CN113092401B - 一种实验室用气敏分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及实验辅助用设备领域，具体涉及一种实验室用气敏分析系统，包括气箱本体、待测元件、检测器和控制器，气箱本体底部设有存放液体的蒸发槽，气箱本体内设有多个能够移动的隔板，待测元件设于气箱本体内，检测器检测待测元件在气体浓度下的参数值并发送至控制器，控制器内预存有在大气压下待测元件参数的初始值，制器根据参数值与初始值计算待测元件的变化值，控制器根据变化值给该待测元件标记气敏性能标签。本发明以简单的抽隔板方式改变气体浓度，取代了多次使用移液枪来改变气体浓度的繁琐过程，不仅节约了实验材料，而且省去了时间，实现了实验的简单化和快捷化。
Description
技术领域
本发明涉及实验辅助用设备领域，具体涉及一种实验室用气敏分析系统。
背景技术
气敏性是气体敏感性能的简称，一般是指材料某一性能(如电阻等)在通入某种气体时(如乙醇气体，甲烷气体，氢气等)发生的变化，而气敏性就是用来表示这种变化的程度的参数，变化程度越大，说明气敏性越好。
目前，气敏分析中保持气体浓度的有效方法是，通过移液枪注射固定的液体浓度来控制气体箱内的气体浓度，这种方法虽然在保持气体浓度上是有效的，但由于移液枪本身的限制，一次只能形成单独的一种气体浓度，例如，当需要进行多个气体浓度的测量时，需要更多的时间配置移液枪，导致浪费过多的时间和实验材料。当在测量同种液体不同浓度下的气敏性能时，需要多次使用移液枪，无法达到快速测量和节约材料的目的。
发明内容
本发明意在提供一种实验室用气敏分析系统，以解决使用移液枪进行同种液体不同浓度的气敏性能测试速度慢的问题。
本方案中的实验室用气敏分析系统，包括气箱本体、待测元件、检测器和控制器，所述气箱本体底部设有存放液体的蒸发槽，所述气箱本体内设有多个能够移动的隔板，所述待测元件设于气箱本体内，所述检测器检测待测元件在气体浓度下的参数值并发送至控制器，所述控制器内预存有在大气压下待测元件参数的初始值，所述控制器根据参数值与初始值计算待测元件的变化值，所述控制器根据变化值给该待测元件标记气敏性能标签。
本方案的有益效果是：
在实验室内进行气敏分析时，先通过移液枪将液体添加至蒸发槽后，让液体进行蒸发使得气箱本体内的气体达到一定的浓度，通过检测器检测待测元件的参数值，例如待测元件为电阻时，参数值为电阻在气体浓度下的电阻值，再由控制器获取参数值并根据参数值和初始值计算待测元件的变化值，让控制器根据变化值给待测元件标记气敏性能标签，自动对气敏分析时的参数值进行检测，并计算，使用更简单，提高参数值检测的准确性；在需要改变气体浓度再次进行检测时，移动隔板改变气箱本体的体积达到改变气体浓度的目的，再次通过检测器进行检测过程，检测在改变了气体浓度后的变化值并标记气敏性能标签。
进一步，所述气箱本体的一内壁开设有多个条形通孔，所述条形通孔的长边在水平向上延伸，所述气箱本体内壁上开设有多个与条形通孔一一对应的卡槽，所述卡槽位于条形通孔的对立面上，所述隔板穿过条形通孔后卡入卡槽中。
有益效果是：通过条形通孔将隔板插入气箱本体后，隔板的端部可以插入卡槽中进行支撑，隔板的移动更简单方便。
进一步，所述气箱本体的内壁上开设有两个竖直凹槽，所述竖直凹槽分别位于隔板的两侧，所述气箱本体的内壁上开设有两个分别连通竖直凹槽的斜向凹槽，所述斜向凹槽朝向条形通孔一侧倾斜向下，所述斜向凹槽中配合有挡板，所述挡板的顶端沿上固设有两端卡入斜向凹槽的圆柱。
有益效果是：在向气箱本体插入隔板后，隔板抵着挡板在斜向凹槽中倾斜转动，挡板的上圆柱会在斜向凹槽或竖向凹槽中转动或移动，不会阻碍隔板的移动，在抽出隔板时，挡板在自身重力作用下落下并挡住条形通孔，保持抽出挡板后的气密性。
