CN110907260B - 一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统及控制方法 - Google Patents
一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110907260B CN110907260B CN201911234263.8A CN201911234263A CN110907260B CN 110907260 B CN110907260 B CN 110907260B CN 201911234263 A CN201911234263 A CN 201911234263A CN 110907260 B CN110907260 B CN 110907260B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- way valve
- air
- adsorption
- gas
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003795 desorption Methods 0.000 title claims description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims description 18
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 104
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 94
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 60
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 33
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 101000941170 Homo sapiens U6 snRNA phosphodiesterase 1 Proteins 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004965 Silica aerogel Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100031314 U6 snRNA phosphodiesterase 1 Human genes 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- IMACFCSSMIZSPP-UHFFFAOYSA-N phenacyl chloride Chemical compound ClCC(=O)C1=CC=CC=C1 IMACFCSSMIZSPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003491 tear gas Substances 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/40—Concentrating samples
- G01N1/405—Concentrating samples by adsorption or absorption
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/40—Concentrating samples
- G01N1/4022—Concentrating samples by thermal techniques; Phase changes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0011—Sample conditioning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0011—Sample conditioning
- G01N33/0019—Sample conditioning by preconcentration
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
本发明公开的一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统及控制方法，当检测物质浓度较低时，可以先通过吸附管对低浓度的气体进行吸附，然后通过加热装置对该吸附管进行加热，热脱附出需要的气体，然后再用少量的载气将吸附物质吹出，从而提高了检测物质的浓度，由于本系统专门设计的高温热脱附结构，解决了传统密封方法中在高温下易产生干扰气体成分的难题，通过金属之间的咬合密封，实现了高温条件下的多通道、高密封性、富集浓缩效率高的电子鼻热脱附系统。
Description
技术领域
本发明涉及热脱附技术领域，更具体地说，涉及一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统及控制方法。
背景技术
