CN110487962A - 一种微环境监测模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微环境监测模拟装置，具有密封箱，一侧设置有开口和密封门；配、采气系统，包括多个安装在密封箱侧壁上的气阀，其中一个进气阀上安装有气压计；供电系统，包括设置在密封箱侧壁上的供电接口以及在密封箱外与供电接口连接的电源；遥控放样系统，设置在密封箱内，包括载物台安装架，安装在该安装架上的载物台、自动密封盖组件、信号接收器以及控制器；气体在线监测系统，设置在密封箱内，包括安装框、对向安装在安装框两个侧壁上的进气口和出气口、气体传感器以及排气组件；箱内气体循环系统，设置在密封箱内，用于让气体在箱内均匀分布；加热系统，包括安装在密封箱内的加热板；控制系统，设置在密封箱外。
Description
技术领域
本发明属于环境模拟设备技术领域，具体涉及一种微环境监测模拟装置。
背景技术
文物作为文化和历史载体，越来越受到人们的重视，而博物馆室内装修等带入的甲醛、酸等物质对展品和藏品往往是灾难性的，因此针对不同文物需求，确定博物馆内文物周边微环境中污染物的积累情况并找出治理甲醛污染的办法，成为一个亟待研究的课题。
设计一种能够模拟保存文物的周边的微环境的模拟装置能够有效解决上述技术问题。然而现有技术中，专门针对微环境的模拟箱设备未见过相关报道。目前市场上的气候箱有很多种类，但是专用于环境模拟的装置很少且存在以下问题：(1)体积过大，搬运不便，不能适应微环境的模拟研究；(2)气密性不好，预留接口的密封不严格甚至不做密封处理；(3)不智能，不能精准模拟博物馆的温度；(4)不便于采集气体，采样口设计不科学。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而进行的，为弥补现有技术的不足，提供了一种体积小、智能化、携带方便、检测快速并且专门针对精密微环境检测模拟的微环境监测模拟装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种微环境监测模拟装置，具有这样的技术特征：包括密封箱，一侧设置有开口和密封门；配、采气系统，包括多个安装在密封箱侧壁上的气阀，其中一个进气阀上安装有气压计；供电系统，包括设置在密封箱侧壁上的供电接口以及在密封箱外与供电接口连接的电源；遥控放样系统，设置在密封箱内，包括载物台安装架，安装在该安装架上的载物台、自动密封盖组件、信号接收器以及控制器；气体在线监测系统，设置在密封箱内，包括安装框、对向安装在安装框两个侧壁上的进气口和出气口、气体传感器以及排气组件；箱内气体循环系统，设置在密封箱内，用于让气体在箱内均匀分布；加热系统，包括安装在密封箱内的加热板；控制系统，设置在密封箱外，与配、采气系统，供电系统，气体在线监测系统，箱内气体循环系统以及加热系统通信连接。
优选的，在本发明提供的微环境监测模拟装置中，密封箱的容积为10L，可耐受±5kPa的压力，开口和密封门螺纹连接，并通过橡胶密封圈密封。密封箱上的两个侧壁上对称设置有提手，底部设置有四个底座契合槽，用于安装底座。
优选的，在本发明提供的微环境监测模拟装置中，配、采气系统包括安装在密封箱一侧壁上的两个双向配气阀，以及安装在对向侧壁上的一个单向进气阀和单向出气阀。单向进气阀上安装气压计，该气压计的总量程为-10kPa～+10kPa。
优选的，在本发明提供的微环境监测模拟装置中，供电系统中的供电接口为USB接口，该USB接口设置在开口的右下方，在密封箱内部设置有多个分接口。电源通过USB接口向箱体内部传输24W、12V的直流电能。
优选的，在本发明提供的微环境监测模拟装置中，遥控放样系统为红外遥控放样系统，其载物台安装架呈长方体形，其上设置有USB接口。载物台固定设置在载物台安装架的上端面上，边沿设置有密封圈。
