CN109709059B - 一种长光程脉冲红外激光吸收式气体采样监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长光程脉冲红外激光吸收式气体采样监控装置，该装置包括脉冲激光光源(2)、分光及反射部件、参比光路管(6)、测定光路管(9)、光电转换器件(15)及处理器(16)，从脉冲激光光源(2)发出的光，经过分光及反射部件，一部分进入参比光路管(6)，另一部分进入测定光路管(9)，通过光电转换部件(15)转换成各自的电信号，由处理器(16)对两者的电信号进行比较，从而判定待检测样品中VOC含量。与现有技术相比，本发明具有操作便利可靠，减少了采样管线长度，便于携带，效率高等优点。

Description

一种长光程脉冲红外激光吸收式气体采样监控装置

技术领域

本发明涉及气体采样监控装置，尤其是涉及一种长光程脉冲红外激光吸收式气体采样监控装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们越来越注重礼仪和外表，化妆品成为人们特别是女性不可缺少的一部分。化妆品(含原料)在储存和运输过程中的监控是很重要的。特别是容易挥发的有机化合物(VOC)需要测定其在有效空间内的浓度，以及防止毒害、燃烧、爆炸等事故的发生。针对容易挥发的有机化合物(VOC)的测定中，顶空气相色谱-质谱(GC-MS)法应用比较广泛。但如果直接对数十个或百个单元进行采样监控测定，则工作量很大、费事也很长，甚至是难以做到。

本发明作为顶空气相色谱-质谱(GC-MS)法的预筛选手段，在操作过程中能对异常的单元采样，大大降低了顶空气相色谱-质谱(GC-MS)仪器的工作量，同时本身也具有快速、简单和可靠的特点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于检测化妆品储存、运输中的易燃气体的长光程脉冲红外激光吸收式气体采样监控装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种长光程脉冲红外激光吸收式气体采样监控装置，包括脉冲激光光源、分光及反射部件、参比光路管、测定光路管、光电转换器件及处理器，从脉冲激光光源发出的光，经过分光及反射部件，一部分进入参比光路管，另一部分进入测定光路管，通过光电转换部件转换成各自的电信号，由处理器对两者的电信号进行比较，从而判定待检测样品中VOC含量。电信号的差异来自于不同气体成分对光的吸收不同，散射效应不同及拉曼效应不同。在光的脉冲间隙也可能检测到热驰豫现象，以做出综合判定。

进一步地，所述的测定光路管附有可旋转的收放式采样进气管，该采样进气管一端通过空心通气转轴连接测定光路管，另一端设有过滤采样头；气体样品经过空心通气转轴进入到测定光路管中，再从测定光路管底部的出气管中流出。

进一步地，所述的采样进气管外部包裹有恒温层，该恒温层采用电加热方式维持温度恒定、采样进气管顶部通过旋转角度锁定机构锁定。

进一步地，所述的采样进气管的长度为1-1.2m，所述的采样进气管可绕空心通气转轴旋转0-180°并通过旋转角度锁定机构锁定。采用可旋转的收放式进气管可以增加操作的便利性，其长度接近于测定光路管，0°折叠时便于携带，可旋转0-180°间的角度展开并锁定，方便于满载集装箱上部狭小的空间进行探查。

进一步地，所述的过滤采样头与摄像头的组合，观察深处的货物装载情况。

进一步地，所述的参比光路管与测定光路管的长度为1.5-1.8m，1.5-1.8m的长光程参比管与检测管大大提高了检测的灵敏度，同时兼做采样杆的一部分，减少了采样管线的总体长度。

进一步地，所述的脉冲激光光源设置在参比光路管顶部，所述的分光反射部件包括反射棱镜与半透反射镜，分别安装在测定光路管与参比光路管上部，其中半透反射镜位于脉冲激光光源下方，激光一部分透过半透反射镜进入参比光路管，另一部分被反射，再通过另一个反射棱镜进入测定光路管。

进一步地，所述的参比光路管与测定光路管长度相同，其中脉冲激光光源安装在参比光路管顶部，脉冲激光光源的光源伺服电路安装在测定光路管顶部。

进一步地，所述的光电转换器件及处理器安装在参比光路管与测定光路管下部，且所述装置最底部还设有提手。

进一步地，所述的装置外还包裹有电热恒温层。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、一种长光程脉冲红外激光吸收式化妆品储存、运输中气体采样监控装置由脉冲激光光源、分光及反射部件、参比光路管、测定光路管、光电转换器件及处理器组成，另附有可旋转的收放式进气管，以增加操作的便利性；

2、1.5-1.8m的长光程参比管与检测管大大提高了检测的灵敏度，同时兼做采样杆的一部分，减少了采样管线的总体长度；

3、附加于检测器的旋转式进气管，长度接近于检测器0°折叠时便于携带，可旋转0-180°间的角度展开并锁定，方便于满载集装箱上部狭小的空间进行探查；

4、采用采样头与摄像头组合，可以观察深处的货物装载情况。

5、作为顶空气相色谱-质谱(GC-MS)法的预筛选手段，在操作过程中能对异常的单元采样，大大降低了顶空气相色谱-质谱(GC-MS)仪器的工作量，操作简便可靠、效率大大提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中标号所示，1-光源伺服电路、2-激光光源、3-反射棱镜、4-半透反射镜、5-旋转角度锁定机构、6-参比光路、7-空心通气转轴、8-电热恒温层、9-测量光路、10-采样进气管、11-恒温层、12-锁定机构、13-过滤采样头、14-出气管、15-光电转换器件、16-信号处理电路、17-连接控制显示器、18-提手。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明的基本原理是利用红外激光照射到容易挥发的有机化合物(VOC)蒸汽上产生的光学效应，来评价其是否处于异常范围，从而确定是否采样进行下一步的顶空气相色谱-质谱(GC-MS)法测定。