气味信息是物体的自然属性之一，很大程度上表征了物体的某一特性。通过检测不同物质的气味信息，可以实现对物体定性和定量的分析。
VOCs的沸点基本上介于50～260℃范围，25℃时的饱和蒸汽压基本均介于70Pa～50.66k Pa。
VOCs富集技术通常用来富集浓度较低的物质，由于很多情况下VOCs的浓度为ppb-ppt数量级，如人体呼出气体，而目前大部分气体传感器的检测限度为ppm数量级，故VOCs富集技术可以提高目标样本中VOCs的浓度，使其能够用于电子鼻传感器检测或者其他检测下限较高的检测仪器。
吸附法主要依托吸附剂将目标物吸附出来，然后通过溶剂洗脱或热脱附法得到浓度和纯度都提升的目标VOCs。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统及控制方法，本发明提供的热脱附系统先将有用物质收集起来，再用少量的载气将吸附物质吹出，从而提高了检测物质的浓度，使其能够用于电子鼻传感器检测或者其他检测下限较高的检测仪器。
为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统，包括：进气总管、五通阀T2、热脱附系统以及出气总管，所述热脱附系统中设置有至少一根加热管，以及对所述吸附管加热的加热系统，所述五通阀T2阀体的一个侧壁上依次设置有第四接口和第二接口，该阀体的对应侧壁上依次设置有第五接口、第一接口和第三接口，所述进气总管的进口端通过三通阀T1分别连接待浓缩气体注入管和载气注入管，所述进气总管的出口端与五通阀T2的第一接口连接，五通阀T2的第二接口与所述吸附管的第一气路接口连接，五通阀T2的第四接口与所述吸附管的第二气路接口连接，五通阀T2的第三接口通过三通阀T3的一个端口接入所述出气总管，五通阀T2的第五接口通过三通阀T3的另一个端口接入所述出气总管，在所述出气总管上还设置有质量流量控制器和气泵，所述热脱附系统中设置有加热系统以及至少一根吸附管，所述三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器、气泵以及加热系统均与控制模块电性连接。
可选的，所述控制模块对所述三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器、气泵以及加热系统进行控制，从而形成第一气流通路状态、热脱附状态和第二气流通路状态；
在第一气流通路状态下：所述进气总管与所述待浓缩气体注入管接通，所述气泵与所述质量流量控制器配合工作，待浓缩气体通过所述进气总管由所述五通阀T2从所述第一气路接口送入所述吸附管进行气体吸附；
在热脱附状态：所述气泵停止工作，所述热脱附系统中的加热系统工作，实现所述吸附管中的气体脱附；
在第二气流通路状态：所述进气总管与所述载气注入管接通，所述气泵与所述质量流量控制器配合工作，载气通过所述进气总管由所述五通阀T2从所述第二气路接口送入所述吸附管，从而反向推动热脱附出的气体向外排出。
可选的，所述载气注入管上设置有三通阀T4，三通阀T4的一个端口与过滤器连接，过滤器的另一端设置有空气注入口，所述控制模块对三通阀T4、三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器、气泵以及加热系统进行控制，从而形成第三气流通路状态和第四气流通路状态；
在第三气流通路状态下：所述气泵与所述质量流量控制器配合工作，空气通过所述空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从所述第一气路接口送入所述吸附管，以进行后采样；
在第四气流通路状态下：所述气泵与所述质量流量控制器配合工作，空气通过所述空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从所述第二气路接口送入所述吸附管，进行系统清洗。
可选的，所述吸附管的吸附强度从吸附管的第一气路接口向吸附管的第二气路接口依次增强。
可选的，所述热脱附系统中设置有3根加热管以及4根吸附管，所述4根吸附管采用金属夹板夹持固定，所述3根加热管嵌设于所述金属夹板中。
可选的，所述控制模块包括上位机控制单元和温控单元，所述温控单元包括温控处理器、以及与所述温控处理器连接的温度传感器、通信模块、开关控制模块以及风冷模块，所述温控处理器用于通过所述通信模块接收所述上位机控制单元发送的温度控制信号，并基于所述温度控制信号对所述加热系统的加热温度进行控制。
可选的，所述温控处理器为PID温控器。
进一步地，本发明提供一种基于上述任意一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附设计方法，包括以下步骤：
S11：控制模块对三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器以及气泵进行设置，使系统进入第一气流通路状态，待浓缩气体通过所述进气总管由所述五通阀T2从所述第一气路接口送入所述吸附管进行气体吸附；
S12：判断第一气流通路状态的持续时长是否到达t1,如是，转至S13，否则转至S11，继续处于第一气流通路状态；
S13：控制模块更新气泵的工作状态，并控制加热系统对所述吸附管加热，使系统进入热脱附状态；
S14：判断热脱附状态的持续时长是否到达t2,如是，转至S15，否则转至S13，继续进行热脱附；
