CN111964981A - 一种基于挥发性气体的检测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于挥发性气体的检测装置及其使用方法，属于气体检测技术领域，可以实现模拟空气的自然流动，通过对多点集气球内接近零空间的吸附变球进行加热升温，迫使其收缩改变气压，并依靠对磁力的控制来迫使磁控封球对双封孔进行开放，进而从检测环境中多角度均匀的捕捉空气，然后快速制冷降温恢复吸附变球的尺寸，并通过改变饱和蒸气压的方式加速空气中的挥发性气体被吸附变球充分吸附，不仅可以保证装置的整体的密封性，同时可以有效充分的提取出空气中的挥发性气体，用于在后续脱附检测时提供样本，与现有的检测装置相比，本发明在多方面大幅提升气体采集的均匀性和充分性，进而提高气体检测结果，不易受到不利因素的干扰或者污染。

Description

一种基于挥发性气体的检测装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，更具体地说，涉及一种基于挥发性气体的检测装置及其使用方法。

背景技术

挥发性是指可挥发的性质或状态，挥发的性质和状态，挥发性是指化合物由固体或液体变为气体或蒸汽的过程。物理性质之一。例如汽油、酒精等即具有挥发性。物质的饱和蒸气压越大，越容易挥发。

在密闭条件中，在一定温度下，与固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压强称为饱和蒸气压。同一物质在不同温度下有不同的饱和蒸气压，并随着温度的升高而增大。纯溶剂的饱和蒸气压大于溶液的饱和蒸气压；对于同一物质，固态的饱和蒸气压小于液态的饱和蒸气压。

现有的挥发性气体检测装置在进行检测时，容易受到采集空间内初始空气的污染，采集完成后也容易挥发导致流失，且在采集过程中不够均匀，检测结果不够精确难以代表真实环境。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于挥发性气体的检测装置及其使用方法，它可以实现模拟空气的自然流动，通过对多点集气球内接近零空间的吸附变球进行加热升温，迫使其收缩改变气压，并依靠对磁力的控制来迫使磁控封球对双封孔进行开放，进而从检测环境中多角度均匀的捕捉空气，然后快速制冷降温恢复吸附变球的尺寸，并通过改变饱和蒸气压的方式加速空气中的挥发性气体被吸附变球充分吸附，不仅可以保证装置的整体的密封性，同时可以有效充分的提取出空气中的挥发性气体，用于在后续脱附检测时提供样本，与现有的检测装置相比，本发明在多方面大幅提升气体采集的均匀性和充分性，进而提高气体检测结果，不易受到不利因素的干扰或者污染。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于挥发性气体的检测装置，包括多点集气球，所述多点集气球内镶嵌有相匹配的吸附变球，所述吸附变球内壁上贴覆有隔离膜，所述隔离膜内壁上连接有多个均匀分布的控变散热包，所述吸附变球内中心处设有电控箱，所述电控箱外端连接有多个与控变散热包相对应的半导体制冷片，且电控箱与半导体制冷片之间还电性连接，所述半导体制冷片与对应的控变散热包之间连接有导热棒，相邻的所述控变散热包之间连接有热缩拉丝，所述多点集气球上开设有多个均匀分布的双封孔，且双封孔与控变散热包之间相互对应，所述双封孔内活动镶嵌有磁控封球，所述磁控封球与吸附变球之间连接有弹性导热丝。

进一步的，所述双封孔包括位于多点集气球内外表面的一对边缘窄孔和连接于一对边缘窄孔之间的中通孔，所述中通孔的孔径大于边缘窄孔，且连接处以弧度过渡连接，通过磁控封球在双封孔内的迁移实现对其的两端封堵，且在迁移过程中对双封孔进行开放，允许外界与多点集气球内进行气体流动，从而实现对空气的采集，另外通过弧度过渡连接可以有效保护磁控封球减少磨损带来的密封不良影响。

进一步的，所述磁控封球与边缘窄孔之间过盈配合，且磁控封球镶嵌于内侧的边缘窄孔内，磁控封球可以对边缘窄孔进行有效封堵，隔绝外界与多点集气球，而初始状态下镶嵌于内侧的边缘窄孔内，可以进一步减少多点集气球内所含有的初始空气，降低其对检测结果的影响。

