CN113008792A - 一种应用于太赫兹检验的气体收集装置 - Google Patents

一种应用于太赫兹检验的气体收集装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，包括集气袋、进气嘴和出气嘴，集气袋上设有两个圆孔，进气嘴和出气嘴分别与圆孔卡接；集气袋采用聚四氟乙烯材料制作，当环境压强在0.4atm‑0.6atm之间时，集气袋对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波吸收最少。进气嘴用于控制待检测气体向集气袋单向进入，进气嘴包括进气管、进气嘴主体、进气嘴阀门和进气嘴手柄；出气嘴与进气嘴的结构相同，用于控制待检测气体从集气袋中单向流出。本申请采用聚四氟乙烯材料制作，对太赫兹波的吸收较少，气体检测的结果更准确；本申请还公开了装置使用的最佳条件；本装置密封性好，气体不易泄露，体积小便于使用。

Description

一种应用于太赫兹检验的气体收集装置
技术领域
本申请涉及气体收集技术领域，尤其涉及一种应用于太赫兹检验的气体收集装置。
背景技术
气体浓度的快速准确检测是安全生产、环境监控、工业控制等领域内必不可少的关键环节，在煤炭生产、石油化工、电力、医疗等诸多行业都有着广泛的应用。随着工业的发展，越来越多的化学气体被生产并排放到大气中。气体检测对于人的生命财产安全十分重要，可以避免大量的人员伤亡和危险事件的发生。
目前常使用太赫兹光谱仪对气体进行检测分析，检测之前，需要使用容器将待检测气体收集起来，一般使用如聚乙烯、塑料、纤维或皮革等包装材料制作的容器进行气体收集，再通过太赫兹光谱仪发射出的太赫兹波穿透容器，对内部气体进行检测。
但是，由于气体收集所使用的容器对太赫兹光谱仪发出的太赫兹波有一定的吸收，因此目前利用太赫兹光谱仪对容器内部气体进行检测分析的结果存在一定误差。
发明内容
为了解决在利用太赫兹光谱仪对容器中的气体进行检测时，容器对太赫兹光谱仪发出的太赫兹波吸收较多，影响检测结果的问题，本申请通过以下实施例公开了一种应用于太赫兹检验的气体收集装置。
本申请公开了一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，包括集气袋、进气嘴和出气嘴，所述集气袋上设有两个圆孔，所述进气嘴和出气嘴分别与圆孔卡接；
所述集气袋采用聚四氟乙烯材料制作，当环境压强在0.4atm-0.6atm之间时，所述集气袋对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波吸收最少；
所述进气嘴用于控制待检测气体向所述集气袋单向进入，所述进气嘴包括进气管、进气嘴主体、进气嘴阀门和进气嘴手柄；所述进气嘴主体呈圆筒状，所述进气管贯穿所述进气嘴主体内部，一部分露出，用于将待检测气体送入所述集气袋内部，所述进气嘴阀门安装在所述进气嘴主体的侧面，所述进气嘴阀门用于阻断或疏通所述进气管；所述进气嘴手柄与所述进气嘴阀门连接，用于转动所述进气嘴阀门；
所述进气嘴一部分位于所述集气袋内部，所述进气嘴主体还包括第一圆环槽，位于所述进气嘴与所述集气袋的卡接处；
所述出气嘴与所述进气嘴的结构相同，用于控制待检测气体从所述集气袋中单向流出，包括出气管、出气嘴主体、出气嘴阀门和出气嘴手柄。
可选的，当环境压强在0.4atm-0.6atm之间时，所述太赫兹光谱仪的频率为1.625THz，所述集气袋对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波的吸收系数是0.03127752-0.27664779。
可选的，所述出气嘴主体呈圆筒状，所述出气管贯穿所述出气嘴主体内部，一部分露出，用于将待检测气体从所述集气袋中流出，所述出气嘴阀门安装在所述出气嘴主体的侧面，所述出气嘴阀门用于阻断或疏通所述出气管；所述出气嘴手柄与所述出气嘴阀门连接，用于转动所述出气嘴阀门；
所述出气嘴一部分位于所述集气袋内部，所述出气嘴主体还包括第二圆环槽，位于所述出气嘴与所述集气袋的卡接处。
可选的，所述第一圆环槽和所述第二圆环槽上分别设置有橡胶垫，所述橡胶垫用于防止所述集气袋与所述进气嘴或所述出气嘴的卡接处气体泄漏。
可选的，所述装置还包括气压计，所述气压计位于所述集气袋外侧，用于监测所述集气袋内部的进气情况。
可选的，所述装置还包括微型加热器，所述微型加热器位于所述集气袋外侧，用于调节所述集气袋的环境温度。
可选的，所述进气嘴主体和出气嘴主体的最大直径为16mm。
可选的，所述集气袋的最大容积为10ml。
可选的，所述进气嘴和出气嘴均采用聚四氟乙烯材料制作。
可选的，所述进气嘴阀门为常闭状态，在收集气体时处于开启状态；所述出气嘴阀门为常闭状态，在完成气体检测后处于开启状态。