S15：控制模块重新设置三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器以及气泵，使系统进入第二气流通路状态，载气通过所述进气总管由所述五通阀T2从所述第二气路接口送入所述吸附管，从而反向推动热脱附出的气体向外排出；
S16：判断第二气流通路状态的持续时长是否到达t3,如是，转至S17，否则转至S15，继续通载气；
S17：结束第二气流通路状态。
可选的，所述载气注入管上设置有三通阀T4，三通阀T4的一个端口与过滤器连接，过滤器的另一端设置有空气注入口，在步骤S12之后还包括：
S120：控制模块对三通阀T4、三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器以及气泵进行设置，使系统进入第三气流通路状态，空气通过所述空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从所述第一气路接口送入所述吸附管，以进行后采样；
S121：判断第三气流通路状态的持续时长是否达到t4，如是，转至S13，否则转至S120，继续进行后采样；
在步骤S17之后，还包括：
S18：控制模块对三通阀T6、三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器以及气泵进行设置，使系统进入第四气流通路状态，空气通过所述空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从所述第二气路接口送入所述吸附管，进行系统清洗；
S19：判断第四气流通路状态的持续时长是否达到t5，如是，转至S20，否则转至S18，继续进行系统清洗；
S20：复位等待。
本发明提供的多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统及控制方法，当检测物质浓度较低时，可以先通过吸附管对低浓度的气体进行吸附，然后通过加热装置对该吸附管进行加热，热脱附出需要的气体，然后再用少量的载气将吸附物质吹出，从而提高了检测物质的浓度，由于系统高温处不存在受温度影响易变性的密封材料，而通过金属之间的咬合密封，因此具有多通道、密封性好、易更换、可控性好、成本低、富集浓缩效率高等优点。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统的结构示意图；
图2为温控单元的结构示意图；
图3为吸附管和加热管的位置设置及夹板结构示意图；
图4为吸附管端头密封件的结构示意图；
图5为吸附管的结构示意图；
图6为多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统的控制流程图；
图7为气体吸附过程中的气流通道示意图；
图8为后采样过程中的气流通道示意图；
图9为通载气过程中的气流通道示意图；
图10为系统清洗过程中的气流通道示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例提供一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统，请参见图1所示，包括进气总管、五通阀T2、热脱附系统以及出气总管，热脱附系统中设置有至少一根加热管，以及对吸附管加热的加热系统，五通阀T2阀体的一个侧壁上依次设置有第四接口和第二接口，该阀体的对应侧壁上依次设置有第五接口、第一接口和第三接口，进气总管的进口端通过三通阀T1分别连接待浓缩气体注入管和载气注入管，进气总管的出口端与五通阀T2的第一接口连接，五通阀T2的第二接口与所述吸附管的第一气路接口连接，五通阀T2的第四接口与所述吸附管的第二气路接口连接，五通阀T2的第三接口通过三通阀T3的一个端口接入所述出气总管，五通阀T2的第五接口通过三通阀T3的另一个端口接入出气总管，在出气总管上还设置有质量流量控制器和气泵，所述热脱附系统中设置有加热系统以及至少一根吸附管，所述三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器、气泵以及加热系统均与控制模块电性连接。
控制模块对三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器、气泵以及加热系统进行控制，从而形成第一气流通路状态、热脱附状态和第二气流通路状态；
在第一气流通路状态下：进气总管与待浓缩气体注入管接通，气泵与质量流量控制器配合工作，待浓缩气体通过所述进气总管由五通阀T2从第一气路接口送入吸附管进行气体吸附；
在热脱附状态：气泵停止工作，热脱附系统中的加热系统工作，实现吸附管中的气体脱附；
在第二气流通路状态：进气总管与载气注入管接通，气泵与质量流量控制器配合工作，载气通过进气总管由五通阀T2从第二气路接口送入吸附管，从而反向推动热脱附出的气体向外排出。
载气注入管上设置有三通阀T4，三通阀T4的一个端口与过滤器连接，过滤器的另一端设置有空气注入口，控制模块对三通阀T4、三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器、气泵以及加热系统进行控制，从而形成第三气流通路状态和第四气流通路状态；
在第三气流通路状态下：气泵与所述质量流量控制器配合工作，空气通过空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从第一气路接口送入吸附管，以进行后采样；