进一步的，所述控变散热包包括与隔离膜连接的贴膜包和连接于贴膜包外表面的热节点包，所述热节点包内表面镶嵌连接有多个均匀分布的嵌埋磁铁，所述热节点包内表面上还开设有多个与嵌埋磁铁相对应的形变孔，所述形变孔内镶嵌连接有隔磁环，所述形变孔外侧边缘处连接有横跨的热封包片，嵌埋磁铁可以与磁控封球建立磁吸连接，从而通过磁场的屏蔽和开放实现对磁控封球的迁移控制，热封包片可以在遇热收缩后通过形变孔内的隔磁环对嵌埋磁铁进行覆盖屏蔽，失去嵌埋磁铁对磁控封球的磁吸作用后，在弹性导热丝的弹力作用下磁控封球在双封孔向外侧开始迁移。

进一步的，所述热封包片和热缩拉丝均采用遇热收缩的硬性材料制成，既可以保证吸附变球和控变散热包的强度，同时可以遇热收缩触发采集动作。

进一步的，所述贴膜包采用硬性导热材料制成，所述热节点包采用柔性导热材料制成，贴膜包和热节点包均具有良好的导热作用，且热节点包可以进行弹性形变以满足吸附变球和形变孔的收缩膨胀。

进一步的，所述磁控封球包括储冷芯球和对称包裹储冷芯球的吸水半球和磁吸半球，且磁吸半球与弹性导热丝连接，所述吸水半球和磁吸半球外表面均覆盖有成膜纤维网，储冷芯球起到储冷的作用，可以长时间保证磁控封球处于结冰状态，吸水半球用来储存一定量的水分，磁吸半球与嵌埋磁铁之间建立磁吸连接，成膜纤维网不仅可以导水，同时可以滞留水分形成严密的水膜，并在低温作用下形成冰层对边缘窄孔进行暂时性的长时间封堵，避免吸附变球在膨胀过程中双封孔处于开放状态，导致多点集气球内气压不会产生明显变化，不利于吸附变球对挥发性气体的充分吸附。

进一步的，所述储冷芯球采用储冷材料制成，所述吸水半球采用弹性吸水材料制成，储冷芯球可以吸收并储存部分冷量，用于持续对冰层降温，防止其融化产生密封不良的影响，吸水半球在受到挤压后可以释放出水分，并且在恢复形状后又可以重新吸收水分实现重复利用的目的。

进一步的，所述电控箱内集成有控制器和电源，所述控制器与电源和半导体制冷片之间电性连接，所述控制器连接有温度传感器和无线传输模块，所述无线传输模块连接有远程控制端，可以通过远程控制端远程控制电控箱，避免走线带来的干扰因素，最大程度上规避可能引入的外界干扰。

一种基于挥发性气体的检测装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、在检测前预检查吸附变球处于膨胀状态，通过远程控制端与电控箱之间建立远程控制连接；

S2、检测时，远程控制电控箱进行加热升温，间接迫使吸附变球进行收缩，同时迫使磁控封球在双封孔内迁移对外界实现开放；

S3、外界空气在气压关系下进入到多点集气球内，收缩至指定尺寸时，快速制冷降温恢复吸附变球的尺寸，磁控封球在外侧的边缘窄孔内结冰暂时性封堵；

S4、通过改变饱和蒸气压的方式加速空气中的挥发性气体被吸附变球充分吸附；

S5、将多点集气球送回实验室回收吸附变球，脱附后利用气相色谱-质谱仪进行检测分析。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现模拟空气的自然流动，通过对多点集气球内接近零空间的吸附变球进行加热升温，迫使其收缩改变气压，并依靠对磁力的控制来迫使磁控封球对双封孔进行开放，进而从检测环境中多角度均匀的捕捉空气，然后快速制冷降温恢复吸附变球的尺寸，并通过改变饱和蒸气压的方式加速空气中的挥发性气体被吸附变球充分吸附，不仅可以保证装置的整体的密封性，同时可以有效充分的提取出空气中的挥发性气体，用于在后续脱附检测时提供样本，与现有的检测装置相比，本发明在多方面大幅提升气体采集的均匀性和充分性，进而提高气体检测结果，不易受到不利因素的干扰或者污染。

(2)双封孔包括位于多点集气球内外表面的一对边缘窄孔和连接于一对边缘窄孔之间的中通孔，中通孔的孔径大于边缘窄孔，且连接处以弧度过渡连接，通过磁控封球在双封孔内的迁移实现对其的两端封堵，且在迁移过程中对双封孔进行开放，允许外界与多点集气球内进行气体流动，从而实现对空气的采集，另外通过弧度过渡连接可以有效保护磁控封球减少磨损带来的密封不良影响。

(3)磁控封球与边缘窄孔之间过盈配合，且磁控封球镶嵌于内侧的边缘窄孔内，磁控封球可以对边缘窄孔进行有效封堵，隔绝外界与多点集气球，而初始状态下镶嵌于内侧的边缘窄孔内，可以进一步减少多点集气球内所含有的初始空气，降低其对检测结果的影响。

