CN112595808A - 一种自动调节氧气供给量的分析仪 - Google Patents

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周磊
汪赞宇
徐开群
罗建文
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/12—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using combustion
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0676—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on flow sources

Abstract

本发明公开了一种自动调节氧气供给量的分析仪，包括供样品与氧气进行燃烧反应的燃烧管、以及内设有铜粒以用于吸收多余氧气的还原管，燃烧管的出口与还原管的入口通过石英管连通，燃烧管的入口处连通有输氧管、以及用于调节氧气供应量的流量控制器，石英管内设有用于检测从燃烧管排出的混合气体内氧含量的氧传感器；还包括与氧传感器、流量控制器信号连接的处理器，当氧传感器所检测的氧含量高于预设范围时，处理器控制流量控制器减少氧气供给量；当氧传感器所检测的氧含量低于预设范围时，处理器控制流量控制器增加氧气供给量。能够精确调节氧气供给量，保证样品充分分解的同时，减少铜粒的不必要浪费，降低成本。

Description

一种自动调节氧气供给量的分析仪
技术领域
本发明涉及分析仪器技术领域，更具体地说，涉及一种自动调节氧气供给量的分析仪。
背景技术
在现有的碳氢氮硫分析仪器中，样品在燃烧管的高温环境中与氧气进行氧化分解反应，反应后的混合气体进入到装有铜粒的还原管吸收多余的氧气。
在这个反应过程中，氧气的供给量是至关重要的，若氧气少了，样品不能完全分解，测试结果中碳的含量会偏低，并且多余的碳会形成炭黑，污染整个测试系统；若氧气多了，样品能够完全反应，但是多余的氧气进入还原管造成不必要的铜粒消耗，还可能干扰其他元素如氮、硫的测试结果。
现在的技术是通过反复实验，形成一个与样品类型和样品质量挂钩的大致氧气供给量。但是，该技术存在以下问题：
第一、该技术忽视了不同的样品碳含量的不同，例如不同的标煤，有些含碳量为20％左右，有些却达到了80％左右；
第二，忽视了样品质量的变化，例如前一次样品量为20毫克，第二次为50毫克，都采用的50毫克煤样的标准；
第三，该技术忽视了样品在不同的反应阶段对氧气的需求量是不同的。例如在刚刚开始反应时，对氧气的需求量大，随之会逐渐减小直至减少到零。
由于现在的供氧技术存在以上几个问题，导致样品在燃烧过程中，要么存在供氧不足，样品不能完全分解，要么存在供氧过量，浪费成本的问题。
因此，如何解决现有技术中供氧量的确定存在较大偏差的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种自动调节氧气供给量的分析仪，能够在燃烧过程中，精确调节氧气供给量，保证样品充分分解的同时，减少铜粒的不必要浪费，降低成本。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自动调节氧气供给量的分析仪，包括供样品与氧气进行燃烧反应的燃烧管、以及内设有铜粒以用于吸收多余氧气的还原管，所述燃烧管的出口与所述还原管的入口通过石英管连通，所述燃烧管的入口处连通有输氧管、以及用于调节氧气供应量的流量控制器，所述石英管内设有用于检测从所述燃烧管排出的混合气体内氧含量的氧传感器；
还包括与所述氧传感器、所述流量控制器信号连接的处理器，当所述氧传感器所检测的氧含量高于预设范围时，所述处理器控制所述流量控制器减少所述氧气供给量；当所述氧传感器所检测的氧含量低于预设范围时，所述处理器控制所述流量控制器增加所述氧气供给量。
优选的，所述处理器为单片机。
优选的，所述流量控制器为气流电磁阀。
优选的，所述燃烧管的进口连接有用于输送载气、以将样品与氧气燃烧后的气体吹水至所述还原管的载气管，所述载气为氦气或氩气。
优选的，所述预设范围为2％至5％。
优选的，还包括信号连接于所述处理器的显示器，所述显示器用于显示所述氧器含量与氧气供给量。
本发明所提供的自动调节氧气供给量的分析仪，样品在燃烧管内氧化分解过程中，氧传感器获得混合气体中氧含量，并将氧含量的实时数据发送给处理器，处理器接受氧传感器传输的氧含量的实时数据，并与预设范围进行比较，如果氧含量高于预设范围，说明氧气供给量太大，则处理器发出控制信号给流量控制器，使流量控制器调大氧气供给量，相反，如果氧含量低于预设范围，说明氧气供给量太小，则处理器发出控制信号给流量控制器，使流量控制器调小氧气供给量。
如此，通过检测、比较、调节、再检测的闭环调节方式，能够达到动态灵活地调节氧气供应量，不再需要根据不同的样品和质量来设置不同的方法，降低了对操作人员的要求，同时降低了对铜粒的消耗，提高了检测的准确性。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供自动调节氧气供给量的分析仪具体实施例的示意图。
其中，1-燃烧管、11-坩埚、12-支撑柱、2-还原管、21-刚玉球、22-铜粒、3-石英管、4-氧传感器、5-输氧管、6-流量控制器、7-处理器。