在第四气流通路状态下：气泵与质量流量控制器配合工作，空气通过空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从第二气路接口送入吸附管，进行系统清洗。
图1的I/O控制板也即为驱动单元，该驱动单元通过USB1与上位机控制单元连接，在接收到上位机控制单元的控制指令后对各阀门以及气泵进行控制，且图1系统中的温控单元可以通过USB3与上位机控制单元连接，MFC通过USB2与上位机控制单元连接，
本实施例中的控制模块包括上位机控制单元和温控单元，请参见图2所示，温控单元包括温控处理器、以及与温控处理器连接的温度传感器、通信模块、开关控制模块以及风冷模块，上位机控制单元用于向驱动单元发送驱动控制信号，以对各阀门以及气泵进行控制，温控处理器用于通过通信模块接收上位机控制单元发送的温度控制信号，并基于该温度控制信号对加热管的加热温度进行控制，比如当需要加热时，可以控制开关控制模块开启加热管，当不需要加热时，可以通过开关控制模块关闭加热管，并且可以开启风冷模块对系统降温。
应当说明的是，本实施例中的加热管可以是红外碳纤维加热管，该加热管可以设置在铝合金加热炉中，铝合金加热炉外可以设置隔热气凝胶达到保温、隔热的作用，本实施例中温度传感器可以采用温度检测热电偶，通信模块可以采用RS485通信模块，本实施例中的温控处理器可以为PID温控器，PID温控器利用比例和积分控制消除系统的稳态误差，积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大，这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零，对有较大惯性或滞后的被控对象，比例和微分控制能改善系统在调节过程中的动态特性，自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳，其原因是由于存在有较大惯性组件或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化，解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”。在吸附和热脱附阶段，上位机控制单元发送温度控制数据至PID温控器，PID温控器控制红外碳纤维加热管运行，热电偶检测实时温度传输至PID温控器进行比例-积分-微分控制，上位机控制单元用于将温度控制数据通过RS485通讯传输至PID温控器，从而实现对吸附管在不同阶段的温度控制。
本实施例提供的系统中可以设置3根加热管以及4根吸附管，采用如图3所示的金属夹板进行安装，并采用图4所示的密封件对吸附管的端头进行密封，图3中标记1表示加热管安装腔，标记2表示吸附管安装槽，采用图3所示的两块金属夹板相对扣合后，3根加热管可以并排设置在一侧，4根吸附管并行设置在吸附管安装槽中，然后采用图4所示的端头密封件对吸附管的端部进行密封，图4中标记3为螺纹孔，标记4为吸附管的端部安装孔，将两块图4所示的端头密封件相对设置在吸附管的两个端部，然后通过上下两根丝杆锁紧固定密封，通过金属夹板和金属的端部密封件进行固定密封并实现热传导加热，确保吸附管受热更加均匀。
本实施例中的吸附管的吸附功能可以由设置在吸附管中的吸附物质实现，该吸附物质可以是多孔渗水高分子聚合物，具有惰性，适合硫醇，松烯，催泪瓦斯等活泼气体检测，具有疏水性，适合在潮湿环境下检测，能够检测C6-C30的物质，本实施例中的铝合金加热炉为半开放式加热炉，铝合金具有比不锈钢更为优秀的比热容，温度更容易保持，铝合金加热炉内放置三根红外碳纤维加热管，将吸附管均匀包裹使其受热更均匀，隔热气凝胶是把二氧化硅气凝胶作为主体材料，并复合于增强性纤维中，如玻璃纤维、预氧化纤维，通过特殊工艺合成的柔性保温材料，气凝胶毡是目前约400℃温度区域内导热系数最低的固体绝热材料，是传统隔热材料的3～8倍，并且具有防火疏水易于加工特性。
请参见图5所示，吸附管的吸附强度从吸附管的第一气路接口向吸附管的第二气路接口依次增强，系统在吸附阶段时，待浓缩气体从第一进入吸附管，系统在通载气阶段时，载气从第二端口进入吸附管，这样可以更好的将吸附管中的浓缩气体推出。
如图6所示，基于上述的多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统，本实施例还提供一种浓缩控制方法：
S11：控制模块对三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器以及气泵进行设置，使系统进入第一气流通路状态，待浓缩气体通过进气总管由五通阀T2从第一气路接口送入吸附管进行气体吸附；气体吸附过程中的气流通道可以参见图7所示。
S12：判断第一气流通路状态的持续时长是否到达t1,如是，转至S13，否则转至S11，继续处于第一气流通路状态。
S120：控制模块对三通阀T4、三通阀T1以及质量流量控制器进行设置，使系统进入第三气流通路状态，空气通过空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从第一气路接口送入吸附管，以进行后采样，后采样过程中的气流通道可以参见图8所示，通过后采样过程，可以有效清洗吸附后气路中残留的水蒸气或易挥发VOC气体。
