CN111398354A - 气氛环境切换腔及检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体检测装置技术领域，公开了一种气氛环境切换腔及检测系统，该气氛环境切换腔，包括：静态配气腔体和测试腔体；所述静态配气腔体上安装有第一进气管和第一出气管；所述测试腔体包括可拆卸的第二盖体，所述第二盖体的底部用于安装电子鼻电路板，所述测试腔体上安装有与所述第一出气管连通的第二进气管。本发明提供的气氛环境切换腔，既可以保证测试腔体和静态配气腔体的干净和稳定，又可以去除吸附在电子鼻传感单元上的测试气体，避免其对下次实验结果的干扰，同时还可以增加传感单元的使用寿命。

Description

气氛环境切换腔及检测系统
技术领域
本发明涉及气体检测装置技术领域，特别是涉及一种气氛环境切换腔及检测系统。
背景技术
电子鼻又称气味扫描仪，是一种新兴的智能感官仪器，一般由特定传感器和模式识别系统组成，能够快速提供被检测样品的整体信息，同时可以指示样品的隐含特征。随着微系统加工技术的进步，基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)技术制备的传感器模块，其整体尺寸已可以缩小至毫米甚至毫米级以下。
随着单个气体传感器模块体积的减小，通过模拟动物嗅觉的原理，将针对不同气体的传感模块组成阵列，可以显著扩大电子鼻的检测气体的范围。这使得电子鼻的应用场景变得更加广泛。例如，电子鼻可以应用到检测各种不同种类的食品中去；同时，它还能够检测食品的新鲜程度；电子鼻还能检测一些人鼻不能闻嗅的气体，如无味的毒气以及一些极具刺激性的气体等，此外它在许多领域尤其是安全行业也发挥着越来越重要的作用。
然而与自然界的生物嗅觉系统相比，现有电子鼻还存在较大差距，主要体现在：第一，受传感材料数目有限的影响，气体传感器的数量远小于生物嗅觉系统中嗅体蛋白的数量，电子鼻可以探测的气体范围依然有限；第二，大部分电子鼻的传感材料以金属氧化物半导体为主，这些材料对不同气体均有响应，极易受到外界环境的干扰，这导致同种气体在多次检测的时候，电子鼻的响应信号并不完全重复，这就为后面的模式识别带来了极大的干扰；第三，气体吸附在传感材料上之后脱附速度有限且并不一定完全脱附，会影响传感器的使用寿命。
发明内容
本发明实施例提供一种气氛环境切换腔及检测系统，用以解决或部分解决现有的电子鼻检测结果不准确以及使用寿命较低的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种气氛环境切换腔，包括：静态配气腔体和测试腔体；
所述静态配气腔体上安装有第一进气管和第一出气管；所述测试腔体包括可拆卸的第二盖体，所述第二盖体的底部用于安装电子鼻电路板，所述测试腔体上安装有与所述第一出气管连通的第二进气管。
在上述技术方案的基础上，所述静态配气腔体包括可拆卸的第一盖体。
在上述技术方案的基础上，所述气氛环境切换腔还包括套设于所述静态配气腔体的外壁上的加热套。
在上述技术方案的基础上，所述气氛环境切换腔还包括用于获取所述静态配气腔体内压力参数的第一压力计。
在上述技术方案的基础上，所述气氛环境切换腔还包括用于获取所述测试腔体内压力参数的第二压力计。
在上述技术方案的基础上，所述静态配气腔体上还安装有排气管。
在上述技术方案的基础上，所述静态配气腔体和所述测试腔体均由铝合金材料制备而成。
在上述技术方案的基础上，所述第二盖体上设有用于安装转接插头的安装孔。
在上述技术方案的基础上，所述测试腔体上还安装有第二出气管，所述气氛环境切换腔还包括真空泵；所述第一出气管和所述第二出气管均所述真空泵的进气口连通。
第二方面，本发明实施例提供一种检测系统，包括上述各技术方案所述的气氛环境切换腔，以及用于设于所述测试腔体中的电子鼻。
本发明实施例提供的一种气氛环境切换腔及检测系统，通过待测气体首先通过第一进气管进入静态配气腔体，静态配气腔体内的压力控制为1.2个大气压；打开电子鼻开关，同时对测试腔体进行抽真空处理，使其真空度至100Pa；电子鼻工作曲线稳定后，通过负压，将静态配气腔体内的待测气体引入测试腔体，此时，整个系统压力趋近于常压；待测试完成后，对静态配气腔体和测试腔体再进行抽真空处理，当两个腔体压力降至100Pa后，等待下次测量。本发明实施例提供的气氛环境切换腔，既可以保证测试腔体和静态配气腔体的干净和稳定，又可以去除吸附在电子鼻传感单元上的测试气体，避免其对下次实验结果造成干扰，同时还可以增加传感单元的使用寿命。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种气氛环境切换腔的结构示意图；