进一步，所述隔板一端位于气箱本体外，所述隔板位于气箱本体外的端部上开设有操作口，所述条形通孔的内壁上固设有弹性的橡胶圈。
有益效果是：通过操作口便于拉着隔板进行移动，操作更简单方便，橡胶圈能够在拉出隔板的过程中减少溢出的气体。
进一步，所述隔板位于气箱本体内的端部内固设有金属块，所述卡槽的内壁中固设有永磁铁。
有益效果是：在将隔板插入气箱本体中时，隔板端部的金属块和卡槽内的永磁铁能够相互吸引，对插入隔板进行定位，便于快速将隔板插入气箱本体内。
进一步，所述卡槽内卡接有两个L形的支架，所述支架组合形成U形的托架，所述永磁铁位于支架上。
有益效果是：托架能够让隔板在移动过程中保持水平方向上的平直移动，避免隔板插入气箱本体过程中在重力作用下向下倾斜造成条形通孔变大，同时，隔板端部的金属块和支架上的永磁铁通过相互吸引，能够减小在隔板移动过程中向下倾斜的幅度。
进一步，所述条形通孔的两个对立内壁上分别设有红外发射器和红外接收器，所述红外发射器向红外接收器发射红外线信号，所述红外接收器收到红外线信号后向控制器发送电信号，所述控制器根据电信号、预设的初始浓度和初始体积计算气箱本体的实时浓度，所述控制器跟实时浓度和变化值给待测元件标记气敏性能标签。
有益效果是：在实际改变气箱本体内的气体浓度时，抽走隔板后红外接收器就能够接收到红外发射器的红外信号，从而自动检测到气箱本体内气体的实时浓度，并根据实时浓度和变化值自动标记气敏性能标签，智能化程度高，操作简单准确。
附图说明
图1为本发明实验室用气敏分析系统实施例一的示意性框图；
图2为本发明实验室用气敏分析系统实施例一中气箱本体的纵向剖面图；
图3为本发明实验室用气敏分析系统实施例二中气箱本体的纵向剖面图；
图4为本发明实验室用气敏分析系统实施例三的示意性框图；
图5为本发明实验室用气敏分析系统实施例四中隔板的纵向剖面图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明。
说明书附图中的附图标记包括：气箱本体1、蒸发槽2、隔板3、竖直凹槽4、斜向凹槽5、圆柱6、条形通孔7、挡板8、操作口9、永磁铁10、支架11、水腔12、密封塞13、压簧14、硬管15、管嘴16、密封层17、弹性气囊18、软管19。
实施例一
实验室用气敏分析系统，如图1和图2所示：包括气箱本体1、待测元件、检测器、控制器和存储器，气箱本体1的具体规格可以设置成360mm×330mm×220mm、容积为20L的亚克力塑料气箱，气箱本体1底部焊接有存放液体的蒸发槽2，蒸发槽2对液体的蒸发原理直接使用现有技术即可；气箱本体1内安装有多个能够移动的隔板3，具体为，气箱本体1的一内壁开设有多个条形通孔7，例如开设有三个条形通孔7，也即加入三个规格相同材质的隔板3，隔板3的规格可以为360mm×300mm×4mm，条形通孔7的长边在水平向上延伸，气箱本体1内壁上开设有多个与条形通孔7一一对应的卡槽，卡槽位于条形通孔7的对立面上，隔板3穿过条形通孔7后卡入卡槽中。
气箱本体1的内壁上开设有两个竖直凹槽4，竖直凹槽4分别位于隔板3的两侧，即竖直凹槽4与条形通孔7未位于同一侧壁上，气箱本体1的内壁上开设有两个分别连通竖直凹槽4的斜向凹槽5，斜向凹槽5朝向条形通孔7一侧倾斜向下，斜向凹槽5中配合有挡板8，挡板8的规格可以设置成360mm×20mm×4mm，挡板8的顶端沿上焊接有两端卡入斜向凹槽5的圆柱6，圆柱6的直径可以设置成4mm，圆柱6凸出于挡板8的端部长度可以设置成2mm，竖直凹槽4和斜向凹槽5的规格可以设置成深度2mm×宽度4mm。
隔板3一端位于气箱本体1外，隔板3位于气箱本体1外的端部上开设有操作口9，操作口9贯穿隔板3，条形通孔7的内壁上粘接有弹性的橡胶圈；隔板3位于气箱本体1内的端部内嵌入有金属块，卡槽的内壁中嵌入有永磁铁10。