自动密封盖组件包括密封盖、密封盖闭合部件以及密封盖开启部件，密封盖上固定安装一杆柄；密封盖闭合部件包括固定安装在杆柄中间部分上的牵引绳固定环、一端固定安装在牵引绳固定环上的牵引绳、将牵引绳的另一端缠绕在绞盘上的舵机，该舵机安装在载物台安装架内；密封盖开启组件包括与杆柄的另一端固定连接的传动杠杆、与传动杠杆连接的复位弹簧。
信号接收器为红外接收器，设置在载物台安装架的一个侧壁上，控制器为单片机，设置在载物台安装架内部。
优选的，在本发明提供的微环境监测模拟装置中，气体在线监测系统为甲醛气体在线监测系统。进气口上设置有不锈钢气体球阀；气体传感器为甲醛传感器，安装在安装框内并与进气口连接；排气组件设置在出气口处，包括风扇固定框以及安装在其内的排气风扇。
本发明测定甲醛浓度所采用的方法为DNPH-HPLC测定方法，其属于检测甲醛气体的常规方法，广泛应用于日常生活中。
优选的，在本发明提供的微环境监测模拟装置中，箱内气体循环系统包括风扇外框以及设置其内的风扇，风扇外框上设置有USB接口、调速按钮、定时按钮以及开关按钮。
优选的，在本发明提供的微环境监测模拟装置中，在加热系统中，加热板包括外壳，设置在其内的电热丝和温控传感器，以及USB接口缆线。
优选的，在本发明提供的微环境监测模拟装置中，控制系统为单片机，其上设置有开关、采样速度调节按钮、温度调节按钮。
本发明的有益保障及效果如下：
本发明提供的微环境监测模拟装置，具有如下技术效果：
首先，密封箱的容积为10L，并且一侧设置有开口和密封门，不仅搬运方便，而且气密性良好，不会出现待检样品放置后无法保证箱体密封性的问题。
其次，由于密封箱上或内部设置有配、采气系统、供电系统、遥控放样系统、气体在线监测系统、箱内气体循环系统、加热系统以及控制系统，有效实现了密封箱内气体充放和采样、智能恒温、气体循环、放样后自动密封等功能，智能化程度提高，不仅能够更有效地模拟文物周边的温度和气体环境，而且避免了人工放样和密封导致箱体内环境发生变化的情况，提高了模拟精度，确保了微环境箱内的气体动力学的均一性和模拟实验的重现性。
因此，本发明联合气体在线监测方法，并控制系统对模拟箱实现智能控制，适用于多种催化剂、精密设备的催化剂的效能和甲醛的耐受程性评价，具有环境模拟箱体积小，智能化、携带方便，检测快速、性能稳定可靠等特点。
附图说明
图1为本发明实施例中微环境监测模拟装置的外观结构示意图；
图2为图1中的不同角度视图，其中(a)为正视图，(b)为左视图，(c)为俯视图；
图3为本发明实施例中微环境监测模拟装置的透视结构示意图；
图4为本发明实施例中遥控放样系统的结构示意图；
图5为本发明实施例中气体在线监测系统的结构示意图；
图6为本发明实施例中箱内气体循环系统的结构示意图；
图7为本发明实施例中加热系统的结构示意图。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作详细描述，但本发明的实施不仅限于此。
图1为本发明实施例中微环境监测模拟装置的外观结构示意图；图2为图1中的不同角度视图，其中(a)为正视图，(b)为左视图，(c)为俯视图；图3为本发明实施例中微环境监测模拟装置的透视结构示意图。
如图1至图3所示，微环境监测模拟装置100包括密封箱1、配、采气系统2、供电系统3、遥控放样系统4、气体在线监测系统5、箱内气体循环系统6、加热系统7以及控制系统。
密封箱1为透明塑料材质，以方便观察内部反应情况，其容积为10L，可耐受±5kPa的压力。其前侧壁上设置一开口11和密封门12，二者螺纹连接，并通过橡胶密封圈13密封，用于进出检测装置、催化剂样本等；左右两个侧壁上对称设置有提手14，顶部设置有四个底座契合槽15，与其他密封箱底座相契合，底部安装有四个均匀分布的底座16。
配、采气系统2密封设置在密封箱1的左右侧壁上，用于配送气体、采集气体和监测气压，包括安装在密封箱一侧壁上的两个双向配气阀21，以及安装在对向侧壁上的单向进气阀22和单向出气阀23，单向进气阀22上安装气压计24，该气压计的总量程为-10kPa～+10kPa。双向配气阀21和单向出气阀23上均设置304不锈钢球阀。