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。
本发明的核心是提供一种自动调节氧气供给量的分析仪，能够在燃烧过程中，精确调节氧气供给量，保证样品充分分解的同时，减少铜粒的不必要浪费，降低成本。
请参考图1，图1为本发明所提供自动调节氧气供给量的分析仪具体实施例的示意图。
本发明所提供的一种自动调节氧气供给量的分析仪，包括供样品与氧气进行燃烧反应的燃烧管1、以及内设有铜粒22以用于吸收多余氧气的还原管2，燃烧管1的出口与还原管2的入口通过石英管3连通，燃烧管1的入口处连通有输氧管5、以及用于调节氧气供应量的流量控制器6，石英管3内设有用于检测从燃烧管1排出的混合气体内氧含量的氧传感器4；
还包括与氧传感器4、流量控制器6信号连接的处理器7，当氧传感器4所检测的氧含量高于预设范围时，处理器7控制流量控制器6减少氧气供给量；当氧传感器4所检测的氧含量低于预设范围时，处理器7控制流量控制器6增加氧气供给量。
其中，燃烧管1包括支撑柱12以及供样品与氧气燃烧的坩埚11，还原管2内设有铜粒22，铜粒22上方设有刚玉球21，燃烧管1的出口与还原管2的进口通过石英管3连通，以使燃烧管1内燃烧后的混合气体经石英管3进入还原管2，以便还原管2内的铜粒22对氧气进行多余氧气进行吸收，混合气体经过铜粒22后，由还原管2的出口排出，成为待测气体。
石英管3内设有氧传感器4，燃烧管1内燃烧后的混合气体，从燃烧管1的出气排出，进入石英管3，氧传感器4可对混合气体中的氧含量进行检测。燃烧管1的进口连接有输氧管5，输氧管5用于向燃烧室内输送氧气，输氧管5上连接有流量控制器6，流量控制器6可调节输氧管5的供氧量。且流量控制器6与氧传感器4均信号连接于处理器7。
具体的，样品在燃烧管1内氧化分解过程中，氧传感器4获得混合气体中氧含量，并将氧含量的实时数据发送给处理器7，处理器7接受氧传感器4传输的氧含量的实时数据，并与预设范围进行比较，如果氧含量高于预设范围，说明氧气供给量太大，则处理器7发出控制信号给流量控制器6，使流量控制器6调大氧气供给量，相反，如果氧含量低于预设范围，说明氧气供给量太小，则处理器7发出控制信号给流量控制器6，使流量控制器6调小氧气供给量。
本发明所提供的自动调节氧气供给量的分析仪，通过检测、比较、调节、再检测的闭环调节方式，能够达到动态灵活地调节氧气供应量，不再需要根据不同的样品和质量来设置不同的方法，降低了对操作人员的要求，同时降低了对铜粒22的消耗，提高了检测的准确性。
在上述实施例的基础之上，考虑到处理器7的具体选择，作为一种优选，处理器7为单片机。当然，处理器7还可根据需要选择其他的微处理器7，例如，通用高性能微处理器7、嵌入式微处理器7或数字信号处理器7等。微控制器价位相对较低。
在上述实施例的基础之上，考虑到流量控制器6的具体选择，作为一种优选，流量控制器6为气流电磁阀。以保证对氧气供应量的精准控制。
在上述实施例的基础之上，作为一种优选，燃烧管1的进口连接有用于输送载气、以将样品与氧气燃烧后的气体吹水至还原管2的载气管，载气为氦气或氩气。
在上述实施例的基础之上，考虑到预设范围的具体设置，作为一种优选，预设范围为2％至5％。即当燃烧后的混合气体内的氧含量在2％-5％，则说明氧气供应量正常，反之，则需要调节氧气供氧量。
在上述实施例的基础之上，作为一种优选，还包括信号连接于处理器7的显示器，显示器用于显示氧器含量与氧气供给量。以便于实时观察氧含量与氧气供给量是否正常，以便氧传感器4与流量控制器6发生异常时，及时进行修复。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供自动调节氧气供给量的分析仪进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种自动调节氧气供给量的分析仪，其特征在于，包括供样品与氧气进行燃烧反应的燃烧管(1)、以及内设有铜粒(22)以用于吸收多余氧气的还原管(2)，所述燃烧管(1)的出口与所述还原管(2)的入口通过石英管(3)连通，所述燃烧管(1)的入口处连通有输氧管(5)、以及用于调节氧气供应量的流量控制器(6)，所述石英管(3)内设有用于检测从所述燃烧管(1)排出的混合气体内氧含量的氧传感器(4)；
还包括与所述氧传感器(4)、所述流量控制器(6)信号连接的处理器(7)，当所述氧传感器(4)所检测的氧含量高于预设范围时，所述处理器(7)控制所述流量控制器(6)减少所述氧气供给量；当所述氧传感器(4)所检测的氧含量低于预设范围时，所述处理器(7)控制所述流量控制器(6)增加所述氧气供给量。
2.根据权利要求1所述的自动调节氧气供给量的分析仪，其特征在于，所述处理器(7)为单片机。
3.根据权利要求2所述的自动调节氧气供给量的分析仪，其特征在于，所述流量控制器(6)为气流电磁阀。
4.根据权利要求3所述的自动调节氧气供给量的分析仪，其特征在于，所述燃烧管(1)的进口连接有用于输送载气、以将样品与氧气燃烧后的气体吹水至所述还原管(2)的载气管，所述载气为氦气或氩气。
5.根据权利要求1至4任一项所述的自动调节氧气供给量的分析仪，其特征在于，所述预设范围为2％至5％。
6.根据权利要求5所述的自动调节氧气供给量的分析仪，其特征在于，还包括信号连接于所述处理器(7)的显示器，所述显示器用于显示所述氧器含量与氧气供给量。
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