CN109406557A - 一种液体样品在线分析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体样品在线分析装置，包括第一容器、第一控制阀以及测量头，第一容器包括上端口沿水平方向设置的测试管和位于测试管侧壁用于通入液体样品的采样管，第一控制阀用以控制第一排液口的开关，第一控制阀与测试管相连、且位于采样管的下方；测量头用于测试液体样品、且其与测试管的上端口间具有第一预设高度。液体样品通过采样管进入测量管中，第一控制阀关闭，能够使液体样品在测量管中形成液柱。当液体样品充满测量管时，液柱的上端面与测量管的上端面平齐，显然液柱的上端面为光滑平整的水平面，液面与测量头位置保持恒定不变，满足了液体在线分析的两个条件。同时，测量头直接对液体样品进行测试，能够保证测试结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及检测设备技术领域，特别涉及一种液体样品在线分析装置。
背景技术
目前污水处理、石油、化工等多个领域都需要对液态样品进行抽样分析，由于实验室化验周期长，不能够实时监控液体样品中的元素成分，因此在线分析的意义非常重大。
X射线荧光光谱分析(X-Ray Fluorescence)技术简称XRF技术，其通过X射线照射样品，使样品产生X射线荧光，进而检测样品中所含有的元素。XRF技术具有检测速度快、精度高等优点。
将XRF技术用于在线分析液态样品，需要解决两个问题：一是要使样品测试表面与测量头位置保持恒定不变；二是需要样品测试表面保持光滑平整。
现有技术中的XRF在线分析仪通过滤纸吸附部分液体样品，然后将滤纸移动到测量头分析位置进行分析。但是滤纸吸附样品会改变样品中的成分分布结构，比如液态样品中会均匀地分布着颗粒物，部分颗粒物无法被滤纸吸附，进而导致滤纸上的样品与液态样品成分分布结构不同，影响测试结果的准确性。
因此，如何提高液体样品在线分析的准确性是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种液体样品在线分析装置，其能够直接对液体样品进行分析，从而保证了分析结果的准确性。
为实现上述目的，本发明提供一种液体样品在线分析装置，包括：
第一容器，所述第一容器包括上端口沿水平方向设置的测试管和位于所述测试管侧壁、用以向所述测试管中通入液体样品的采样管；
第一控制阀，所述第一控制阀与所述测试管相连、且位于所述采样管的下方，所述第一控制阀用以控制所述第一容器的第一排液口的开关；
测量头，所述测量头包括发射器和接收器，二者均位于所述测试管上端口的上方，所述测量头与所述测试管的上端口间具有第一预设高度。
优选地，还包括采样泵，所述采样泵位于所述采样管中、用以向所述测试管通入液体样品。
优选地，还包括控制装置，所述第一控制阀为电磁阀，所述采样泵、所述第一控制阀以及所述测量头均与所述控制装置相连。
优选地，还包括套设于所述测试管的外周、用以收集所述测试管溢出的液体样品的第二容器，所述第二容器的下端与所述测试管的外侧壁密封连接。
优选地，所述第二容器的下端面设有第二排液口。
优选地，所述第二排液口连有用以排空所述第二容器的第二控制阀。
优选地，所述第二控制阀为电磁阀，所述第二容器的侧壁设有用以检测所述第二容器中是否存在液体样品的传感器，所述传感器和所述第二控制阀均与所述控制装置相连。
优选地，所述传感器位于所述第二容器下端面上方第二预设高度处。
优选地，所述测量头固定于所述第二容器的上端。
优选地，所述测量头还包括圆柱状的壳体，所述第二容器也呈圆柱状，所述测量头与所述壳体同轴设置、且二者密封连接。
本发明所提供的液体样品在线分析装置包括第一容器、第一控制阀和测量头，第一容器包括测试管和采样管，测试管的上端口沿水平方向设置，测量头固定于测试管上端口的上方，并与上端口始终保持第一预设高度，测量头包括发射器和接收器。采样管位于测试管侧壁，液体样品通过采样管通入测试管中。第一控制阀设置于测试管中高度低于采样管出口的位置处。
液体样品通过采样管进入测量管中，第一控制阀关闭，能够使液体样品在测量管中形成液柱。当液体样品充满测量管时，液柱的上端面与测量管的上端面平齐，显然液柱的上端面为光滑平整的水平面，测量头与测量管上端面间的第一预设高度固定，进而保证液面与测量头位置保持恒定不变，满足了XRF技术进行液体在线分析的两个条件。同时，测量头直接对液体样品进行测试，能够保证测试结果的准确性。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的液体样品在线分析装置的结构示意图。
其中，图1中的附图标记为：
壳体1、发射器2、接收器3、测试管4、第一控制阀5、第一排液口6、第二排液口7、第二控制阀8、采样管9、采样泵10、控制装置11、传感器12、第二容器13。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明所提供的液体样品在线分析装置的结构示意图。