供电系统3包括供电接口31以及在密封箱外与供电接口连接的电源。本实施例中，供电接口31为USB接口，该USB接口设置在开口11的右下方，在密封箱内部设置有多个分接口，实现与箱体内不同部件电连接。电源通过USB接口向箱体内部传输24W、12V的直流电能。
图4为本发明实施例中遥控放样系统的结构示意图。
遥控放样系统4为红外遥控放样系统，安装在密封箱内的中间部分，由密封箱外的红外遥控器进行遥控。如图3和图4所示，该遥控放样系统包括载物台安装架41、载物台42、自动密封盖组件43、信号接收器44、控制器45以及USB接口46。
载物台安装架41呈长方体形，上端面上设置有载物台42和自动密封盖组件43的大部分结构，前端面上设置有USB接口46，侧壁上设置信号接收器44；内部设置有自动密封盖组件43的部分结构以及控制器45。载物台42为圆盘状，其上边沿上设置有密封圈421。
自动密封盖组件43包括密封盖431、密封盖闭合部件432以及密封盖开启部件433。密封盖431上固定安装一杆柄431a，该杆柄和密封盖闭合部件432以及密封盖开启部件433连接，用于密封盖的闭合和开启。
密封盖闭合部件432包括固定安装在杆柄431a中间部分上的牵引绳固定环432a、一端固定安装在牵引绳固定环上的牵引绳432b、将牵引绳的另一端缠绕在绞盘432c上的舵机432d，该舵机安装在载物台安装架内。密封盖开启组件433包括与杆柄的另一端固定连接的传动杠杆433a以及与传动杠杆连接的复位弹簧433b。
信号接收器44为红外接收器，控制器45为单片机，USB接口46用于和供电接口31的箱体内分接口通过连接线电连接。
正常状态下，密封盖431处于开启状态，催化剂等待检样品可人工放置在载物台上，也可在红外遥控器的控制下遥控放样，红外遥控器通过红外接收器向舵机432d发送控制信号，启动舵机绞盘432c转动，牵引绳432b缠绕在绞盘上，从而带动密封盖431下移，盖在载物台42上。检测完毕后，红外遥控器遥控舵机绞盘反转，使得牵引绳432b松开，在复位弹簧433b回复力以及传动杠杆的作用下，密封盖431上移，远离载物台42。
图5为本发明实施例中气体在线监测系统的结构示意图。
如图3和图5所示，气体在线监测系统5为甲醛气体在线监测系统，包括安装框51、对向安装在安装框两个侧壁上的进气口52和出气口53、气体传感器54、排气组件55以及数据处理模块56。
安装框51呈方形；进气口52上设置有不锈钢气体球阀521；气体传感器54为甲醛传感器，安装在安装框内并与进气口52连接；出气口53与密封箱内的空间连通，排气组件55与出气口53内外设置，包括风扇固定框551以及安装在其内的排气风扇552，将安装框51中的甲醛气体引导至出气口53排出；数据处理模块56用于对数据进行实时处理，然后将处理结构传输给控制系统。
本实施例中，测定甲醛浓度所采用的方法为DNPH-HPLC测定方法，其属于检测甲醛气体的常规方法，广泛应用于日常生活中。所选用的甲醛传感器型号为DartSensor100FPSNA024，England UK。
箱内气体循环系统6用于让气体在箱内均匀分布，包括风扇外框61以及设置其内的风扇62。风扇外框61上设置有十字形风扇固定框611、USB接口612、调速按钮613、定时按钮614以及开关按钮615。风扇62安装在十字形风扇固定框611上，中间设置有电机621。
图7为本发明实施例中加热系统的结构示意图。
如图3和图7所示，加热系统7包括安装在密封箱内的加热板71以及USB接口缆线72。加热板71包括外壳711、设置在其内的电热丝712以及温控传感器713。
本实施例中，控制系统设置在密封箱外，与配、采气系统，供电系统，气体在线监测系统，箱内气体循环系统以及加热系统通信连接。其上设置有开关、配气速度调节按钮、采气速度调节按钮、温度调节按钮，实现密封箱体内智能温控、配气和采气。
本发明有效实现了密封箱内气体充放和采样、智能恒温、气体循环、放样后自动密封等功能，智能化程度提高，不仅能够更有效地模拟文物周边的温度和气体环境，而且避免了人工放样和密封导致箱体内环境发生变化的情况，提高了模拟精度，确保了微环境箱内的气体动力学的均一性和模拟实验的重现性。
