壳体底部的信号端子和安装在壳体侧壁的真空支管；所述检测室组件包括两个壳体；所述连接套包括用于外部连接的法兰、安装于连接套中的滤光片、安装于滤光片一侧的光学平衡孔、连接套下部的环形密封槽和环形密封切口。
所述红外光源发生装置包括：上壳体、下壳体、电机、上磁座、切光片、下磁座及反射器；所述上壳体与下壳体连接，所述上磁座设置于所述上壳体的外侧壁上；所述下磁座对应于所述上磁座设置，且位于所述上壳体与下壳体之间；所述切光片设置于所述下磁座上。
从硬件来看，所述薄膜微音单光源单光路四组份红外气体分析装置包括检测器101、滤光器102(其中滤光器中包含滤光片1、滤光片2、滤光片3、滤光片4四种不同镀膜的滤光片)和一个气室103。
所述检测器101与所述滤光器102连接；
所述滤光器102设于检测器101与气室之间，通过所述滤光器中滤光片(滤光片1、滤光片2、滤光片3、滤光片4四种不同镀膜的滤光片)的切换，使所述检测器能够测量各气室中气体的组分。
本实施例通过在检测器101和气室之间添加滤光器102，改变检测器101充气配方和滤光器102中滤光片1、滤光片2、滤光片3、滤光片4四种不同镀膜的滤光片的切换使薄膜微音多组分模块式气体分析装置能实现最多四个红外组分的测量；需要向检测器101中充入待检测的组分样气，具体配比需要通过计算或大量实验完成，所采用的充气配方需要在保证灵敏度的前提下，便于生产；同时通过将各电路板模块化，方便各个模块的单独升级以及故障诊断和售后维修。
本实施例装置结构紧凑、性价比优良，尤其是稳定性好、抗干扰能力强、受环境温度影响小,可以灵活地根据应用场合及用户的需求任意量程的随意组合，保证了仪器在工业锅炉排放监控，垃圾焚烧控制，生化气体分析等不同测量场合的广泛应用。
本发明的模块化式多组分红外气体分析装置，可以对多种气体组分同时分析,实现一个装置同时测量多个气体组分的浓度。装置结构紧凑、可靠性高,尤其是灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强，环境温度的影响。适合样气和环境恶劣的流程工业以及环保如、科研等领域在线使用。
进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述滤光器102包括滤光片切换装置；
如图4-5所示，所述滤光片切换装置包括：盖212、壳体201、步进电机203、滤光片组207、滤光片208(包含滤光片1、滤光片2、滤光片3、滤光片4四种不同镀膜的滤光片)、弓形板206、吸收盒、玻璃套202和霍尔元件组204；
所述盖与壳体201连接；
所述滤光片组208(包含滤光片1、滤光片2、滤光片3、滤光片4四种不同镀膜的滤光片)与所述步进电机203连接；
所述滤光片208(包含滤光片1、滤光片2、滤光片3、滤光片4四种不同镀膜的滤光片)活动设于所述滤光片组207上，根据被测气体的组分，确定具体目标滤光片(滤光片1、滤光片2、滤光片3、滤光片4四种不同镀膜的滤光片的使用)固定于所述滤光片组207上；
所述步进电机203、所述弓形板206、所述吸收盒和所述霍尔元件组204均固定设于所述壳体201的内部；
所述玻璃套202固定设于在所述壳201体的外部；
其中，所述步进电机203带动所述滤光片组207绕所述步进电机203做轴线运动。
本实施例提供的滤光片切换装置的盖与壳体通过密封圈相连接，可以保证良好的密封性，避免外界气体的进入造成可能的壳体内部腐蚀；步进电机带动滤光片组绕电机的轴线转动，实现滤光片切换的功能；玻璃套连接壳体内外部，实现通讯功能。
本实施例提供的滤光片组位于盖与壳体之间，不仅能够密封性好、稳定性好、通过步进电机的转动带动滤光片的切换，经过霍尔元件后，可以产生连续稳定的信号，信号的采集通过玻璃套传递。这样的结构既避免了外部气体对其使用过程中的干扰，又能准确的采集到信号，可以广泛的应用于红外线气体分析器中。
进一步地，在上述装置实施例的基础上，如图6所示，所述滤光片组包括：环形板2071，连轴套2072和磁铁2073；
所述连轴套2072和所述磁铁2073设于所述环形板2071上。
进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述霍尔元件组包括：霍尔元件和固定板；
所述霍尔元件粘接在所述固定板上。