待测元件设于气箱本体1内，待测元件可以是电阻，检测器检测待测元件在气体浓度下的参数值并发送至控制器，检测器可用现有的电流传感器，待测元件、检测器串联电源后形成闭合回路，参数值即为闭合回路中的电流值，控制器内预存有在大气压下待测元件参数的初始值，初始值即为电阻在大气压下的电阻值，控制器可用现有的单片机芯片，控制器根据参数值与初始值计算待测元件的变化值，控制器根据参数值和电源的预设电压计算待测元件的测量电阻值，再根据测量电阻值与初始值的差值相减计算得到变化值，控制器根据变化值给该待测元件标记气敏性能标签，控制器将标记了气敏性能标签的变化值发送至存储器存储，例如气敏性能标签可以通过直接以变化值的数值进行标识。
具体实施过程如下：
先通过移液枪将液体添加至蒸发槽2后，让液体进行蒸发使得气箱本体1内的气体达到初始的气体浓度；通过检测器检测待测元件的参数值，例如待测元件为电阻时，参数值为电阻在气体浓度下的电阻值，再由控制器获取参数值并根据参数值和初始值计算待测元件的变化值，让控制器根据变化值给待测元件标记气敏性能标签，自动对气敏分析时的参数值进行检测，并计算，使用更简单，提高参数值检测的准确性；在需要改变气体浓度再次进行检测时，移动隔板3改变气箱本体1的体积达到改变气体浓度的目的，再次通过检测器进行检测过程，检测在改变了气体浓度后的变化值并标记气敏性能标签进行存储，如在抽取隔板3时，可以设置以最初的Appm为初始的气体浓度，Appm为气体的初始体积浓度，每次抽取隔板3都可以组合达到初始的气体浓度Appm的任意整数倍，从而达到实验者所需测量的气体浓度，而三块隔板3将气箱分成四个部分，每个部分的体积变化为5L，所有隔板3的引起的变化范围为5L到20L，该方案为逆序测量，从高浓度测到低浓度，例如，当实验者需要以100ppm为间隔的近连续测量数据时，先测定空气条件下的电阻值，然后可以用移液枪吸取一定量的待测液，再将液体注射进蒸发槽2内，再进行蒸发，将液体变化为气体，使其初始浓度为250ppm，当实验者需要测量气体浓度为150ppm时，只需要用手抽开最下面的一块隔板3(实验未开始前所有隔板3以在气箱内连接好，未抽开)，增大该环境条件下的容积，以此减小气体浓度，以此类推，从需要测量的最高浓度，达到最低浓度的连续测量，只需要从下到上抽出相应隔板3。
本实施例一以简单的抽隔板3方式改变气体浓度，取代了多次使用移液枪来改变气体浓度的繁琐过程，不仅节约了实验材料，而且省去了时间，实现了实验的简单化和快捷化，这样实验者就有更多的时间进行下一步的实验分析。
实施例二
与实施例一的区别在于，如图3所示，卡槽内卡接有两个L形的支架11，支架11的规格可以设置成360mm×3mm×4mm，支架组合形成U形的托架，永磁铁10位于支架11上。
通过托架能够让隔板3在移动过程中保持水平方向上的平直移动，避免隔板3插入气箱本体1过程中在重力作用下向下倾斜造成条形通孔7变大，同时，隔板3端部的金属块和支架11上的永磁铁10通过相互吸引，能够减小在隔板3移动过程中向下倾斜的幅度。
实施例三
与实施例一的区别在于，如图4所示，条形通孔7的两个对立内壁上分别设有红外发射器和红外接收器，红外发射器向红外接收器发射红外线信号，红外接收器收到红外线信号后向控制器发送电信号，控制器根据电信号、预设的初始浓度和初始体积计算气箱本体1的实时浓度，控制器跟实时浓度和变化值给待测元件标记气敏性能标签。
在抽走隔板后，红外接收器就能够接收到红外发射器的红外信号，从而自动检测到气箱本体内气体的实时浓度，并根据实时浓度和变化值自动标记气敏性能标签，智能化程度高，操作简单准确。
实施例四