因此，本发明联合气体在线监测方法，并控制系统对模拟箱实现智能控制，适用于多种催化剂、精密设备的催化剂的效能和甲醛的耐受程性评价，具有环境模拟箱体积小，智能化、携带方便，检测快速、性能稳定可靠等特点。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种微环境监测模拟装置，其特征在于，包括：
密封箱，一侧设置有开口和密封门；
配、采气系统，包括多个安装在所述密封箱侧壁上的气阀，其中一个进气阀上安装有气压计；
供电系统，包括设置在所述密封箱侧壁上的供电接口以及在密封箱外与供电接口连接的电源；
遥控放样系统，设置在所述密封箱内，包括载物台安装架，安装在该安装架上的载物台、自动密封盖组件、信号接收器以及控制器；
气体在线监测系统，设置在所述密封箱内，包括安装框、对向安装在所述安装框两个侧壁上的进气口和出气口、气体传感器以及排气组件；
箱内气体循环系统，设置在所述密封箱内，用于让气体在箱内均匀分布；
加热系统，包括安装在所述密封箱内的加热板；
控制系统，设置在所述密封箱外，与所述配、采气系统，供电系统，气体在线监测系统，箱内气体循环系统以及加热系统通信连接。
2.根据权利要求1所述的微环境监测模拟装置，其特征在于：
其中，所述密封箱的容积为10L，可耐受±5kPa的压力，所述开口和所述密封门螺纹连接，并通过橡胶密封圈密封，
所述密封箱上的两个侧壁上对称设置有提手，底部设置有四个底座契合槽，用于安装底座。
3.根据权利要求2所述的微环境监测模拟装置，其特征在于：
其中，所述配、采气系统包括安装在所述密封箱一侧壁上的两个双向配气阀，以及安装在对向侧壁上的一个单向进气阀和单向出气阀，所述单向进气阀上安装所述气压计，该气压计的总量程为-10kPa～+10kPa。
4.根据权利要求2所述的微环境监测模拟装置，其特征在于：
其中，所述供电系统中的供电接口为USB接口，该USB接口设置在所述开口的右下方，在密封箱内部设置有多个分接口，
所述电源通过所述USB接口向箱体内部传输24W、12V的直流电能。
5.根据权利要求1所述的微环境监测模拟装置，其特征在于：
其中，所述遥控放样系统为红外遥控放样系统，所述载物台安装架呈长方体形，其上设置有USB接口，
所述载物台固定设置在所述载物台安装架的上端面上，边沿设置有密封圈，
所述自动密封盖组件包括密封盖、密封盖闭合部件以及密封盖开启部件，所述密封盖上固定安装一杆柄；所述密封盖闭合部件包括固定安装在所述杆柄中间部分上的牵引绳固定环、一端固定安装在所述牵引绳固定环上的牵引绳、将所述牵引绳的另一端缠绕在绞盘上的舵机，该舵机安装在所述载物台安装架内；所述密封盖开启组件包括与所述杆柄的另一端固定连接的传动杠杆、与所述传动杠杆连接的复位弹簧，
所述信号接收器为红外接收器，设置在所述载物台安装架的一个侧壁上，所述控制器为单片机，设置在所述载物台安装架内部。
6.根据权利要求1所述的微环境监测模拟装置，其特征在于：
其中，气体在线监测系统为甲醛气体在线监测系统，
所述进气口上设置有不锈钢气体球阀；所述气体传感器为甲醛传感器，安装在所述安装框内并与所述进气口连接；所述排气组件设置在所述出气口处，包括风扇固定框以及安装在其内的排气风扇。
7.根据权利要求1所述的微环境监测模拟装置，其特征在于：
其中，所述箱内气体循环系统包括风扇外框以及设置其内的风扇，所述风扇外框上设置有USB接口、调速按钮、定时按钮以及开关按钮。
8.根据权利要求1所述的微环境监测模拟装置，其特征在于：
其中，在所述加热系统中，所述加热板包括外壳，设置在其内的电热丝和温控传感器，以及USB接口缆线。
9.根据权利要求1所述的微环境监测模拟装置，其特征在于：
其中，所述控制系统为单片机，其上设置有开关、采样速度调节按钮、温度调节按钮。
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