如图5所示，滤光片切换装置还包括：滤光片组207、滤光片208(包含滤光片1、滤光片2、滤光片3、滤光片4四种不同镀膜的滤光片)和顶丝209。
结合图4，滤光片组207安装于步进电机203上，滤光片208(包含滤光片1、滤光片2、滤光片3、滤光片4四种不同镀膜的滤光片)安装于滤光片组207上，第一顶丝209将滤光片组207和步进电机203固定住。
如图6所示，滤光片切换装置还包括：固定块210、第二顶丝211、盖212、O型圈213和销钉214。
其中，盖212与壳体201通过O型圈213进行密封连接，销钉214安装于壳体201上，固定块212通过销钉定位配合顶丝211将盖212与壳体201固定住。
如图7所示，滤光片组包括：环形板2071、连轴套2072和磁铁2073。
连轴套2072与磁铁2073分别安装于环形板2071上。
滤光片切换装置在整体的传感器部件中的位置如图8所示，其中，壳体201、玻璃套202、步进电机203和滤光片组207的位置分别如图4、图5所示。
具体地，本实施例提供薄膜微音多组分模块式气体分析装置的内部结构示意图如图9所示，其中，散热片215、电源开关216、气路出气217、气路进气218、后底板219、薄膜微音多组分红外气体分析模块220、前底板221、把手222、流量计223、触摸屏224、前面板225和电气板226相互配合工作。
本实施例提供的滤光片切换装置中，将滤光片组设置于壳盖212与壳体201之间，通过步进电机203带动滤光片组207围绕步进电机203做轴线转动，可根据被测气体的成分选择不同的滤光片208(包含滤光片1、滤光片2、滤光片3、滤光片4四种不同镀膜的滤光片)，其中滤光片组上的磁铁2073在滤光片组做轴线转动时，经过霍尔元件组，霍尔元件用于采集滤光片组转动信号。其中霍尔元件传感器为双极锁存型霍尔效应位置传感器，是一种双磁极工作的磁敏电路，适用于本实施例中柱形磁体下工作，工作温度范围在-40℃～150℃，电流电压工作范围3.8V～30V，负载电流能力最高可达40mA，在步进电机203带动滤光片组运转的时候，安装于壳体201上的玻璃套202承接信号的传输，使得滤光片切换装置外部的信号板可以采集其内部所产生的脉冲信号。同时玻璃套202也承接内部电机的外部供电连接。弓形板206通过变形挤压干燥盒205，将其安装于壳体201内，其中干燥盒205内设有干燥剂，干燥剂为碱石棉和/或霍加拉特，用于吸收残留的二氧化碳或一氧化碳。盖212与壳体201通过O型圈213进行密封，最后通过固定块210、顶丝211、销钉214将盖212与壳体201固定住。这样的结构不仅能够密封性好、稳定性好、可以产生稳定的脉冲信号，并且避免了外部气体对其使用过程中的干扰。
进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述装置还包括：电化学式分析模块；
所述电化学式分析模块包括：第一底座及电化学传感器。
通过电化学式分析模块，能够对氧气进行组分分析。
进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述装置还包括：热导式分析模块；
所述热导式分析模块包括：第二底座、热导池和外部保温罩。
通过热导式分析模块，能够对氢气进行组分分析。
进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述装置还包括：磁力机械式分析模块；
所述磁力机械式气体分析模块包含：第三底座、磁力机械模块及外部保温罩。
通过磁力机械式分析模块，能够对氧气进行精确的组分分析。
可安装一个薄膜微音多组分红外气体分析模块，也可选择安装一个电化学式分析模块或一个热导式分析模块。本实施例提供的薄膜微音多组分模块式气体分析装置最多可以同时分析四种红外气体组分的浓度加一个氧气或氢气的浓度分析。
进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述装置还包括：电机驱动模块；
所述电机驱动模块与所述电机连接，用于根据所述滤光片切换装置的切换频率生成脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给采样板。
所述电机驱动模块主要为驱动电机按照固定的频率连续工作，同时为两个光源反射器提供供电接口，同时根据切光片的旋转频率产生相同频率的脉冲信号并传输给采样板。