图2为本发明实施例的静态配气腔体的结构示意图；
图3为本发明实施例的测试腔体的结构示意图。
附图标记：
1、静态配气腔体；2、测试腔体；3、真空泵；4、第一压力计；5、第二压力计；6、第一真空球阀；7、第二真空球阀；8、第三真空球阀；9、第四真空球阀；10、第五真空球阀；11、第六真空球阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例的一种气氛环境切换腔的结构示意图，如图1所示，本发明实施例的气氛环境切换腔，包括：静态配气腔体1和测试腔体2；
静态配气腔体1上安装有第一进气管和第一出气管；测试腔体2括可拆卸的第二盖体，第二盖体的底部用于安装电子鼻电路板，测试腔体2上安装有与第一出气管连通的第二进气管。
需要说明的是，如图2所示，静态配气腔体1可以采用铝合金材料制备而成，以降低静态配气腔体1的自身重量。静态配气腔体1的侧壁上设置有第一通孔和第二通孔，第一通孔用于安装第一进气管，第二通孔用于安装第一出气管。
需要说明的是，如图3所示，测试腔体2可以采用铝合金材料制备而成，以降低测试腔体2的自身重量。测试腔体2的侧壁上设置有第三通孔，第三通孔用于安装第二进气管。测试腔体2包括第二盖体和第二圆筒形容纳腔，第二盖体和第二圆筒形容纳腔可以采用螺纹连接。其中，电子鼻电路板可以采用可拆卸的方式安装于第二盖体的底部，此时电子鼻电路板位于测试腔体2的内部。其中，静态配气腔体1的体积大于测试腔体2的体积。
在本发明实施例中，待测气体首先通过第一进气管进入静态配气腔体，静态配气腔体内的压力控制为1.2个大气压；打开电子鼻开关，同时对测试腔体进行抽真空处理，使其真空度至100Pa；电子鼻工作曲线稳定后，通过负压，将静态配气腔体1内的待测气体引入测试腔体2，此时，整个系统压力趋近于常压；待测试完成后，对静态配气腔体1和测试腔体2再进行抽真空处理，当两个腔体压力降至100Pa后，等待下次测量。本发明实施例提供的气氛环境切换腔，既可以保证测试腔体和静态配气腔体的干净和稳定，又可以去除吸附在电子鼻传感单元上的测试气体，避免其对下次实验结果的干扰，同时还可以增加传感单元的使用寿命。
在上述实施例的基础上，如图2所示，静态配气腔体1包括第一盖体和第一圆筒形容纳腔，第一盖体和第一圆筒形容纳腔可以采用螺纹连接。第一盖体和第一圆筒形容纳腔均可以采用铝合金材料制备而成。
对于呈固态和液态的待测物质，首先将待测物质放入静态配气腔体1中，封闭静态配气腔体1，使其处于密封状态。静置一定时间，使待测物质充分挥发至其饱和蒸气压，之后再通过负压或载气引入测试腔体2。为加快待测物质的挥发速度或增加其在静态配气腔体1内的气体组份中的浓度，该装置在静态配气腔体1外可配加热套。
在上述实施例的基础上，气氛环境切换腔还包括套设于静态配气腔体1的外壁上的加热套。
在本发明实施例中，通过在静态配气腔体1的外壁上设置加热套，可以根据实际需要改变静态配气腔体1内部的温度，以便对固体和液体样品以顶空方式进行采样。
在上述实施例的基础上，气氛环境切换腔还包括用于获取静态配气腔体1内压力参数的第一压力计4。
在本发明实施例中，静态配气腔体1的侧壁上还设有第一压力计安装孔，第一压力计安装孔用于安装第一压力计4。其中，为了便于安装静态配气腔体1，第一压力计安装孔、第一通孔和第二通孔沿着静态配气腔体1的高度方向位于同一条直线上，通过此种布置方式使得管路安装更加合理。
在上述实施例的基础上，气氛环境切换腔还包括用于获取测试腔体2内压力参数的第二压力计。
在本发明实施例中，测试腔体2的侧壁上还设有第二压力计安装孔，第二压力计安装孔用于安装第二压力计。
在上述实施例的基础上，静态配气腔体1上还安装有排气管。
在本发明实施例中，静态配气腔体1的底部设有排气管安装孔，排气管安装孔用于安装排气管，排气管上设置有用于控制气体流量大小的第六真空球阀11。
在上述实施例的基础上，如图3所示，第二盖体上设有用于安装转接插头的安装孔。