S121：判断第三气流通路状态的持续时长是否达到t4，如是，转至S13，否则转至S120，继续进行后采样。
S13：控制模块控制关闭气泵，并控制加热系统对吸附管加热，使系统进入热脱附状态。
S14：判断热脱附状态的持续时长是否到达t2,如是，转至S15，否则转至S13，继续进行热脱附。
S15：控制模块重新设置三通阀T4、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器以及气泵，使系统进入第二气流通路状态，载气通过进气总管由五通阀T2从第二气路接口送入吸附管，从而反向推动热脱附出的气体向外排出，通载气过程中的气流通道可以参见图9所示。
S16：判断第二气流通路状态的持续时长是否到达t3,如是，转至S17，否则转至S15，继续通载气。
S17：结束第二气流通路状态。
S18：控制模块重新对三通阀T4、质量流量控制器进行设置，使系统进入第四气流通路状态，空气通过空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从第二气路接口送入所述吸附管，进行系统清洗，统清洗过程中的气流通道可以参见图10所示。
S19：判断第四气流通路状态的持续时长是否达到t5，如是，转至S20，否则转至S18，继续进行系统清洗；
S20：复位等待。
应当说明的是，上述内容只是一个具体的示例。
通过本实施例提供的方案，可以提高检测物质的浓度。
要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统，其特征在于，包括：进气总管、五通阀T2、热脱附系统以及出气总管，所述热脱附系统中设置有至少一根吸附管，以及对所述吸附管加热的加热系统，所述五通阀T2阀体的一个侧壁上依次设置有第四接口和第二接口，该阀体的对应侧壁上依次设置有第五接口、第一接口和第三接口，所述进气总管的进口端通过三通阀T1分别连接待浓缩气体注入管和载气注入管，所述进气总管的出口端与五通阀T2的第一接口连接，五通阀T2的第二接口与所述吸附管的第一气路接口连接，五通阀T2的第四接口与所述吸附管的第二气路接口连接，五通阀T2的第三接口通过三通阀T3的一个端口接入所述出气总管，五通阀T2的第五接口通过三通阀T3的另一个端口接入所述出气总管，在所述出气总管上还设置有质量流量控制器和气泵，所述热脱附系统中设置有加热系统以及至少一根吸附管，所述三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器、气泵以及加热系统均与控制模块电性连接；
所述热脱附系统中设置有3根加热管以及4根吸附管，每根所述加热管粗于且长于每根所述吸附管；4根所述吸附管采用两块金属夹板夹持固定，3根所述加热管嵌设于两块所述金属夹板中；每块所述金属夹板的一侧设置有3个加热管安装腔，另一侧设有4个吸附管安装槽；两块所述金属夹板相对扣合后，3根加热管并排设置在一侧，4根所述吸附管并行设置在所述吸附管安装槽中；采用端头密封件对每根所述吸附管的端部进行密封，端头密封件相对设置在吸附管的两个端部，然后通过上下两根丝杆锁紧固定密封，通过金属夹板和金属的端部密封件进行固定密封并实现热传导加热；
所述控制模块对所述三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器、气泵以及加热系统进行控制，从而形成第一气流通路状态、热脱附状态和第二气流通路状态；
在第一气流通路状态下：所述进气总管与所述待浓缩气体注入管接通，所述气泵与所述质量流量控制器配合工作，待浓缩气体通过所述进气总管由所述五通阀T2从所述第一气路接口送入所述吸附管进行气体吸附；
在热脱附状态：所述气泵停止工作，所述热脱附系统中的加热系统工作，实现所述吸附管中的气体脱附；
在第二气流通路状态：所述进气总管与所述载气注入管接通，所述气泵与所述质量流量控制器配合工作，载气通过所述进气总管由所述五通阀T2从所述第二气路接口送入所述吸附管，从而反向推动热脱附出的气体向外排出。
2.如权利要求1所述的多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统，其特征在于,所述载气注入管上设置有三通阀T4，三通阀T4的一个端口与过滤器连接，过滤器的另一端设置有空气注入口，所述控制模块对三通阀T4、三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器、气泵以及加热系统进行控制，从而形成第三气流通路状态和第四气流通路状态；
在第三气流通路状态下：所述气泵与所述质量流量控制器配合工作，空气通过所述空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从所述第一气路接口送入所述吸附管，以进行后采样；
在第四气流通路状态下：所述气泵与所述质量流量控制器配合工作，空气通过所述空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从所述第二气路接口送入所述吸附管，进行系统清洗。
3.如权利要求1所述的多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统，其特征在于，所述吸附管的吸附强度从吸附管的第一气路接口向吸附管的第二气路接口依次增强。