(4)控变散热包包括与隔离膜连接的贴膜包和连接于贴膜包外表面的热节点包，热节点包内表面镶嵌连接有多个均匀分布的嵌埋磁铁，热节点包内表面上还开设有多个与嵌埋磁铁相对应的形变孔，形变孔内镶嵌连接有隔磁环，形变孔外侧边缘处连接有横跨的热封包片，嵌埋磁铁可以与磁控封球建立磁吸连接，从而通过磁场的屏蔽和开放实现对磁控封球的迁移控制，热封包片可以在遇热收缩后通过形变孔内的隔磁环对嵌埋磁铁进行覆盖屏蔽，失去嵌埋磁铁对磁控封球的磁吸作用后，在弹性导热丝的弹力作用下磁控封球在双封孔向外侧开始迁移。

(5)热封包片和热缩拉丝均采用遇热收缩的硬性材料制成，既可以保证吸附变球和控变散热包的强度，同时可以遇热收缩触发采集动作。

(6)贴膜包采用硬性导热材料制成，热节点包采用柔性导热材料制成，贴膜包和热节点包均具有良好的导热作用，且热节点包可以进行弹性形变以满足吸附变球和形变孔的收缩膨胀。

(7)磁控封球包括储冷芯球和对称包裹储冷芯球的吸水半球和磁吸半球，且磁吸半球与弹性导热丝连接，吸水半球和磁吸半球外表面均覆盖有成膜纤维网，储冷芯球起到储冷的作用，可以长时间保证磁控封球处于结冰状态，吸水半球用来储存一定量的水分，磁吸半球与嵌埋磁铁之间建立磁吸连接，成膜纤维网不仅可以导水，同时可以滞留水分形成严密的水膜，并在低温作用下形成冰层对边缘窄孔进行暂时性的长时间封堵，避免吸附变球在膨胀过程中双封孔处于开放状态，导致多点集气球内气压不会产生明显变化，不利于吸附变球对挥发性气体的充分吸附。

(8)储冷芯球采用储冷材料制成，吸水半球采用弹性吸水材料制成，储冷芯球可以吸收并储存部分冷量，用于持续对冰层降温，防止其融化产生密封不良的影响，吸水半球在受到挤压后可以释放出水分，并且在恢复形状后又可以重新吸收水分实现重复利用的目的。

(9)电控箱内集成有控制器和电源，控制器与电源和半导体制冷片之间电性连接，控制器连接有温度传感器和无线传输模块，无线传输模块连接有远程控制端，可以通过远程控制端远程控制电控箱，避免走线带来的干扰因素，最大程度上规避可能引入的外界干扰。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明多点集气球的剖视图；

图3为图2中A处的结构示意图；

图4为图2中B处的结构示意图；

图5为本发明磁控封球的结构示意图；

图6为本发明吸附变球收缩状态下的结构示意图。

图中标号说明：

1多点集气球、2远程控制端、3吸附变球、4电控箱、5半导体制冷片、6导热棒、7控变散热包、71贴膜包、72热节点包、73形变孔、8双封孔、81边缘窄孔、82中通孔、9磁控封球、91储冷芯球、92吸水半球、93磁吸半球、94成膜纤维网、10弹性导热丝、11嵌埋磁铁、12热封包片、13热缩拉丝。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。

实施例1：

请参阅图1-2，一种基于挥发性气体的检测装置，包括多点集气球1，多点集气球1内镶嵌有相匹配的吸附变球3，吸附变球3采用吸附材料制成，优选活性炭纤维，吸附变球3内壁上贴覆有隔离膜，隔离膜内壁上连接有多个均匀分布的控变散热包7，吸附变球3内中心处设有电控箱4，电控箱4外端连接有多个与控变散热包7相对应的半导体制冷片5，且电控箱4与半导体制冷片5之间还电性连接，半导体制冷片5与对应的控变散热包7之间连接有导热棒6，相邻的控变散热包7之间连接有热缩拉丝13，多点集气球1上开设有多个均匀分布的双封孔8，且双封孔8与控变散热包7之间相互对应，双封孔8内活动镶嵌有磁控封球9，磁控封球9与吸附变球3之间连接有弹性导热丝10。

请参阅图3，双封孔8包括位于多点集气球1内外表面的一对边缘窄孔81和连接于一对边缘窄孔81之间的中通孔82，中通孔82的孔径大于边缘窄孔81，且连接处以弧度过渡连接，通过磁控封球9在双封孔8内的迁移实现对其的两端封堵，且在迁移过程中对双封孔8进行开放，允许外界与多点集气球1内进行气体流动，从而实现对空气的采集，另外通过弧度过渡连接可以有效保护磁控封球9减少磨损带来的密封不良影响。