本申请公开了一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，包括集气袋、进气嘴和出气嘴，集气袋上设有两个圆孔，进气嘴和出气嘴分别与圆孔卡接；集气袋采用聚四氟乙烯材料制作，当环境压强在0.4atm-0.6atm之间时，集气袋对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波吸收最少。
进气嘴用于控制待检测气体向集气袋单向进入，进气嘴包括进气管、进气嘴主体、进气嘴阀门和进气嘴手柄；进气嘴主体呈圆筒状，进气管贯穿进气嘴主体内部，一部分露出，用于将待检测气体送入集气袋内部，进气嘴阀门安装在进气嘴主体的侧面，进气嘴阀门用于阻断或疏通进气管；进气嘴一部分位于集气袋内部，进气嘴主体还包括第一圆环槽，位于进气嘴与集气袋的卡接处；出气嘴与进气嘴的结构相同，用于控制待检测气体从集气袋中单向流出，包括出气管、出气嘴主体、出气嘴阀门和出气嘴手柄。
本申请采用聚四氟乙烯材料制作，对太赫兹波的吸收较少，气体检测的结果更准确；本申请还公开了装置使用的最佳条件；本装置密封性好，气体不易泄露，体积小便于使用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例公开的一种应用于太赫兹检验的气体收集装置的结构示意图；
图2为图1中公开的进气嘴20的结构示意图；
图3为图1中公开的出气嘴30的结构示意图；
图4为本申请实施例公开的空样本和聚四氟乙烯袋吸收谱；
图5为本申请实施例公开的不同压强下聚四氟乙烯袋吸收谱。
图1-图3中：10-集气袋、20-进气嘴、201-进气管、202-进气嘴主体、2021-第一圆环槽、203-进气嘴阀门、204-进气嘴手柄、30-出气嘴、301-出气管、302-出气嘴主体、3021-第二圆环槽、303-出气嘴阀门、304-出气嘴手柄。
具体实施方式
为了解决在利用太赫兹光谱仪对容器中的气体进行检测时，容器对太赫兹光谱仪发出的太赫兹波吸收较多，影响检测结果的问题，本申请通过以下实施例公开了一种应用于太赫兹检验的气体收集装置。
本申请公开了一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，参见图1所示的结构示意图，包括集气袋10、进气嘴20和出气嘴30，所述集气袋上设有两个圆孔，所述进气嘴20和出气嘴30分别与圆孔卡接。
聚四氟乙烯材料制作的集气袋对太赫兹波的吸收较少，参见图4所示的空样本和聚四氟乙烯袋吸收谱，其中A曲线表示空样本的吸收谱，B曲线表示聚四氟乙烯袋的吸收谱，A曲线一直大于或等于B曲线，由此可见，相同频率下，聚四氟乙烯袋对太赫兹波的吸收较少；同时聚四氟乙烯材料还具有优异的物理性能，比如：耐酸碱、抗腐蚀、隔热等。
所述集气袋10采用聚四氟乙烯材料制作，具体的，通过调节外部压强对聚四氟乙烯材料制作的集气袋做实验，可获得所述集气袋对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波吸收最少时的环境条件参数。参见图5所示，其中，a曲线表示聚四氟乙烯袋在环境压强为0.4atm时对太赫兹波的吸收谱，b曲线表示聚四氟乙烯袋在环境压强为0.6atm时对太赫兹波的吸收谱，c曲线表示聚四氟乙烯袋在环境压强为0.9atm时对太赫兹波的吸收谱。随着压强的增加，吸收峰变得更加尖锐，当环境压强在0.4atm-0.6atm之间时，所述集气袋10对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波吸收最少。
为证明相同条件下，使用聚四氟乙烯制作的集气袋效果优于其他材料，使用聚乙烯材料制作的集气袋和聚四氟乙烯材料制作的集气袋做对比，简称为聚乙烯袋和聚四氟乙烯袋，验证其对太赫兹波的吸收，步骤包括：利用太赫兹时域光谱仪分别测得聚乙烯袋和聚四氟乙烯袋时域谱图，通过傅里叶变换获得聚乙烯袋和聚四氟乙烯袋的频域图，然后利用聚乙烯袋和聚四氟乙烯袋的频域幅值，由计算公式求得聚乙烯袋和聚四氟乙烯袋的吸收谱图，通过吸收谱可以得到所选材料对应的吸收系数。计算公式为
Figure BDA0002956176270000031
式中，a(ω)为聚四氟乙烯袋的吸收系数，ATHz(ω)为聚四氟乙烯袋的频域幅值，Aref(ω)为聚乙烯袋的频域幅值。