4.如权利要求1所述的多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统，其特征在于，所述控制模块包括上位机控制单元和温控单元，所述温控单元包括温控处理器、以及与所述温控处理器连接的温度传感器、通信模块、开关控制模块以及风冷模块，所述温控处理器用于通过所述通信模块接收所述上位机控制单元发送的温度控制信号，并基于所述温度控制信号对所述加热系统的加热温度进行控制。
5.如权利要求4所述的多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统，其特征在于，所述温控处理器为PID温控器。
6.如权利要求1-5任一项所述的多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11：控制模块对三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器以及气泵进行设置，使系统进入第一气流通路状态，待浓缩气体通过所述进气总管由所述五通阀T2从所述第一气路接口送入所述吸附管进行气体吸附；
S12：判断第一气流通路状态的持续时长是否到达t1,如是，转至S13，否则转至S11，继续处于第一气流通路状态；
S13：控制模块更新气泵的工作状态，并控制加热系统对所述吸附管加热，使系统进入热脱附状态；
S14：判断热脱附状态的持续时长是否到达t2,如是，转至S15，否则转至S13，继续进行热脱附；
S15：控制模块重新设置三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器以及气泵，使系统进入第二气流通路状态，载气通过所述进气总管由所述五通阀T2从所述第二气路接口送入所述吸附管，从而反向推动热脱附出的气体向外排出；
S16：判断第二气流通路状态的持续时长是否到达t3,如是，转至S17，否则转至S15，继续通载气；
S17：结束第二气流通路状态。
7.如权利要求6所述的多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统的控制方法，其特征在于，所述载气注入管上设置有三通阀T4，三通阀T4的一个端口与过滤器连接，过滤器的另一端设置有空气注入口，在步骤S12之后还包括：
S120：控制模块对三通阀T4、三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器以及气泵进行设置，使系统进入第三气流通路状态，空气通过所述空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从所述第一气路接口送入所述吸附管，以进行后采样；
S121：判断第三气流通路状态的持续时长是否达到t4，如是，转至S13，否则转至S120，继续进行后采样；
在步骤S17之后，还包括：
S18：控制模块对三通阀T4、三通阀T1、五通阀T2、三通阀T3、质量流量控制器以及气泵进行设置，使系统进入第四气流通路状态，空气通过所述空气注入口进入系统，并在通过三通阀T4、三通阀T1后，由五通阀T2从所述第二气路接口送入所述吸附管，进行系统清洗；
S19：判断第四气流通路状态的持续时长是否达到t5，如是，转至S20，否则转至S18，继续进行系统清洗；
S20：复位等待。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911234263.8A CN110907260B (zh) | 2019-12-05 | 2019-12-05 | 一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911234263.8A CN110907260B (zh) | 2019-12-05 | 2019-12-05 | 一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统及控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110907260A CN110907260A (zh) | 2020-03-24 |
| CN110907260B true CN110907260B (zh) | 2021-03-12 |
Family
ID=69822897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911234263.8A Active CN110907260B (zh) | 2019-12-05 | 2019-12-05 | 一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统及控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110907260B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111272853A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-12 | 北京纳通医学科技研究院有限公司 | 电子鼻系统及气体检测方法 |
