CN113376242B - 一种烃离子检测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烃离子检测器，控制电路用于给碰撞结构提供第一电压，且将烃离子检测结构输出的第一电流信号进行放大；碰撞结构在第一电压的作用下，产生高温与离子，促使离子在高温状态下发生碰撞且同时进行燃烧，点燃检测室内的氢气与氧气的混合气体；检测结构用于在氢气与氧气的作用下，对样品气体中的烃离子进行绝对燃烧检测，且电压通过火焰产生第一电流信号；碰撞结构与检测器均设置在密闭的防爆壳体内；本发明的有益效果为实现了离子与离子之间的碰撞燃烧；实现了对检测室进行控温的过程；设置的防爆壳体以及检测器可以实现隔爆功能，给用户、社会留下一片安全的使用空间；制作更加简单，信号灵敏度更加高，检测物质含量更小。
Description
技术领域
本发明涉及离子检测技术领域，尤其涉及一种烃离子检测器。
背景技术
目前，现有市场中对烃离子检测的器件采用的是FID检测器，市场上常用的FID检测器通常都是通过加热控温系统来确定FID是否达到检测器所需温度后由点火系统控制判断点火或者通过人为对是否点火进行判断，且在点火的时候，还需要单独增加一个控温软件系统、硬件系统如加热器、可控硅、保温材料，对进行检测燃烧的温度进行实时控制，因此在内部通过点火或者外部控温系统进行温度控制的时候，如在防爆区域直接与大气在的可燃气体接触，由于检测器自身不防爆，FID内部火焰直接与大气中的可燃气体直接相通，检测器的加热器在加热的工作过程中和恒定工作过程中控温是存在明火的工作过程，更易于造成爆炸的情况出现，往往给社会带来严重的灾难；FID检测在分析烃离子浓度时检测限只能在0.1ppmv/v,不能分析到0.005ppmv/v。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烃离子检测器，对烃离子进行检测的时候，通过采用碰撞燃烧的方法对氢、烃离子进行燃烧，且燃烧的结构始终保持在一个防爆壳体的全密封密闭空间内，实现了对烃离子检测分析工作过程中、气体进出有阻火器隔离完全达到国家或高于国际防爆结构、技术标准。
本发明通过下述技术方案实现：
一种烃离子检测器，包括控制电路与烃离子检测结构，所述烃离子检测结构包括碰撞结构与检测结构，
所述控制电路用于给所述碰撞结构提供第一电压，且将所述烃离子检测结构输出的第一电流信号进行放大；
所述碰撞结构在第一电压的作用下，产生高温、负电荷与正电荷离子碰撞点燃，点燃的正负电荷离子在再次高温状态下激化加速碰撞剧烈燃烧，充分全部点燃所述检测室内的氢气与氧气、样品气混合气体；
所述检测结构用于在氢气与氧气的作用下，对样品气体中的烃离子进行绝对燃烧检测，且形成的火焰产生第一电流信号，并将所述第一电流信号输出到所述控制电路中；
所述碰撞结构与所述检测器均设置在密闭的防爆壳体内。
传统地在对烃离子进行检测的时候，采用的是FID检测器对烃离子进行检测，但是采用这种方法对烃离子进行检测的时候，是通过控温系统、人或智能控制系统判断后由点火系统控制点火系统进行点火的方式来对需要进行烃离子检测的化学物质进行燃烧，且单独增加一个温度控制系统来控制整个系统燃烧的温度又增加一个火源处，故采用这种方式对烃离子进行检测的时候，在加温、点火的时候，常常会造成爆炸的情况出现，检测器内部温度低使得烃离子燃烧不充分无法全部产生信号离子流、检测采用收集电流的办法，在收集过程中必然存在无法收集的微电流所以结果灵敏度低；本发明提供了一种烃离子检测器，同不气体通过不同电压之间产生不同的电离子进行碰撞的方式在高速激化电场中把高压电子对所有气体的穿刺，使得检测器内部温度达到500℃无须加热系统温度恒定、判断系统等的软硬件配套系统，离子碰撞点燃需要检测烃离子含量的样品气体，并对样品气体中燃烧直接放电对烃离子含量进行检测直接产生信号损失的电流远远小于FID，分析结果的分析下限远大于FID，且检测器的灵敏度非常高，同时采用这种方法，始终保持在一个防爆壳体的密闭空间内工作，避免在对烃离子进行检测的时候，出现爆炸现场的情况。