实施例1

如附图1所示，一种长光程脉冲红外激光吸收式化妆品储存、运输中气体采样监控装置包括光源伺服电路1、激光光源2、反射棱镜3、半透反射镜4、旋转角度锁定机构5、参比光路6、空心通气转轴7、电热恒温层8、测量光路9、采样进气管10、恒温层11、锁定机构12、过滤采样头13、出气管14、光电转换器件15、信号处理电路16、连接控制显示器17、提手18。

其中，参比光路6和测量光路9长度相同，在本实施例中为1.8m，并排设置，其中脉冲激光光源2安装在参比光路管6顶部，脉冲激光光源2的光源伺服电路1安装在测定光路管9顶部。所述的光电转换器件15及处理器16安装在参比光路管6与测定光路管9下部，且所述装置最底部还设有提手18。所述的装置外还包裹有电热恒温层8。

所述的分光反射部件包括反射棱镜3与半透反射镜4，分别安装在测定光路管9与参比光路管6上部，其中半透反射镜4位于脉冲激光光源2下方，激光一部分透过半透反射镜4进入参比光路管6，另一部分被反射，再通过另一个反射棱镜3进入测定光路管9。

所述的测定光路管9附有1.2m的可旋转的收放式采样进气管10，该采样进气管10一端通过空心通气转轴7连接测定光路管9，另一端设有过滤采样头13。采样进气管10外部包裹有恒温层11、采样进气管10可绕空心通气转轴7旋转0-180°并通过旋转角度锁定机构5锁定。采样进气管10下方还设有一锁定机构12，配合旋转角度锁定机构5将采样进气管10锁定在需要的位置。0°折叠时便于携带，可旋转0-180°间的角度展开并锁定，方便于满载集装箱上部狭小的空间进行探查，以增加操作的便利性。

气体样品经过空心通气转轴7进入到测定光路管9中，再从测定光路管9底部的出气管14中流出连接采样六通转换阀与抽气泵。从脉冲激光光源2发出的光，一部分透过半透反射镜4进入参比光路管6，另一部分被反射，再通过另一个反射棱镜3进入测定光路管9，通过光电转换部件15转换成各自的电信号，由处理器16对两者的电信号进行比较，从而判定待检测样品中VOC含量。电信号的差异来自于不同气体成分对光的吸收不同，散射效应不同及拉曼效应不同。在光的脉冲间隙也可能检测到热驰豫现象，以做出综合判定。

实施例2

参见图1所示，参比光路6和测量光路9长度相同，在本实施例中为1.5m，测量光路9附有可旋转的收放式采样进气管10，该采样进气管10的长度接近与测量光路9长度，为1m。其余同实施例1。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种长光程脉冲红外激光吸收式气体采样监控装置，其特征在于，该装置包括脉冲激光光源(2)、分光及反射部件、参比光路管(6)、测定光路管(9)、光电转换器件(15)及处理器(16)，从脉冲激光光源(2)发出的光，经过分光及反射部件，一部分进入参比光路管(6)，另一部分进入测定光路管(9)，通过光电转换部件(15)转换成各自的电信号，由处理器(16)对两者的电信号进行比较，从而判定待检测样品中VOC含量；

所述的测定光路管(9)附有可旋转的收放式采样进气管(10)，采样进气管(10)的旋转平面与测定光路管(9)的光路方向平行，该采样进气管(10)一端通过空心通气转轴(7)连接测定光路管(9)，另一端设有过滤采样头(13)；气体样品经过空心通气转轴(7)进入到测定光路管(9)中，再从测定光路管(9)底部的出气管(14)中流出；所述的采样进气管(10)的长度为1-1.2m，所述的采样进气管(10)可绕空心通气转轴(7)旋转0-180°并通过旋转角度锁定机构(5)锁定，所述的采样进气管(10)外部包裹有恒温层(11)、采样进气管(10)顶部通过旋转角度锁定机构(5)锁定；所述的参比光路管(6)与测定光路管(9)的长度为1.5-1.8m，同时兼做采样杆的一部分，减少了采样管线的总体长度；

所述的过滤采样头(13)与摄像头的组合，观察深处的货物装载情况。

2.根据权利要求1所述的一种长光程脉冲红外激光吸收式气体采样监控装置，其特征在于，所述的脉冲激光光源(2)设置在参比光路管(6)顶部，所述的分光反射部件包括反射棱镜(3)与半透反射镜(4)，分别安装在测定光路管(9)与参比光路管(6)上部，其中半透反射镜(4)位于脉冲激光光源(2)下方，激光一部分透过半透反射镜(4)进入参比光路管(6)，另一部分被反射，再通过另一个反射棱镜(3)进入测定光路管(9)。

3.根据权利要求1所述的一种长光程脉冲红外激光吸收式气体采样监控装置，其特征在于，所述的参比光路管(6)与测定光路管(9)长度相同，其中脉冲激光光源(2)安装在参比光路管(6)顶部，脉冲激光光源(2)的光源伺服电路(1)安装在测定光路管(9)顶部。

4.根据权利要求1所述的一种长光程脉冲红外激光吸收式气体采样监控装置，其特征在于，所述的光电转换器件(15)及处理器(16)安装在参比光路管(6)与测定光路管(9)下部，且所述装置最底部还设有提手(18)。

5.根据权利要求1所述的一种长光程脉冲红外激光吸收式气体采样监控装置，其特征在于，所述的装置外还包裹有电热恒温层(8)。

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