| CN111781251A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-10-16 | 江苏国测检测技术有限公司 | 一种烟气中低浓度气体含量测量装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100336576C (zh) * | 2005-01-14 | 2007-09-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种采样吸附管及其热解吸器 |
| CN102062767B (zh) * | 2009-11-16 | 2013-02-27 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 大气样品在线采样-富集-热脱附-色谱进样联用装置 |
| CN108919726A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-11-30 | 深圳市宇元智能电器有限公司 | 智能工业烤箱控制系统及其控制方法 |
| CN208672580U (zh) * | 2018-09-06 | 2019-03-29 | 华电智控（北京）技术有限公司 | 一种富集装置和气体检测系统 |
| CN110231366B (zh) * | 2019-06-21 | 2020-03-31 | 重庆大学 | 基于多传感器电子鼻的共形气室及气体测试系统和方法 |
| CN110333127B (zh) * | 2019-06-24 | 2020-06-12 | 北京大学 | 一种气相半挥发性有机物在线测量系统、方法和应用 |
-
2019
- 2019-12-05 CN CN201911234263.8A patent/CN110907260B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110907260A (zh) | 2020-03-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110907260B (zh) | 一种多通道高温密封新型电子鼻热脱附系统及控制方法 | |
| CN109781969B (zh) | 一种呼出气样品前处理装置及处理方法 | |
| JP7100766B2 (ja) | ガス濃縮サンプリングのための除水方法、試料導入方法及びそれらの装置 | |
| RU2012111667A (ru) | Предварительное концентрирование образца | |
| JP5148933B2 (ja) | 試料濃縮方法及び装置 | |
| CN103499662A (zh) | 一种大气挥发性有机物取样分析装置及取样分析方法 | |
| WO2022126796A1 (zh) | 多功能气相色谱质谱分析装置和分析方法 | |
| CN111272853A (zh) | 电子鼻系统及气体检测方法 | |
| CN112782314A (zh) | 用于分析环境空气前处理吸附和解吸的方法和系统 | |
| WO2014005377A1 (zh) | 一种在线质谱电离源内管状膜进样装置 | |
| Qian et al. | A pre-concentration system design for electronic nose via finite element method | |
| CN109406691B (zh) | 气体采样分离系统及气相色谱仪 | |
| CN206848219U (zh) | 一种气相色谱仪 | |
| Wong et al. | Trace level analysis of volatile and semi-volatile organic compounds in water using a membrane/jet separator interfaced to an ion trap mass spectrometer | |
| CN210474850U (zh) | 一种快插式吸附管解析装置 | |
| CN112666296B (zh) | 一种用于色谱仪检测的双通道热解吸进样系统及方法 | |
| CN213875525U (zh) | 一种离子迁移谱的预富集装置 | |
| US20230068184A1 (en) | Purification System for Nitrogen Gas and Xenon Gas in Water and Isotope Static Analysis Method Thereof | |
| CN115060569A (zh) | 一种用于土壤VOCs分析检测的快速富集系统及方法 | |
| CN211453104U (zh) | 一种用于除水和采样预浓缩的一体化通用装置 | |
| CN207623292U (zh) | 一种平衡气压的热解析模块 | |
| CN103091416A (zh) | 气体分析系统及其工作方法 | |
| JP2022080642A (ja) | 気体捕集装置および気体捕集方法 | |
| CN112945689A (zh) | 一种热脱附装置及其控制方法 | |
| CN116413404B (zh) | 试验系统和试验方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |