CN113514533A - 挥发型危化品泄漏检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气体检测技术领域，公开了一种挥发型危化品泄漏检测仪。其包括壳体以及设置于所述壳体内部的采样泵(1)、采样管路(2)、光源(4)、光源换热室(5)、光室(6)以及光谱仪(7)；所述采样管路(2)的入口端通过所述采样泵(1)与所述壳体的外部连通，所述采样管路(2)的出口端连接在所述光源换热室(5)上，所述光室(6)的一侧设有所述光源换热室(5)，所述光室(6)的另一侧设有所述光谱仪(7)，所述光源(4)设置在所述光源换热室(5)内，通过所述光源(4)向所述光室(6)照射光。本发明提供的挥发性危化品泄漏检测仪具备定性定量性能，能够精确测量泄漏危化品的浓度、检测范围广、系统扩展性好。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，具体地涉及一种挥发型危化品泄漏检测仪。
背景技术
挥发型危化品在泄漏时所形成的污染物在空中扩散，对周边生产生活产生不利影响，需要能在泄漏后迅速获知泄漏情况，特别是空中的挥发型危化品的浓度和扩散情况的技术手段。
目前，关于挥发型危化品泄漏检测的技术手段多依赖人工采样分析，传统的变色检气管、不分光传感器等手段每次仅能检测一种危化品，而可一次进样分析多种组分的便携式气质联用等手段又存在仪器预热时间长、色谱分离时间长、不能同时检测无机物等问题，效率较低。基于傅里叶变换、量子级联等技术的光谱分析仪又受到体积较大、价格昂贵的制约，难以推广。
因此，针对挥发型危化品泄漏时污染物云团边界不清、浓度不明、扩散情况未知等问题，需要提供一种检测种类多、效率高的挥发型危化品泄漏检测仪。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的挥发型危化品泄漏时污染物云团边界不清、浓度不明、扩散情况未知等问题，提供一种挥发型危化品泄漏检测仪，本发明提供的挥发型危化品泄漏检测仪能够定性、定量对泄漏危化品进行检测，且检测种类多，具有良好的系统扩展性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种挥发型危化品泄漏检测仪，所述挥发型危化品泄漏检测仪包括壳体以及设置于所述壳体内部的采样泵、采样管路、光源、光源换热室、光室以及光谱仪；
所述采样管路的入口端通过所述采样泵与所述壳体的外部连通，所述采样管路的出口端连接在所述光源换热室上，所述光室的一侧设有所述光源换热室，所述光室的另一侧设有所述光谱仪，所述光源设置在所述光源换热室内，通过所述光源向所述光室照射光。
优选地，所述挥发型危化品泄漏检测仪还包括光离子化传感器室、催化燃烧传感器室以及电化学传感器室；所述光离子化传感器室、所述催化燃烧传感器室以及所述电化学传感器室通过气体管路与所述光室连通。
优选地，所述光离子化传感器室内设有光离子化传感器，所述催化燃烧传感器室内设有催化燃烧传感器，所述电化学传感器室内设有电化学传感器。
优选地，所述光源与所述光源换热室的外壳之间还设有气体流路挡板。
优选地，所述气体流路挡板的数量为1个或多个。
优选地，所述采样管路上设有流量计。
优选地，所述采样泵的流量为1.8L/min以上。
优选地，所述采样管路的入口端设有过滤器。
优选地，所述气体管路上设有四通阀。
优选地，所述光源为氘灯，通过所述氘灯向所述光室照射紫外线。
优选地，所述光室的壳体材料为钛合金。
优选地，所述挥发型危化品泄漏检测仪还包括控制系统，该控制系统与所述采样泵、所述光源以及所述光谱仪连接以进行控制。
优选地，所述挥发型危化品泄漏检测仪还包括控制系统，该控制系统与所述光离子化传感器、所述催化燃烧传感器以及所述电化学传感器连接以进行控制。
本发明的挥发型危化品泄漏检测仪能够定性分析多种危化品且能够精确测量这些泄漏危化品的浓度，并快速监控扩散情况，具有良好的系统扩展性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本发明提供的挥发型危化品泄漏检测仪的结构示意图。
附图标记说明
1、采样泵 2、采样管路
3、流量计 4、光源
5、光源换热室 6、光室
7、光谱仪 8、气体管路
9、光离子化传感器室 10、催化燃烧传感器室
11、电化学传感器室 12、四通阀
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