当环境压强在0.4atm-0.6atm之间时，所述集气袋10对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波吸收最少，所述太赫兹光谱仪的频率为1.625THz，所述聚四氟乙烯袋对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波的吸收系数是0.03127752-0.27664779；而在环境压强为0.6atm时，太赫兹光谱仪的频率为1.625THz时，聚乙烯材料制作的集气袋对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波的吸收系数为0.59645245，证明本装置使用的聚四氟乙烯材料对太赫兹波吸收较少。
所述进气嘴20用于控制待检测气体向所述集气袋10单向进入，参见图2所示的结构示意图，所述进气嘴20包括进气管201、进气嘴主体202、进气嘴阀门203和进气嘴手柄204；所述进气嘴主体202呈圆筒状，所述进气管201贯穿所述进气嘴主体202内部，一部分露出，用于将待检测气体送入所述集气袋10内部，所述进气嘴阀门203安装在所述进气嘴主体202的侧面，所述进气嘴阀门203用于阻断或疏通所述进气管201；所述进气嘴手柄204与所述进气嘴阀门203连接，用于转动所述进气嘴阀门203。
所述进气嘴20一部分位于所述集气袋10内部，所述进气嘴主体202还包括第一圆环槽2021，位于所述进气嘴20与所述集气袋10的卡接处。
参见图3所示的结构示意图，所述出气嘴30与所述进气嘴20的结构相同，用于控制待检测气体从所述集气袋10中单向流出，包括出气管301、出气嘴主体302、出气嘴阀门303和出气嘴手柄304。具体的，所述出气嘴主体302呈圆筒状，所述出气管301贯穿所述出气嘴主体302内部，一部分露出，用于将待检测气体从所述集气袋10中流出，所述出气嘴阀门303安装在所述出气嘴主体302的侧面，所述出气嘴阀门303用于阻断或疏通所述出气管301；所述出气嘴手柄304与所述出气嘴阀门303连接，用于转动所述出气嘴阀门303；
本申请公开了一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，包括集气袋10、进气嘴20和出气嘴30，所述集气袋10上设有两个圆孔，所述进气嘴20和出气嘴30分别与圆孔卡接。集气袋10采用聚四氟乙烯材料制作，当环境压强在0.4atm-0.6atm之间时，集气袋10对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波吸收最少。所述进气嘴20用于控制待检测气体向所述集气袋10单向进入，所述进气嘴20包括进气管201、进气嘴主体202、进气嘴阀门203和进气嘴手柄204；所述出气嘴30与所述进气嘴20的结构相同，用于控制待检测气体从所述集气袋10中单向流出，包括出气管301、出气嘴主体302、出气嘴阀门303和出气嘴手柄304。本申请针对太赫兹光谱仪设计，采用聚四氟乙烯材料制作，对太赫兹波的吸收较少，气体检测的结果更准确，本申请还公开了装置使用的最佳条件。
进一步的，所述第一圆环槽2021和所述第二圆环槽3021上分别设置有橡胶垫，所述橡胶垫用于防止所述集气袋10与所述进气嘴20或所述出气嘴30的卡接处气体泄漏。具体的，在所述第一圆环槽2021和所述第二圆环槽3021上设计橡胶垫，以保证装置的密封性，气体不易泄露。
进一步的，所述装置还包括气压计，所述气压计位于所述集气袋10外侧，用于监测所述集气袋10内部的进气情况。当开始收集待检测气体时,所述气压计指针出现转动，说明气体正在注入所述集气袋10中；当所述气压计的指针趋向于零时,说明集气工作完毕，此时关闭所述进气嘴阀门203。
进一步的，所述装置还包括微型加热器，所述微型加热器位于所述集气袋10外侧，用于调节所述集气袋10的环境温度。
进一步的，所述进气嘴主体202和出气嘴主体302的最大直径为16mm。
进一步的，所述集气袋10的最大容积为10ml。由于太赫兹光谱仪可使用空间十分窄小，所以需要将集气袋设计小巧，体积小便于使用。
进一步的，所述进气嘴20和出气嘴30均采用聚四氟乙烯材料制作。进一步的，所述进气嘴阀门203为常闭状态，在收集气体时处于开启状态；所述出气嘴阀门303为常闭状态，在完成气体检测后处于开启状态。
在所述装置使用前，所述进气嘴阀门203和出气嘴阀门303均处于关闭状态；在气体收集开始时，所述进气嘴手柄204转动控制所述进气嘴阀门203打开，待检测气体从所述进气嘴20单向进入所述集气袋10；当所述集气袋10中气体收集完毕后，所述进气嘴手柄204转动，控制所述进气嘴阀门203关闭，以实现气体收集装置的密封，太赫兹光谱仪开始对集气袋内部气体进行检测；当气体检测完成后，所述出气嘴手柄304转动，控制所述出气嘴阀门303打开，气体通过所述出气嘴30从所述集气袋10中单向流出；当气体完全流出后，所述出气嘴阀门303关闭。
以上结合具体实施方式和实施例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，其特征在于，包括集气袋(10)、进气嘴(20)和出气嘴(30)，所述集气袋(10)上设有两个圆孔，所述进气嘴(20)和出气嘴(30)分别与圆孔卡接；
所述集气袋(10)采用聚四氟乙烯材料制作，当环境压强在0.4atm-0.6atm之间时，所述集气袋(10)对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波吸收最少；
所述进气嘴(20)用于控制待检测气体向所述集气袋(10)单向进入，所述进气嘴(20)包括进气管(201)、进气嘴主体(202)、进气嘴阀门(203)和进气嘴手柄(204)；所述进气嘴主体(202)呈圆筒状，所述进气管(201)贯穿所述进气嘴主体(202)内部，一部分露出，用于将待检测气体送入所述集气袋(10)内部，所述进气嘴阀门(203)安装在所述进气嘴主体(202)的侧面，所述进气嘴阀门(203)用于阻断或疏通所述进气管(201)；所述进气嘴手柄(204)与所述进气嘴阀门(203)连接，用于转动所述进气嘴阀门(203)；
所述进气嘴(20)一部分位于所述集气袋(10)内部，所述进气嘴主体(202)还包括第一圆环槽(2021)，位于所述进气嘴(20)与所述集气袋(10)的卡接处；
所述出气嘴(30)与所述进气嘴(20)的结构相同，用于控制待检测气体从所述集气袋(10)中单向流出，包括出气管(301)、出气嘴主体(302)、出气嘴阀门(303)和出气嘴手柄(304)。
2.根据权利要求1所述的一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，其特征在于，所述当环境压强在0.4atm-0.6atm之间时，所述太赫兹光谱仪的频率为1.625THz，所述集气袋(10)对太赫兹光谱仪发射的太赫兹波的吸收系数是0.03127752-0.27664779。
3.根据权利要求1所述的一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，其特征在于，所述出气嘴主体(302)呈圆筒状，所述出气管(301)贯穿所述出气嘴主体(302)内部，一部分露出，用于将待检测气体从所述集气袋(10)中流出，所述出气嘴阀门(303)安装在所述出气嘴主体(302)的侧面，所述出气嘴阀门(303)用于阻断或疏通所述出气管(301)；所述出气嘴手柄(304)与所述出气嘴阀门(303)连接，用于转动所述出气嘴阀门(303)；
所述出气嘴(30)一部分位于所述集气袋(10)内部，所述出气嘴主体(302)还包括第二圆环槽(3021)，位于所述出气嘴(30)与所述集气袋(10)的卡接处。
4.根据权利要求1所述的一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，其特征在于，所述第一圆环槽(2021)和第二圆环槽(3021)上分别设置有橡胶垫，所述橡胶垫用于防止所述集气袋(10)与所述进气嘴(20)或所述出气嘴(30)的卡接处气体泄漏。
5.根据权利要求1所述的一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，其特征在于，所述装置还包括气压计，所述气压计位于所述集气袋(10)外侧，用于监测所述集气袋(10)内部的进气情况。
6.根据权利要求1所述的一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，其特征在于，所述装置还包括微型加热器，所述微型加热器位于所述集气袋(10)外侧，用于调节所述集气袋(10)的环境温度。
7.根据权利要求1所述的一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，其特征在于，所述进气嘴主体(202)和出气嘴主体(302)的最大直径为16mm。
8.根据权利要求1所述的一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，其特征在于，所述集气袋(10)的最大容积为10ml。
9.根据权利要求1所述的一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，其特征在于，所述进气嘴(20)和出气嘴(30)均采用聚四氟乙烯材料制作。
10.根据权利要求1所述的一种应用于太赫兹检验的气体收集装置，其特征在于，所述进气嘴阀门(203)为常闭状态，在收集气体时处于开启状态；所述出气嘴阀门(303)为常闭状态，在完成气体检测后处于开启状态。
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