与实施例一的区别在于，如图5所示，隔板3内开设有水腔12，水腔12中填充有与气箱本体1内气体温度相同的清水，清水填充了水腔12三分之二的体积，条形通孔7的内壁上开设有进水口，进水口成圆锥台状，水腔12内壁上安装有封住进水口的密封塞13，密封塞13位于水腔12内的端部与水腔12内壁间安装压簧14，压簧14处于压缩状态且具有弹性，即压簧14还能够被压缩，条形通孔7内插入有硬管15，硬管15底端完全密封，硬管15的侧壁上一体成型有能够抵开密封塞13的管嘴16，管嘴16连通硬管15内的管通道，管嘴16外侧壁上粘接有弹性的密封层17，管嘴16粘接密封层17后的直径大于进水口的直径，硬管15的顶端上粘接有能够在受到挤压后自动复位的弹性气囊18，弹性气囊18的端部上粘接有连通囊内空间的软管19，软管19连接在蒸发槽2上，软管19与蒸发槽2气密性连通。
在拉动隔板3调节气箱本体1内的气体浓度时，由于隔板3与挡板8一直处于接触状态，所以，在隔板3被拉动过程中容易产生热量，当热量传导至气箱本体1内的气体中时，容易导致气箱本体1中的气体浓度产生变化，从而使得气敏分析结果产生较大的误差。本实施例四中，在移动隔板3之前，先在水腔12中填充与气箱本体1内气体温度相同的清水，再将硬管15插入条形通孔7并使得管嘴16插入进水口中，拉动隔板3进行移动，隔板3移动过程中与挡板8间摩擦产生的热量通过隔板3传导入清水中，且水腔12内的清水并未装满，清水会在隔板3移动过程中晃动，从而增加传导热量的速度；同时，通过挤压弹性气囊18能够将气流挤入水腔12中，带动清水的晃动，在松开弹性气囊18后，气流再次溢出能够带动部分清水也流出，以快速传导隔板3摩擦产生的热量，软管19可以利用蒸发槽2中的气体作为气流，不会对气箱本体1内的气体浓度产生太大的影响，且蒸发槽2在本次气敏分析后暂时不适用，不会影响气箱本体1内的气体浓度。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (5)
1.一种实验室用气敏分析系统，其特征在于：包括气箱本体、待测元件、检测器和控制器，所述气箱本体底部设有存放液体的蒸发槽，所述气箱本体内设有多个能够移动的隔板，移动隔板改变气箱本体的体积达到改变气体浓度的目的，所述待测元件设于气箱本体内，所述检测器检测待测元件在气体浓度下的参数值并发送至控制器，所述控制器内预存有在大气压下待测元件参数的初始值，所述控制器根据参数值与初始值计算待测元件的变化值，所述控制器根据变化值给该待测元件标记气敏性能标签；
所述气箱本体的一内壁开设有多个条形通孔，所述条形通孔的长边在水平向上延伸，所述气箱本体内壁上开设有多个与条形通孔一一对应的卡槽，所述卡槽位于条形通孔的对立面上，所述隔板穿过条形通孔后卡入卡槽中；所述气箱本体的内壁上开设有两个竖直凹槽，所述竖直凹槽分别位于隔板的两侧，所述气箱本体的内壁上开设有两个分别连通竖直凹槽的斜向凹槽，所述斜向凹槽朝向条形通孔一侧倾斜向下，所述斜向凹槽中配合有挡板，所述挡板的顶端沿上固设有两端卡入斜向凹槽的圆柱，在抽出隔板时，挡板在自身重力作用下落下并挡住条形通孔。
2.根据权利要求1所述的实验室用气敏分析系统，其特征在于：所述隔板一端位于气箱本体外，所述隔板位于气箱本体外的端部上开设有操作口，所述条形通孔的内壁上固设有弹性的橡胶圈。
3.根据权利要求2所述的实验室用气敏分析系统，其特征在于：所述隔板位于气箱本体内的端部内固设有金属块，卡槽的内壁中固设有永磁铁。
4.根据权利要求3所述的实验室用气敏分析系统，其特征在于：所述卡槽内卡接有两个L形的支架，所述支架组合形成U形的托架，所述永磁铁位于支架上。
5.根据权利要求1所述的实验室用气敏分析系统，其特征在于：所述条形通孔的两个对立内壁上分别设有红外发射器和红外接收器，所述红外发射器向红外接收器发射红外线信号，所述红外接收器收到红外线信号后向控制器发送电信号，所述控制器根据电信号、预设的初始浓度和初始体积计算气箱本体的实时浓度，所述控制器跟实时浓度和变化值给待测元件标记气敏性能标签。
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