磁控封球9与边缘窄孔81之间过盈配合，且磁控封球9镶嵌于内侧的边缘窄孔81内，磁控封球9可以对边缘窄孔81进行有效封堵，隔绝外界与多点集气球1，而初始状态下镶嵌于内侧的边缘窄孔81内，可以进一步减少多点集气球1内所含有的初始空气，降低其对检测结果的影响。

请参阅图4，控变散热包7包括与隔离膜连接的贴膜包71和连接于贴膜包71外表面的热节点包72，热节点包72内表面镶嵌连接有多个均匀分布的嵌埋磁铁11，热节点包72内表面上还开设有多个与嵌埋磁铁11相对应的形变孔73，形变孔73内镶嵌连接有隔磁环，形变孔73外侧边缘处连接有横跨的热封包片12，嵌埋磁铁11可以与磁控封球9建立磁吸连接，从而通过磁场的屏蔽和开放实现对磁控封球9的迁移控制，热封包片12可以在遇热收缩后通过形变孔73内的隔磁环对嵌埋磁铁11进行覆盖屏蔽，失去嵌埋磁铁11对磁控封球9的磁吸作用后，在弹性导热丝10的弹力作用下磁控封球9在双封孔8向外侧开始迁移。

热封包片12和热缩拉丝13均采用遇热收缩的硬性材料制成，既可以保证吸附变球3和控变散热包7的强度，同时可以遇热收缩触发采集动作。

贴膜包71采用硬性导热材料制成，热节点包72采用柔性导热材料制成，贴膜包71和热节点包72均具有良好的导热作用，且热节点包72可以进行弹性形变以满足吸附变球3和形变孔73的收缩膨胀。

请参阅图5，磁控封球9包括储冷芯球91和对称包裹储冷芯球91的吸水半球92和磁吸半球93，且磁吸半球93与弹性导热丝10连接，吸水半球92和磁吸半球93外表面均覆盖有成膜纤维网94，储冷芯球91起到储冷的作用，可以长时间保证磁控封球9处于结冰状态，吸水半球92用来储存一定量的水分，磁吸半球93与嵌埋磁铁11之间建立磁吸连接，成膜纤维网94不仅可以导水，同时可以滞留水分形成严密的水膜，并在低温作用下形成冰层对边缘窄孔81进行暂时性的长时间封堵，避免吸附变球3在膨胀过程中双封孔8处于开放状态，导致多点集气球1内气压不会产生明显变化，不利于吸附变球3对挥发性气体的充分吸附。

储冷芯球91采用储冷材料制成，吸水半球92采用弹性吸水材料制成，储冷芯球91可以吸收并储存部分冷量，用于持续对冰层降温，防止其融化产生密封不良的影响，吸水半球92在受到挤压后可以释放出水分，并且在恢复形状后又可以重新吸收水分实现重复利用的目的。

电控箱4内集成有控制器和电源，控制器与电源和半导体制冷片5之间电性连接，控制器连接有温度传感器和无线传输模块，无线传输模块连接有远程控制端2，可以通过远程控制端2远程控制电控箱4，避免走线带来的干扰因素，最大程度上规避可能引入的外界干扰，远程控制端2可以为手机、电脑、服务器等。

请参阅图6，一种基于挥发性气体的检测装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、在检测前预检查吸附变球3处于膨胀状态，通过远程控制端2与电控箱4之间建立远程控制连接；

S2、检测时，远程控制电控箱4进行加热升温，间接迫使吸附变球3进行收缩，同时迫使磁控封球9在双封孔8内迁移对外界实现开放；

S3、外界空气在气压关系下进入到多点集气球1内，收缩至指定尺寸时，快速制冷降温恢复吸附变球3的尺寸，磁控封球9在外侧的边缘窄孔81内结冰暂时性封堵；

S4、通过改变饱和蒸气压的方式加速空气中的挥发性气体被吸附变球3充分吸附；

S5、将多点集气球1送回实验室回收吸附变球3，脱附后利用气相色谱-质谱仪进行检测分析。

本发明可以实现模拟空气的自然流动，通过对多点集气球1内接近零空间的吸附变球3进行加热升温，迫使其收缩改变气压，并依靠对磁力的控制来迫使磁控封球9对双封孔8进行开放，进而从检测环境中多角度均匀的捕捉空气，然后快速制冷降温恢复吸附变球3的尺寸，并通过改变饱和蒸气压的方式加速空气中的挥发性气体被吸附变球3充分吸附，不仅可以保证装置的整体的密封性，同时可以有效充分的提取出空气中的挥发性气体，用于在后续脱附检测时提供样本，与现有的检测装置相比，本发明在多方面大幅提升气体采集的均匀性和充分性，进而提高气体检测结果，不易受到不利因素的干扰或者污染。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于挥发性气体的检测装置，其特征在于：包括多点集气球(1)，所述多点集气球(1)内镶嵌有相匹配的吸附变球(3)，所述吸附变球(3)内壁上贴覆有隔离膜，所述隔离膜内壁上连接有多个均匀分布的控变散热包(7)，所述吸附变球(3)内中心处设有电控箱(4)，所述电控箱(4)外端连接有多个与控变散热包(7)相对应的半导体制冷片(5)，且电控箱(4)与半导体制冷片(5)之间还电性连接，所述半导体制冷片(5)与对应的控变散热包(7)之间连接有导热棒(6)，相邻的所述控变散热包(7)之间连接有热缩拉丝(13)，所述多点集气球(1)上开设有多个均匀分布的双封孔(8)，且双封孔(8)与控变散热包(7)之间相互对应，所述双封孔(8)内活动镶嵌有磁控封球(9)，所述磁控封球(9)与吸附变球(3)之间连接有弹性导热丝(10)。

2.根据权利要求1所述的一种基于挥发性气体的检测装置，其特征在于：所述双封孔(8)包括位于多点集气球(1)内外表面的一对边缘窄孔(81)和连接于一对边缘窄孔(81)之间的中通孔(82)，所述中通孔(82)的孔径大于边缘窄孔(81)，且连接处以弧度过渡连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于挥发性气体的检测装置，其特征在于：所述磁控封球(9)与边缘窄孔(81)之间过盈配合，且磁控封球(9)镶嵌于内侧的边缘窄孔(81)内。

4.根据权利要求1所述的一种基于挥发性气体的检测装置，其特征在于：所述控变散热包(7)包括与隔离膜连接的贴膜包(71)和连接于贴膜包(71)外表面的热节点包(72)，所述热节点包(72)内表面镶嵌连接有多个均匀分布的嵌埋磁铁(11)，所述热节点包(72)内表面上还开设有多个与嵌埋磁铁(11)相对应的形变孔(73)，所述形变孔(73)内镶嵌连接有隔磁环，所述形变孔(73)外侧边缘处连接有横跨的热封包片(12)。

5.根据权利要求4所述的一种基于挥发性气体的检测装置，其特征在于：所述热封包片(12)和热缩拉丝(13)均采用遇热收缩的硬性材料制成。

6.根据权利要求4所述的一种基于挥发性气体的检测装置，其特征在于：所述贴膜包(71)采用硬性导热材料制成，所述热节点包(72)采用柔性导热材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种基于挥发性气体的检测装置，其特征在于：所述磁控封球(9)包括储冷芯球(91)和对称包裹储冷芯球(91)的吸水半球(92)和磁吸半球(93)，且磁吸半球(93)与弹性导热丝(10)连接，所述吸水半球(92)和磁吸半球(93)外表面均覆盖有成膜纤维网(94)。

8.根据权利要求7所述的一种基于挥发性气体的检测装置，其特征在于：所述储冷芯球(91)采用储冷材料制成，所述吸水半球(92)采用弹性吸水材料制成。

9.根据权利要求1所述的一种基于挥发性气体的检测装置，其特征在于：所述电控箱(4)内集成有控制器和电源，所述控制器与电源和半导体制冷片(5)之间电性连接，所述控制器连接有温度传感器和无线传输模块，所述无线传输模块连接有远程控制端(2)。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种基于挥发性气体的检测装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、在检测前预检查吸附变球(3)处于膨胀状态，通过远程控制端(2)与电控箱(4)之间建立远程控制连接；

S2、检测时，远程控制电控箱(4)进行加热升温，间接迫使吸附变球(3)进行收缩，同时迫使磁控封球(9)在双封孔(8)内迁移对外界实现开放；

S3、外界空气在气压关系下进入到多点集气球(1)内，收缩至指定尺寸时，快速制冷降温恢复吸附变球(3)的尺寸，磁控封球(9)在外侧的边缘窄孔(81)内结冰暂时性封堵；

S4、通过改变饱和蒸气压的方式加速空气中的挥发性气体被吸附变球(3)充分吸附；

S5、将多点集气球(1)送回实验室回收吸附变球(3)，脱附后利用气相色谱-质谱仪进行检测分析。

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