优选地，所述控制电路包括离子电源、运算放大器以及电流感应器；
所述离子电源用于给所述碰撞结构提供电压；
所述电流传感器用于检测所述第一电流信号；
所述运算放大器用于将所述第一电流信号放大，获得第二电流信号，并将获得的所述第二电流信号进行输出。
从对样品气体检测室输出来的第一电流信号为微弱的信号，其也代表着样品气体中烃离子的含量，因此将第一电流信号经过运算放大器后的测算，使得检测的结果更加准确。
优选地，所述控制电路还包括供电电源以及高压电源，所述供电电源用于给所述运算放大器提供电压，所述高压电源用于给所述电流感应器提供电压信号。
优选地，所述检测结构包括安装座以及第一腔体；所述第一腔体为绝缘腔体；所述第一腔体设置在所述防爆壳体底部，且与所述安装座密闭设置；所述第一腔体顶部设有第一孔，且第一孔设有与之相匹配的高压筒；所述第一腔体内设有喷嘴，所述喷嘴一端设置在所述高压筒端口处；所述喷嘴的另一端与第一进气口以及第二进气口连接；所述第一腔体内还设有第三管道，所述第三管道与所述第三进气口连接。
优选地，所述第一腔体为石英腔体结构；且所述第一腔体与所述防爆壳体呈间距设置。
石英腔体为绝缘的密闭结构，能够使得样品气体在第一腔体内更好的进行燃烧反应，设置一定间距主要是，当离子之间突然进行碰撞的时候，产生大量的能量，间隙的空间能够形成气体的对流区域。
优选地，所述第一进气口、所述第二进气口以及所述第三进气口上均设有阻火器。
设置阻火器，主要是避免在腔体内进行燃烧的火焰从管道出口出来，对用户或器件产生一定的危害。
优选地，所述碰撞结构包括第一管道、第一柱形结构以及第二柱形结构，所述第一柱形结构用于对离子碰撞产生的温度进行恒定结构；所述第二柱形结构为稀有金属掺杂结构，用于产生离子的结构；
所述第一柱形结构设置在所述防爆壳体顶部；所述第二柱形结构设置在所述第一柱形结构内部，且第二柱形结构一端与所述第一柱形结构平行设置，第二柱形结构另一端设置在所述第一柱形结构内部；所述第一管道设置在所述第二柱形结构中，且所述第一管道顶部与排气管道连接，所述第一管道的底部穿过所述第一柱形结构，设置在所述防爆壳体内部。
优选地，所述第一管道与所述排气管连接处设有阻火器。
优选地，所述第一管道底部连接弧形导电结构，且所述弧形导电结构与所述第一管道封闭固定连接。
设置弧形结构，且弧形结构为导电结构收集离子让更多或全部聚居在更小的离子头的高温能量取的管导中再次产生能量，能够将产生的高温了离子透过介质快速向下进行传输使得喷嘴与高压同的离子碰撞加速高温离子更加稳定燃烧剧烈。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、采用本发明提供的一种烃离子检测器，通过离子电源在第二柱形结构上施加电压，并促使第二柱形结构产生带有一定电压的离子，使得离子与离子之间进行碰撞，产生热量进而发生燃烧现象，实现了离子与离子之间的碰撞燃烧，以及总烃在不同环境领域的实时分析、监测、检测；
2、采用本发明提供的一种烃离子检测器，通过第二柱形结构产生离子的时候，通过产生离子的过程发出热量，且热量向下进行传递，实现了对检测室进行控温的过程无须加热系统等；
3、采用本发明提供的一种烃离子检测器，能够用于密闭的任何腔体空间点燃可燃气体，设置的防爆壳体以及检测器可以实现隔爆功能，给用户、社会留下一片安全的使用空间；
4、采用本发明提供的一种烃离子检测器，只需要高压筒的高压石英腔体绝缘，另一级直接对地产生电流，产生信号信号损失远远小于FID的收集信号，信号灵敏度更加高检测的含量更小。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为烃离子检测器整体结构示意图
图2为烃离子检测结构示意图
图3为喷嘴底部与第一进气口、第二进气口以及第三进气口的结构示意图
附图标记：
1、显示装置；2、运算放大器；3、供电电源；4、电流感应器；5、高压电源；6、离子电源；7、排气管；8、碰撞结构；9、防爆壳体；10、检测结构；11、安装座；12、第三进气口；13、第二进气口；14、第一进气口；15、喷嘴；16、第一腔体；17、高压筒；18、弧形结构；19、第一管道；20、第一柱形结构；21、第二柱形结构；22、阻火器；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例一
本实施例公开了一种烃离子检测器，包括控制电路与烃离子检测结构10，所述烃离子检测结构10包括碰撞结构8与检测结构10，所述碰撞结构8与所述检测器均设置在密闭的防爆壳体9内，且他们之间是相互紧密连接；
在密闭的防爆壳体9内设置碰撞结构8与检测器，将样品气体的燃烧反应控制在一个密闭的腔体内进行反应，减少了气体之间因为点火进而产生的爆炸情况出现。
所述控制电路用于给所述碰撞结构提供第一电压，且将所述烃离子检测结构10在正常工作下，喷嘴15燃烧与高压筒16产生的第一电流信号进行放大；
所述控制电路包括离子电源6、运算放大器2以及电流感应器4；
所述离子电源6用于给所述碰撞结构8提供电压，离子电源6提供的电压直接用于碰撞内结构中，在碰撞结构8中产生离子以及产生离子时候散发一定的热量，热量就相当于控温系统，能够将温度控制在一定的范围内；
所述电流传感器用于检测所述第一电流信号；
所述运算放大器2用于将所述第一电流信号放大，第一电流信号为最微弱的电流，放大之后获得第二电流信号，并确认定性物质的存在与含量值与电波信号值的关系式，并将获得的所述第二电流信号进行输出，因为在检测室中传输的第一电流信号比较微弱，若第一电流信号微弱的变化不容易直观的被发现，因此需要将第一电流信号进行放大之后，更容易直观的观测到样品气体内烃离子的含量以及变化。
所述控制电路还包括供电电源3以及高压电源5，所述供电电源3用于给所述运算放大器2提供电压，所述高压电源5用于给所述电流感应器4提供电压信号。
供电电源3主要是给运算放大器2以及显示装置1提供电压，将放大之后得到的第二电流信号直接显示在显示装置1上，用户能够通过观测显示装置1中的波形变化，更能直接的测量出样品气体中，烃离子的含量。
碰撞结构8在第一电压的作用下产生高温、负电荷与正电荷离子碰撞点燃，点燃的正负电荷离子在再次高温状态下激化加速碰撞剧烈燃烧，充分全部点燃所述检测室内的氢气与氧气、样品气混合气体；
碰撞结构8在离子电源6传输过来的第一电压下，形成离子能量，且离子与离子之间进行相互穿刺，在碰撞结构8的中心点产生500℃的高温，通过碰撞结构8中设置的保温结构，将温度进行恒定保温，即在碰撞结构8上产生离子区以及产生离子碰撞时，散发的热量区域。
碰撞结构8包括第一管道19、第一柱形结构20以及第二柱形结构21，所述第一柱形结构20用于对离子碰撞产生的温度进行恒定结构，在实施例中，第一柱形结构20采用的是石英棉的结构对离子散发的热量的温度进行恒定；所述第二柱形结构21为稀有金属掺杂结构，用于产生离子的结构，在本实施例中，第二柱形结构21主要是用来产生离子；
第一柱形结构20设置在所述防爆壳体9顶部；所述第二柱形结构21设置在所述第一柱形结构20内部，且第二柱形结构21一端与所述第一柱形结构20平行设置，第二柱形结构21另一端设置在所述第一柱形结构20内部；所述第一管道19设置在所述第二柱形结构21中，且所述第一管道19顶部与排气管7道连接，所述第一管道19的底部穿过所述第一柱形结构20，设置在所述防爆壳体9内部。所述第一管道19与所述排气管7连接处设有阻火器22。
第一管道19底部连接弧形导电结构，且所述弧形导电结构与所述第一管道19封闭固定连接，设置的弧形导电结构主要是弧形导电结构能够将获得的离子向下进行运输。
检测结构10用于在氢气与氧气的作用下，对样品气体中的烃离子进行绝对燃烧检测，且电压通过火焰产生第一电流信号，并将所述第一电流信号输出到所述控制电路中；
检测结构10主要是用于对样品内的气体在离子进行碰撞产生热量的情况下，进行燃烧，在燃烧的时候，喷嘴15与高压筒16形成的火焰能够产生第一电流信号，在这产生的第一电流信号为微弱的电流信号；将得到的第一电流信号输入到控制电路中，让控制电路对第一电流信号进行处理。
所述检测结构10包括安装座11以及第一腔体16，安装座11为接地线，是与地相接触；所述第一腔体16为绝缘腔体；所述第一腔体16设置在所述防爆壳体9底部，且与所述安装座11密闭设置；所述第一腔体16顶部设有第一孔，且第一孔设有与之相匹配的高压筒17，高压筒17与第一腔体16之间是绝缘设置；所述第一腔体16内设有喷嘴15，所述喷嘴15一端设置在所述高压筒17端口处；如图3所示，喷嘴15的另一端与第一进气口14以及第二进气口13连接；所述第一腔体16内还设有第三管道，所述第三管道与所述第三进气口12连接，第一进气口14为样品进气口，第二进气口13为氢气进气口，第三进气口12为空气进气口，空气中含有一定量的氧气，能够使得氢气在第一腔体16内持续进行燃烧，通过第三进气口12直接与第一腔体16连接，为第一腔体16输送空气，保证第一腔体16内有足够多的氧气，实现与氢气之间的燃烧。
所述第一腔体16为石英腔体结构；且所述第一腔体16与所述防爆壳体9呈间距设置，设置一定间距主要是用来在离子瞬间碰撞产生热量的时候，因为热胀冷缩的原理，对产生的热气体形成一定的对流情况。
所述第一进气口14、所述第二进气口13以及所述第三进气口12上均设有阻火器22，或者第一进气口14与第二进气口13共用一个阻火器，设置阻火器22，主要是防止样品气体在喷嘴15的出口进行燃烧的时候，放置燃烧的火焰掉落出来。
工作原理：
当氢气与氧气按照一定比例分别从第二进气口13与第三进气口12输入到第一腔体16内是，离子电源6输出第一电压到第二柱形结构21，且在经过第二柱形结构21的同时，产生一定离子以及产生离子的热量，使得离子之间进行相互穿刺，中心点产生500℃的高温，在第一柱形结构20即石英棉的保温下温度衡定，给检测器提供一个温度衡定的最佳条件，这就成了两种能量产生区；
氢气与样品气体同时进入喷嘴15为特种合金管与大地直接相通产生一种电荷使氢气产生氢粒子，管外的空气产生氧离子碰撞燃烧形成电流信号；
氢、氧离子在第一腔体16的绝缘保护下不与防爆壳体9相接触，保证足够多的电荷须从高压筒17通过；高压筒17由高压电源5经过电流感应器4提供高压，高压与通过的高压筒17发生碰撞，同时改变另一种电荷的轨迹，同时受到碰撞结构的能量穿刺就形成火焰进行燃烧的区域，进而氢氧发生化学反应形成火焰，由于第一腔体16内有足够氧气的支撑，保证了可燃气体的耗氧量，同时，气体在化学反应过程中气体在碰燃的瞬间气体会聚集增长体积，气流就在第一腔体16与防爆壳体9之间形成的腔体进行缓冲，这样就保证了火焰正常着火燃烧留下备用空间。
碰撞燃烧后与高压筒17即通过固定的电流，而样品气通过的被测气体中的烃的多少改变了燃烧氢与氧的燃烧变化，火焰的电流也随烃的燃烧强弱而改变；同时碰撞结构8中的高速电离子在高速运动与氢、氧、被测样品的烃离子在弧形结构18，且在一定空间内通过高温的碰撞结构中央再次发生穿刺碰撞把可燃气体产生化学反应产生火焰形成绝对燃烧。