在本发明实施例中，在安装孔中嵌入航空插头，通过其转接，可使线缆对电子鼻电路板供电以及实现数据传输的功能。此种设计方式可以方便测试多个不同的电子鼻的性能。
在上述实施例的基础上，测试腔体2上还安装有第二出气管，气氛环境切换腔还包括真空泵3；第一出气管和第二出气管均与真空泵3的进气口连通。
在本发明实施例中，测试腔体2的侧壁上还设有第四通孔，第四通孔用于安装第二出气管。为了便于安装测试腔体2，第三通孔、第四通孔以及第二压力计安装孔可以位于同一高度且沿着测试腔体2的周向依次布置。
其中，第一出气管和第二出气管均与真空泵3的进气口连通，通过真空泵3的工作使得静态配气腔体1和测试腔体2的内部处于真空状态。
需要说明的是，静态配气腔体1和测试腔体2的侧壁均可以安装有T型安装板，以方便静态配气腔体1和测试腔体2安装在机架上。
另一方面，本发明实施例还提供一种检测系统，该检测系统包括上述各实施例所提供的气氛环境切换腔，以及用于设于测试腔体中的电子鼻。
在本发明实施例中，第一进气管可以为三通管，第一进气管的第一端作为出气口与静态配气腔体1连通，第一进气管的第二端作为排气口，第一进气管的第三端作为进气口，第一进气管的出气口处安装有第一真空球阀6，第一进气管的排气口处安装有第五真空球阀10；静态配气腔体1上安装有第一压力计4，静态配气腔体1底部的排气管上安装有第六真空球阀11；测试腔体2的第二进气管上安装有第二真空球阀7，测试腔体2的第二出气管上安装有第三真空球阀8；静态配气腔体1的第一出气管通过旁路管与真空泵3的进气口连通，旁路管上安装有第四真空球阀9。
以下对该检测系的工作过程进行详细的说明(以待测物质为气体为例)：
第一、打开第一真空球阀6和第三真空球阀8，关闭其他真空球阀，将待测气体通入静态配气腔体1，其压力为1.2个大气压；
第二、打开电子鼻开关，同时打开真空泵，对测试腔体2进行抽空处理，待真空度至100Pa；
第三、电子鼻工作曲线稳定后，关闭第一真空球阀6和第三真空球阀8，打开第二真空球阀7，通过负压，将待测气体引入测试腔体，此时，整个系统压力趋近于常压；
第四、待测试完成后，关闭第二真空球阀7，打开第三真空球阀8和第四真空球阀9，对整个系统再进行抽真空处理，当两个腔体压力降至100Pa后，稳定2分钟左右，关闭所有真空球阀，等待下次测量。
本发明实施例提供的检测系统，通过真空处理，既可以保证测试腔体和静态配气腔体的干净和稳定，又可以去除吸附在电子鼻传感单元上的测试气体，避免其对下次实验结果的干扰，同时还可以增加传感单元的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气氛环境切换腔，其特征在于，包括：静态配气腔体和测试腔体；
所述静态配气腔体上安装有第一进气管和第一出气管；所述测试腔体包括可拆卸的第二盖体，所述第二盖体的底部用于安装电子鼻电路板，所述测试腔体上安装有与所述第一出气管连通的第二进气管。
2.根据权利要求1所述的气氛环境切换腔，其特征在于，所述气氛环境切换腔还包括套设于所述静态配气腔体的外壁上的加热套。
3.根据权利要求1所述的气氛环境切换腔，其特征在于，所述气氛环境切换腔还包括用于获取所述静态配气腔体内压力参数的第一压力计。
4.根据权利要求1所述的气氛环境切换腔，其特征在于，所述气氛环境切换腔还包括用于获取所述测试腔体内压力参数的第二压力计。
5.根据权利要求1所述的气氛环境切换腔，其特征在于，所述静态配气腔体上还安装有排气管。
6.根据权利要求1所述的气氛环境切换腔，其特征在于，所述静态配气腔体和所述测试腔体均由铝合金材料制备而成。
7.根据权利要求1所述的气氛环境切换腔，其特征在于，所述第二盖体上设有用于安装转接插头的安装孔。
8.根据权利要求1所述的气氛环境切换腔，其特征在于，所述静态配气腔体包括可拆卸的第一盖体。
9.根据权利要求1至8任一项所述的气氛环境切换腔，其特征在于，所述测试腔体上还安装有第二出气管，所述气氛环境切换腔还包括真空泵；所述第一出气管和所述第二出气管均与所述真空泵的进气口连通。
10.一种检测系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的气氛环境切换腔，以及用于设于所述测试腔体中的电子鼻。
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