本发明所提供的液体样品在线分析装置，包括第一容器、测量头和第一控制阀5。第一容器用于容纳液体样品，第一控制阀5控制第一容器的排空，当第一控制阀5关闭时，液体样品在第一容器中能够形成平滑的液面。测量头可通过支架等固定机构固定于第一容器的上方，测量头朝向第一容器的液面，对液体样品进行分析，固定机构能够保持测量头与液面间的距离恒定，进而实现液体样品的在线分析。
具体的，第一容器包括测试管4和采样管9，测试管4的上端口沿水平方向设置，当液体样品充满测试管4时，液面与测试管4的上端口平齐。测试管4与竖直方向的夹角小于90°，其中的优选方案为测试管4沿竖直方向设置。采样管9位于测试管4侧壁，采样管9内部与测试管4内部连通，如图1所示，采样管9垂直测试管4。采样管9可设置加样漏斗或采样泵10等采样机构，液体样品通过采样机构和采样管9流入测试管4中。
第一控制阀5位于测试管4的下部，具体位于采样管9的下方。当第一控制阀5关闭时，液体样品通过采样管9流入测试管4中，能够在测试管4中形成液柱。完成测试后开启第一控制阀5，液体样品从第一容器下部的第一排液口6排出。
测量头包括发射器2和接收器3，二者均通过固定机构固定于测试管4上端口上方的指定高度处，测量头与测试管4的上端口间的距离为第一预设高度。用户可根据需要确定第一预设高度的数值，在此不做限定。固定机构可参考现有技术中的支架等机构。当然，液体样品在线分析装置中还需要设置计算单元、结果显示单元等，计算单元和结果显示单元等机构也可参考现有技术，在此不再赘述。
本实施例中，液体样品在线分析装置通过第一容器固定设置于测量头的下方，第一容器装入液体样品，进而在测量头的下方形成光滑的液面，使测量头能够直接对液体样品进行测试，保证了测试结果准确可靠。
可选的，液体样品在线分析装置还包括控制装置11和采样泵10。采样泵10位于第一容器中，采样泵10的入口能够插入液体样品中，采样泵10通电能够吸入液体样品，并通过采样管9将液体样品送入测试管4中；当测试管4中的液位到达测试管4的上端面，则停止采样泵10进行样品分析。采样泵10的得电和失电可有控制装置11控制，控制装置11可具体为单片机、PLC控制器或微型控制器等。
另外，第一控制阀5为电磁阀，第一控制阀5也与控制装置11相连，在开启采样泵10前，控制装置11首先将第一控制阀5关闭，进而避免液体样品从第一排液口6排出，避免液体样品的浪费。完成测试后，控制装置11发送指令使第一控制阀5打开，进而将液体样品排出。
本实施例中，采样管9中设置了采样泵10，控制装置11能够对采样泵10和第一控制阀5进行控制，从而实现了液体样品在线分析装置的自动采样和自动排空，降低了操作人员的劳动强度。
采样过程中，需要对第一容器中液体样品的高度进行精确控制，才能保证测量头与液面间的距离保持恒定，因而对操作人员或控制装置11具有较高的要求。
本实施例中，液体样品在线分析装置还包括套设于测试管4的外周的第二容器13，第二容器13下端与测试管4的外侧壁密封连接。第二容器13能够收集从测试管4的上端口溢出的液体样品。因此，采样过程中只需持续向第一容器中通入液体样品，直至液体样品从测试管4的上端口溢出。通过溢流的方式控制液体样品的液位，能够保证液位恒定，进而保证每次测试时测量头与液面间的距离保持恒定。
具体的，第二容器13的下端面可通过橡胶塞或密封圈等机构与测试管4的外侧壁实现密封连接，当然，第一容器和第二容器13也可通过焊接、粘接等方式相连，或者二者通过一体成型的方式进行制造。
第二容器13的下端面设有第二排液口7，第二排液口7与第二容器13的下端面间连有第二控制阀8。完成测试后，打开第二控制阀8能够将第二容器13快速放空。第一排液口6和第二排液口7均设置于废液桶的上方，测试后的液体样品通过废液桶进行回收处理，避免了液体样品的随意排放，提高了液体样品在线分析装置的环保性能。
可选的，第二控制阀8也可为电磁阀，第二控制阀8与控制装置11相连。完成测试后，控制装置11控制第一控制阀5和第二控制阀8同时打开，从而将液体样品在线分析装置中的液体样品排出，提高了排液效率。完成放空后，将第一控制阀5和第二控制阀8同时关闭，保证液体样品在线分析装置在下一次测试时能够正常蓄液。
另外，第二容器13的侧壁可设置传感器12，传感器12位于第二控制阀8的上方、并与控制装置11相连。液体样品在线分析装置蓄液的过程中，传感器12持续检测，当检测到第二容器13中液体样品的液位时，传感器12向控制装置11发送信号，控制装置11关闭采样泵10，启动测量头对液体样品进行测试。传感器12可具体为浮球液位计、红外线传感器等，在此不做限定。
传感器12与第二容器13下端面间具有第二预设高度处。第二预设高度决定了液体样品在线分析装置测试前第二容器13中的液位高度。当然，第二预设高度越小，液体样品在线分析装置所产生的废液就越少。因此，在保证液位判断准确的前提下，选取的第二预设高度应尽量小。
本实施例中，第一容器的外周还设置了第二容器13，液体样品在线分析装置通过溢流的方式确定测试管4中的液位高度，进而保证每次测试时液位均相同，同时降低了操作人员或控制装置11对液位控制的精度要求。另外，第二容器13的侧壁还设置了用于检测第二容器13中是否存在液体样品的传感器12，传感器12和第二控制阀8均与控制装置11相连，由控制装置11判断蓄液过程是否完成，并在完成蓄液后控制测量头进行测试，进一步提高了液体样品在线分析装置的自动化程度。
可选的，测量头固定于第二容器13的上端，将第二容器13作为测量头的固定机构，能够确保测量头与测试管4上端面间的距离恒定。
具体的，测量头还包括圆柱状的壳体1，发射器2和接收器3通过焊接、铆接或螺栓连接等方式固定于测量头中。壳体1的下端面设有沿厚度方向贯穿的测量孔，发射器2和接收器3均朝向测量孔，测试管4的上端口位于测量孔的正下方。X射线穿过测量孔照射液体样品的液面，照射产生的X射线荧光穿过测量孔被接收器3接收到，从而完成液体样品的测试。
第二容器13也呈圆柱状，测量头与第二容器13同轴设置，测量头与第二容器13通过焊接或螺纹连接等方式实现密封连接。当测试挥发性或腐蚀性的液体样品时，测量头与第二容器13密封连接能够使液体样品在线分析装置中形成一个相对密闭的空间，减少液体样品的泄露。当然，为保证液体样品能够进入液体样品在线分析装置中，第二容器13的上部还应设置通气孔。
另外，本实施例中第二容器13的上端显然高于测量管的上端。图1中第二容器13的侧壁设有沿厚度方向贯穿的过孔，采样管9穿过过孔且与过孔的边缘保持密封。在其他具体实施方式中，采样管9也可设置于第二容器13的外部，在此不做限定。
本实施例中，测量头通过第二容器13进行固定，能够显著提高测量头的稳定性，保证测量头与液体样品的液面间距离恒定。测量头的壳体1与第二容器13密封连接，能够减少液体样品的挥发和泄露，从而进一步提高液体样品在线分析装置的环保性能。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的液体样品在线分析装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种液体样品在线分析装置，其特征在于，包括：
第一容器，所述第一容器包括上端口沿水平方向设置的测试管(4)和位于所述测试管(4)侧壁、用以向所述测试管(4)中通入液体样品的采样管(9)；
第一控制阀(5)，所述第一控制阀(5)与所述测试管(4)相连、且位于所述采样管(9)的下方，所述第一控制阀(5)用以控制所述第一容器的第一排液口(6)的开关；
测量头，所述测量头包括发射器(2)和接收器(3)，二者均位于所述测试管(4)上端口的上方，所述测量头与所述测试管(4)的上端口间具有第一预设高度。
2.根据权利要求1所述的液体样品在线分析装置，其特征在于，还包括采样泵(10)，所述采样泵(10)位于所述采样管(9)中、用以向所述测试管(4)通入液体样品。
3.根据权利要求2所述的液体样品在线分析装置，其特征在于，还包括控制装置(11)，所述第一控制阀(5)为电磁阀，所述采样泵(10)、所述第一控制阀(5)以及所述测量头均与所述控制装置(11)相连。
4.根据权利要求3所述的液体样品在线分析装置，其特征在于，还包括套设于所述测试管(4)的外周、用以收集所述测试管(4)溢出的液体样品的第二容器(13)，所述第二容器(13)的下端与所述测试管(4)的外侧壁密封连接。
5.根据权利要求4所述的液体样品在线分析装置，其特征在于，所述第二容器(13)的下端面设有第二排液口(7)。
6.根据权利要求5所述的液体样品在线分析装置，其特征在于，所述第二排液口(7)连有用以排空所述第二容器(13)的第二控制阀(8)。
7.根据权利要求6所述的液体样品在线分析装置，其特征在于，所述第二控制阀(8)为电磁阀，所述第二容器(13)的侧壁设有用以检测所述第二容器(13)中是否存在液体样品的传感器(12)，所述传感器(12)和所述第二控制阀(8)均与所述控制装置(11)相连。
8.根据权利要求7所述的液体样品在线分析装置，其特征在于，所述传感器(12)位于所述第二容器(13)下端面上方第二预设高度处。
9.根据权利要求7所述的液体样品在线分析装置，其特征在于，所述测量头固定于所述第二容器(13)的上端。
10.根据权利要求9所述的液体样品在线分析装置，其特征在于，所述测量头还包括圆柱状的壳体(1)，所述第二容器(13)也呈圆柱状，所述壳体(1)与所述第二容器(13)同轴设置、且二者密封连接。
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