碰撞燃烧后电压通过火焰直接对地产生电流，样品通过喷嘴15出口燃烧后形成的电流变化即为信号，电流感应器4以及运算放大器2放大，运算放大器2由供电电源3提供高精度的电压来保证运算放大器2的正常工作不受外界干扰；由运算放大器2转换成为可收集传输的有效信号。然后的分析气体通过排气口可指定排放的工作过程。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种烃离子检测器，其特征在于，包括控制电路与烃离子检测结构，所述烃离子检测结构包括碰撞结构(8)与检测结构(10)，
所述控制电路用于给所述碰撞结构提供第一电压，且将所述烃离子检测结构的第一电流信号进行放大；
所述碰撞结构(8)在第一电压的作用下，产生高温、负电荷与正电荷离子碰撞点燃，点燃的正负电荷离子在再次高温状态下激化加速碰撞剧烈燃烧，充分全部点燃检测室内的氢气与氧气、样品气混合气体；
所述检测结构(10)用于在氢气与氧气的作用下，对样品气体中的烃离子进行绝对燃烧检测，且形成的火焰产生第一电流信号，并将所述第一电流信号输出到所述控制电路中；
所述碰撞结构(8)与所述检测结构均设置在密闭的防爆壳体(9)内；
其中，所述检测结构(10)包括安装座(11)以及第一腔体(16)；所述第一腔体(16)为绝缘腔体；所述第一腔体(16)设置在所述防爆壳体(9)底部，且与所述安装座(11)密闭设置；所述第一腔体(16)顶部设有第一孔，且第一孔设有与之相匹配的高压筒(17)；所述第一腔体(16)内设有喷嘴(15)，所述喷嘴(15)一端设置在所述高压筒(17)端口处；所述喷嘴(15)的另一端与第一进气口(14)以及第二进气口(13)连接；所述第一腔体(16)内还设有第三管道，所述第三管道与第三进气口(12)连接；
其中，所述碰撞结构(8)包括第一管道(19)、第一柱形结构(20)以及第二柱形结构(21)，所述第一柱形结构(20)用于对离子碰撞产生的温度进行恒定结构；所述第二柱形结构(21)为稀有金属掺杂结构，用于产生离子的结构；
所述第一柱形结构(20)设置在所述防爆壳体(9)顶部；所述第二柱形结构(21)设置在所述第一柱形结构(20)内部，且第二柱形结构(21)一端与所述第一柱形结构(20)平行设置，第二柱形结构(21)另一端设置在所述第一柱形结构(20)内部；所述第一管道(19)设置在所述第二柱形结构(21)中，且所述第一管道(19)顶部与排气管(7)道连接，所述第一管道(19)的底部穿过所述第一柱形结构(20)，设置在所述防爆壳体(9)内部。
2.根据权利要求1所述的一种烃离子检测器，其特征在于，所述控制电路包括离子电源(6)、运算放大器(2)以及电流感应器(4)；
所述离子电源(6)用于给所述碰撞结构(8)提供电压；
所述电流感应器(4)用于检测所述第一电流信号；
所述运算放大器(2)用于将所述第一电流信号放大，获得第二电流信号：并将获得的所述第二电流信号进行输出。
3.根据权利要求2所述的一种烃离子检测器，其特征在于，所述控制电路还包括供电电源(3)以及高压电源(5)，所述供电电源(3)用于给所述运算放大器(2)提供电压，所述高压电源(5)用于给所述电流感应器(4)提供电压信号。
4.根据权利要求1所述的一种烃离子检测器，其特征在于，所述第一腔体(16)为石英腔体结构；且所述第一腔体(16)与所述防爆壳体(9)呈间距设置。
5.根据权利要求1所述的一种烃离子检测器，其特征在于，所述第一进气口(14)、所述第二进气口(13)以及所述第三进气口(12)上均设有阻火器(22)。
6.根据权利要求1所述的一种烃离子检测器，其特征在于，所述第一管道(19)与所述排气管(7)连接处设有阻火器(22)。
7.根据权利要求1所述的一种烃离子检测器，其特征在于，所述第一管道(19)底部连接弧形导电结构，且所述弧形导电结构与所述第一管道(19)封闭固定连接。
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