进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述装置还包括：步进电机驱动模块；
所述步进电机驱动模块用于驱动步进电机运行，以带动所述滤光片的切换。
通过在步进电机驱动模块中设计一小块步进电机驱动电路板，根据检测气体的不同，驱动步进电机带动滤光片切换，从而实现不同组分气体的测量。
进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述装置还包括：加热驱动模块；
所述加热驱动模块用于控制加热器对传感器进行加热。
所述加热驱动模块采用继电器方式实现，主要控制加热器对传感器加热，继电器采用固态继电器以提高仪器的可靠性。
进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述装置还包括：触摸串口屏显示模块；
所述触摸串口屏显示模块用于显示参数设置、数据、监控设备状态和自动化控制过程。
所述触摸串口屏显示模块作为人机交互的界面，设置参数、显示数据、监控设备状态、以曲线，动画等形式描绘自动化控制过程。
本实施例中利用上述滤光器的驱动方法如图10所示：
s601，控制器上电后，首先让滤光器从光源方向顺时针旋转，转到起始位置停止。滤光器的起始位置是霍尔元件与磁铁上下对齐的位置，步进电机从起始位置转动N1个步距角，到达第一个滤光片位置，到第二个滤光片的位置需要从起始位置转动N1+N2个步距角，或者从第一个滤光片的位置转动N2个步距角；
s602，初始化步进电机，给步进电机连续发送脉冲信号，让步进电机转动，直到检测到霍尔元件的输出信号有高电平向低电平跳变时，停止发送脉冲信号，让步进电机停止转动，把滤光器的这个位置定义为起点，这是初始化n＝0；
s603，连续发送脉冲，发一个脉冲n加1，直到再次检测到霍尔信号有高电平向低电平跳变时，停止发送脉冲信号；
s604，把n的值赋值给N，计算N1，N2，N3，N4，N2＝N3＝N4＝N/4，N1＝N2/2(取整)；
s605，接下来根据待测组分个数和组分转动滤光器。
如待测组分个数为3时，并且待测组分1、组2和组分3对应前第一、第二和第四个滤光片时，通过转动滤光器到起始位置后，给步进电机发送N1个脉冲信号，等10s采集组分1信号并计算浓度值，然后给步进电机发送N2个脉冲信号，等10s采集组分2信号并计算浓度值，然后给步进电机发送N3+N4个脉冲信号，等10s采集组分3信号并计算浓度值，这样完成待测3个组分的第一周期的测量。要进行第二个周期的测量时，给步进电机发送N4个脉冲，把滤光片1对应检测通道，等待10s采集组分1信号并计算浓度值，然后按照第一周期的顺序完成组分2和组分3的测量，如此实现3个组分的连续测量。
本实施例提供的薄膜微音多组分模块式气体分析装置增加了检测氧气或者氢气的功能，采用触摸屏显示，操作简单，稳定性好，精确度高，抗干扰能力强，适用于样气和环境恶劣的流程工业以及环保、科研等领域在线使用。
具体来说，薄膜微音多组分模块式气体分析装置包括薄膜微音多组分红外气体分析模块、电化学式分析模块、热导式分析模块、磁力机械式分析模块、气路、电路板、电机驱动模块、步进电机驱动模块、加热驱动模块、底板、触摸串口屏显示模块；其中薄膜微音多组分红外气体分析模块，包括检测器、气室、滤光器、光源；其中电化学式分析模块包括底座和电化学传感器；热导式分析模块包括底座、热导池和外部保护罩。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种薄膜微音多组分模块式气体分析装置，其特征在于，包括：薄膜微音双光源双光路双组份红外线分析模块、薄膜微音单光源单光路四组份红外线分析模块、电化学式气体分析模块、热导式气体分析模块和磁力机械式气体分析模块；
所述薄膜微音双光源双光路双组份红外线分析模块包含一个红外光源发生装置、两根气室和两个薄膜微音检测器，一个红外光源发生装置中包含两个红外光源反射器；
所述薄膜微音单光源单光路四组份红外线分析模块包括一个红外光源发生装置、一根气室、一个滤光器和一个薄膜微音检测器，一个红外光源发生装置中仅使用其中一个红外光源反射器；
通过所述滤光器中滤光片的切换，使所述薄膜微音检测器能够测量各气室中气体的组分；