下面结合附图对本发明的挥发型危化品泄漏检测仪进行进一步的详细说明，其中所有附图中相同的数字表示相同的特征。
图1为本发明提供的挥发型危化品泄漏检测仪的结构示意图。如图1所示，本发明的挥发型危化品泄漏检测仪包括壳体以及设置于壳体内部的采样泵1、采样管路2、光源4、光源换热室5、光室6以及光谱仪7；采样管路2的入口端通过采样泵1与壳体的外部连通，采样管路2的出口端连接在光源换热室5上，光室6的一侧设有光源换热室5，光室6的另一侧设有光谱仪7，光源4设置在光源换热室5内，通过光源4向光室6照射光。
通过上述技术方案，能够在挥发型危化品泄漏时，定性分析多种危化品且能够精确测量这些泄漏危化品的浓度，从而能够快速监控扩散情况，具有良好的系统扩展性。
上述挥发型危化品泄漏检测仪壳体的材料可以根据实际需要，由塑料、铝合金等轻质材料形成，对于其形状也没有特别的限定，例如可以为长方体、圆柱体、异形体或其他任意形状，只要能够实现容纳上述构件即可。在本发明的具体实施方式中，壳体为长方体结构。
上述光室的壳体材料可以根据实际需要进行选择，例如可以选择惰性金属，优选质量较轻且不易吸附采样气体中的物质的材料，例如可以为钛合金，钛合金惰性强且质量轻，不易将采样气体中的物质吸收至光室内壁的同时，进一步减轻了检测仪整体重量，利于后续搭载至无人机等其他装置上。在本发明的具体实施方式中，光室的壳体材料为钛合金。
在本发明中，采样泵1设置于采样管路2上，具体设置在采样管路2的入口端。采样泵1提供抽吸力，将采样气体吸入采样管路2并通过采样管路2输入至检测仪内部。为了提高气室的气体置换频率、减小响应时间，优选采用大流量泵，例如，可以选用流量大于1.8L/min的采样泵。通过大流量的采样泵，可以保证后续光离子化传感器室9、催化燃烧传感器室10以及电化学传感器室11的检测流量要求(例如，0.6L/min)，从而符合响应通用传感器对气流速度的控制要求。
为了控制采样泵的流量保持在恒定值上，在本发明中，优选地，所述采样管路2上设有流量计3。在本发明的具体实施方式中，流量计3设置于采样泵1和光源换热室5之间的采样管路2上。
对于上述流量计的类型，本发明不做特殊限制。
在本发明中，采样管路2为采样气体的传输通道，其入口端通过采样泵1与所述壳体的外部连通，从外部输入采样气体挥发型危化品，出口端连接于光源换热室5，并通过光源换热室5将采样气体输入至基于紫外差分原理进行危化品检测的光室6中。
由于空气中会存在危化品气体之外的其他大颗粒物质，为了避免这些大颗粒物质进入检测仪内部而造成仪器损坏，在本发明中，优选地，在采样管路2的入口端设有过滤器。
对于上述过滤器，本发明不做特殊限制，只要能够使危化品气体通过并能够过滤大颗粒物质的结构即可。
考虑外部进入检测仪内部的气体因其温度可能较低，所蕴含的水分及危化品组分在光室6内部可能发生吸附及冷凝现象，冷凝处的雾气沾到光学镜片上会造成光强衰减，进而影响测量结果，另外，一些易溶于水的被测气体会被水吸收，产生负偏差，通常技术人员所采取的防冷凝措施是对气路增加专用的加热元件，对气室及管路进行加热保温，但这样会增加整机功率，不利于延长工作时间；同时考虑到光源属于发热元件，而且发热量比较大，为确保光源安全，通常技术人员采取加装专用的散热风扇对其进行专门散热，这样又会增加部件和功率消耗。在本发明中，通过设置光源换热室能够明显降低光源外壳温的度，同时利用设置在光源换热室5内的光源4发出的热量对气体进行加热，使进入气室的气体温度高于进口温度，起到防冷凝作用。如图1所示，在本发明的一个具体实施方式中，进入光室6的一侧设有光源换热室5，光源4设置于光源换热室5内，以形成充分的换热空间，该光源换热室5通过开口与采样管路2和光室6连通。在光源4的高温作用下，危化品气体会被加热，从而能够防止在气室内的吸附及冷凝现象的发生，若危化品气体温度相对较低，不但能够带走光源4散发的热量，使光源4处于安全的温度范围，还节省了一般应用场景下需要为高温光源所额外配备的散热风扇。在本发明的另一具体实施方式中，光源4与光源换热室5的外壳之间还设有气体流路挡板(图中未示出)，通过引导气体充分流经光源4的高温表面，进一步形成充分的换热空间。
对于上述光源没有特别的限定，能够发射紫外线光即可，例如可以为氢灯、氘灯或氙灯，其中氢灯和氘灯能够发出连续的光谱，而氙灯发出的是闪烁光谱，连续的光谱有利于分析时数据的稳定性，闪烁光谱的会对数据处理增加难度；氘灯光谱分布与氢灯类似，但光强度比同功率的氢灯大3～5倍，因此，在本发明中，优选地，所述光源4为氘灯。如图1所示，危化品气体进入光室6之后，在光源4(具体为氘灯)发出的紫外线通过光源换热室5的开口后照射下产生紫外波段的吸收光谱，紫外光谱数据被光谱仪7所读取并经过控制系统差分处理后分析出气体中所含危化品成分及浓度。此时，可以测出的危化品气体包括但不限于三氯乙烯、甲苯、苯、二甲苯、苯乙烯、二硫化碳、丙酮、乙胺、乙苯、氨、乙硫醇、二甲二硫、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚以及二氧化硫等。
在本发明中，优选地，所述气体管路8上设有四通阀12。
为了进一步保证精准检测泄漏的危化品，在本发明中，优选地，所述挥发型危化品泄漏检测仪还包括光离子化传感器室9、催化燃烧传感器室10以及电化学传感器室11；所述光离子化传感器室9、所述催化燃烧传感器室10以及所述电化学传感器室11通过气体管路8与所述光室6连通，内部分别设置有光离子化传感器、催化燃烧传感器以及电化学传感器。如图1所示，光离子化传感器室9内部设有光离子化传感器；催化燃烧传感器室10内部设有催化燃烧传感器；电化学传感器室11内部设有电化学传感器，光离子化传感器室9、催化燃烧传感器室10以及电化学传感器室11之间并联，并且各自通过气体通路8与光室6串联连接，对危化品气体的成分及浓度进行检测。
在本发明中，光离子化传感器室9中安装有光离子化传感器，通过利用光离子化传感器的紫外灯发射的高于气体分子电离能的光子，将待测气体电离成正、负离子，在外加电场的作用下离子偏移形成微弱电流。由于被测气体浓度与光离子化电流成线性关系，因此，通过检测电流值可得知被检测气体的浓度。通过光离子化传感器室9中安装的光离子化传感器可检测出的危化品气体包括但不限于异丁烯、乙酸乙酯、乙烯、氯乙烯等。
在本发明中，催化燃烧传感器室10中安装有催化燃烧传感器，通过将待测气体中的具有燃烧热值的组分与催化燃烧传感器的高温催化剂接触，并被催化燃烧，燃烧产生的热量使得催化剂部分的温度进一步上升，导致电阻值发生变化，催化燃烧传感器通过惠斯通电桥原理测量电阻值的变化从而检测出可燃气体的浓度。通过催化燃烧传感器室10中安装的催化燃烧传感器可检测出的危化品气体包括但不限于甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。
在本发明中，电化学传感器室11中安装有电化学传感器，通过将待测气体中的危化品组分通过渗透膜进入电化学传感器的电解液中，发生特定的电化学反应，产生电流，通过测量电流值从而检测出该危化品组分的浓度。通过电化学传感器室11中安装的电化学传感器可检测出的危化品气体包括但不限于硫化氢、氰化氢等。
在本发明中，优选地，所述挥发型危化品泄漏检测仪还包括控制系统，该控制系统与所述采样泵1、所述光源4以及所述光谱仪7连接以进行控制。
在本发明中，优选地，所述挥发型危化品泄漏检测仪还包括控制系统，该控制系统与所述光离子化传感器、所述催化燃烧传感器以及所述电化学传感器连接以进行控制。在本发明的具体实施方式中，该控制系统与采样泵1、流量计3、光源4、光谱仪7、光离子化传感器、催化燃烧传感器以及电化学传感器分别连接以进行控制。通过该控制系统，能够实时得出检测结果并控制样品气体的抽吸速度，实现检测仪的正常运作。
通过上述技术方案，能够检测出具有紫外波段吸收、可被紫外线光离子化、具有燃烧热值以及特定电化学反应的4类挥发型危化品，通过不同检测特性的交叉，可基本覆盖大多数的挥发型危化品，从而使得本发明的挥发型危化品泄漏检测仪具备部分定性能力，且检测范围非常广，以上对挥发型危化品的检测种类不少于25种，并可通过增加光谱库、更换不同类型的电化学传感器等方式使得系统具有良好的扩展性。
下面通过本发明的挥发型危化品泄漏检测仪的使用方法进行说明。
如图1所示，本发明提供的挥发型危化品泄漏检测仪包括：
壳体(具体为长方体)以及设置于壳体内部的采样泵1、采样管路2、流量计3、光源4、光源换热室5、光室6以及光谱仪7，采样管路2的入口端通过采样泵1与壳体的外部连通，采样管路2上设有流量计3，采样管路2的出口端连接在光源换热室5上，光室6的一侧设有光源换热室5，光室6的另一侧设有光谱仪7，光源4设置在光源换热室5内，光离子化传感器室9内部设有光离子化传感器；催化燃烧传感器室10内部设有催化燃烧传感器；电化学传感器室11内部设有电化学传感器，光离子化传感器室9、催化燃烧传感器室10以及电化学传感器室11之间并联，并且各自通过气体通路8与光室6串联连接，气体通路8上设有四通阀12，控制系统与采样泵1、流量计3、光源4、光谱仪7、光离子化传感器、催化燃烧传感器以及电化学传感器分别连接。
具体地，通过采样泵1将外部的气体吸入采样管路2并通过采样管路2进入光源换热室5，在光源4(具体为氘灯)发出的紫外线通过光源换热室5的开口后照射下产生紫外波段的吸收光谱，紫外光谱数据被光谱仪7所读取并经过控制系统差分处理后分析出气体中所含危化品成分及浓度。根据需要打开四通阀12，使光室6中的气体通过气体管路8进一步进入到光离子化传感器室9、催化燃烧传感器室10以及电化学传感器室11中，通过光离子化传感器、催化燃烧传感器以及电化学传感器对危化品气体的成分及浓度进行进一步检测。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述挥发型危化品泄漏检测仪包括壳体以及设置于所述壳体内部的采样泵(1)、采样管路(2)、光源(4)、光源换热室(5)、光室(6)以及光谱仪(7)；
所述采样管路(2)的入口端通过所述采样泵(1)与所述壳体的外部连通，所述采样管路(2)的出口端连接在所述光源换热室(5)上，所述光室(6)的一侧设有所述光源换热室(5)，所述光室(6)的另一侧设有所述光谱仪(7)，所述光源(4)设置在所述光源换热室(5)内，通过所述光源(4)向所述光室(6)照射光。
2.根据权利要求1所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述挥发型危化品泄漏检测仪还包括光离子化传感器室(9)、催化燃烧传感器室(10)以及电化学传感器室(11)；
所述光离子化传感器室(9)、所述催化燃烧传感器室(10)以及所述电化学传感器室(11)通过气体管路(8)与所述光室(6)连通。
3.根据权利要求2所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述光离子化传感器室(9)内设有光离子化传感器，所述催化燃烧传感器室(10)内设有催化燃烧传感器，所述电化学传感器室(11)内设有电化学传感器。
4.根据权利要求1所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述光源(4)与所述光源换热室(5)的外壳之间还设有气体流路挡板。
5.根据权利要求4所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述气体流路挡板的数量为1个或多个。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述采样管路(2)上设有流量计(3)。
7.根据权利要求6所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述采样泵(1)的流量为1.8L/min以上。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述采样管路(2)的入口端设有过滤器。
9.根据权利要求2所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述气体管路(8)上设有四通阀(12)。
10.根据权利要求1-5中任意一项所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述光源(4)为氘灯，通过所述氘灯向所述光室(6)照射紫外线。
11.根据权利要求1-5中任意一项所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述光室(6)的壳体材料为钛合金。
12.根据权利要求1-5中任意一项所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述挥发型危化品泄漏检测仪还包括控制系统，该控制系统与所述采样泵(1)、所述光源(4)以及所述光谱仪(7)连接以进行控制。
13.根据权利要求2所述的挥发型危化品泄漏检测仪，其特征在于，所述挥发型危化品泄漏检测仪还包括控制系统，该控制系统与所述光离子化传感器、所述催化燃烧传感器以及所述电化学传感器连接以进行控制。
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