所述电化学式气体分析模块包括底座、电化学传感器及安装于底座的气嘴，用于分析氧气气体的浓度；
所述热导式气体分析模块包括底座、热导池及热导池外部保温罩，用于分析氢气气体的浓度；
所述磁力机械式气体分析模块包含底座、磁力机械模块及外部保温罩，用于精确分析氧气气体的浓度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述薄膜微音检测器包括串联型薄膜微音电容器式检测器，所述串联型薄膜微音电容器式检测器包括壳体、连接套、与连接套连接且套装于壳体内部的检测室组件、位于壳体底部的信号端子和安装在壳体侧壁的真空支管；
所述检测室组件包括两个壳体；
所述连接套包括用于外部连接的法兰、安装于连接套中的滤光片、安装于滤光片一侧的光学平衡孔、连接套下部的环形密封槽和环形密封切口。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述红外光源发生装置包括：上壳体、下壳体、电机、上磁座、切光片、下磁座及反射器；
所述上壳体与下壳体连接，所述上磁座设置于所述上壳体的外侧壁上；
所述下磁座对应于所述上磁座设置，且位于所述上壳体与下壳体之间；
所述切光片设置于所述下磁座上。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滤光器包括滤光片切换装置；
所述滤光片切换装置包括：盖、壳体、步进电机、滤光片组、滤光片、弓形板、吸收盒、玻璃套和霍尔元件组；
所述盖与壳体连接；
所述滤光片组与所述步进电机连接；
所述滤光片活动设于所述滤光片组上，根据被测气体的组分，确定目标滤光片固定于所述滤光片组上；
所述步进电机、所述弓形板、所述吸收盒和所述霍尔元件组均固定设于所述壳体的内部；
所述玻璃套固定设于在所述壳体的外部；
其中，所述步进电机带动所述滤光片组绕所述电机做轴线运动。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：电化学式分析模块；
所述电化学式分析模块包括：第一底座及电化学传感器。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：热导式分析模块；
所述热导式分析模块包括：第二底座、热导池和外部保温罩。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述滤光片组包括：环形板，连轴套和磁铁；
所述连轴套和所述磁铁设于所述环形板上。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述霍尔元件组包括：霍尔元件和固定板；
所述霍尔元件粘接在所述固定板上。
9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：步进电机驱动模块；
所述步进电机驱动模块与所述步进电机连接，用于根据所述滤光片切换装置的切换频率生成脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给采样板。
10.一种对权利要求1所述滤光器的控制方法，其特征在于，该方法包括步骤：
s601，控制器上电后，首先让滤光器从光源方向顺时针旋转，转到起始位置停止，滤光器的起始位置是霍尔元件与磁铁上下对齐的位置，步进电机从起始位置转动N1个步距角，到达第一个滤光片位置，到第二个滤光片的位置需要从起始位置转动N1+N2个步距角，或者从第一个滤光片的位置转动N2个步距角；
s602，初始化步进电机，给步进电机连续发送脉冲信号，让步进电机转动，直到检测到霍尔元件的输出信号有高电平向低电平跳变时，停止发送脉冲信号，让步进电机停止转动，把滤光器的这个位置定义为起点，这是初始化n＝0；
s603，连续发送脉冲，发一个脉冲n加1，直到再次检测到霍尔信号有高电平向低电平跳变时，停止发送脉冲信号；
s604，把n的值赋值给N，计算N1，N2，N3，N4，N2＝N3＝N4＝N/4，N1＝N2/2(取整)；
s605，接下来根据待测组分个数和组分转动滤光器。
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2017
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