CN114113330B - 一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及应急救援领域，具体是一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪。解决了已有氢氧化钙吸收率测试方法存在测试时间长、工序复杂及准确度差等问题，包括用于打磨测试样品的前处理装置、用于检测的吸收率快速检测系统、用于显示数据的显示与标定模块以及为上述结构进行供电的供电模块；其中吸收率快速检测系统包括声波激发器、样品加持与声波测试装置、低噪声信号线、声信号处理器、数据转化器和位移信号处理器置。本发明的测试时间极短，测试结果精度可控制在1%以内，测试与维护难度低，操作人员可快速上手。本发明既可在室内开展、也可在野外进行测试，完全可以满足应急救援工作环境的要求。
Description
技术领域
本发明涉及应急救援领域，具体是一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪。
背景技术
正压氧气呼吸器是矿山救护队员在抢险救援过程中的必备防护设备，而氢氧化钙是正压氧气呼吸器的最核心保护屏障“吸收剂”。氢氧化钙的质量好坏、是否发生变质以及变质程度大小直接关乎到使用者的生命，因此，一种快速、行之有效的氢氧化钙吸收率检测对应急救援至关重要。
现有氢氧化钙吸收率检测技术有主观检验、称重检验、pH对比、激光红外气体监测。主观检验是通过视觉器官、嗅觉感官进行检查，该方法主观性强，不能精确定量测定。称重检验是通过测量氢氧化钙吸收CO2前后质量差，从而计算出其吸收率的方法，该测试方法虽然准确度高，但该方法测试工序复杂、检测时间长（一般需要1~2小时），不能满足应急救援的需求。pH对比法是将氢氧化钙颗粒溶解于水中，利用pH试纸分析氢氧化钙吸收率，该方法每次测试均需校准标定，工序复杂且人为影响大，同时，由于破坏了氢氧化钙颗粒结构，其测试结果偏差较大。激光红外气体监测法是利用激光红外传感器实时监测容器中二氧化碳浓度变化，从而计算氢氧化钙吸收率的方法，该方法与称重检测法相同，存在检测时间长的确定，不能满足应急救援工作的需要。
综上所述，已有氢氧化钙吸收率测试方法存在测试时间长、工序复杂及准确度差等不足，因此，亟需研制一种快速、高精度且操作简便的氢氧化钙吸收率检测设备，以满足应急救援工作的需求。
发明内容
本发明为了解决已有氢氧化钙吸收率测试方法存在测试时间长、工序复杂及准确度差等问题，提供一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪。
本发明采取以下技术方案：一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪，包括用于打磨测试样品的前处理装置、用于检测的吸收率快速检测系统、用于显示数据的显示与标定模块以及为上述结构进行供电的供电模块；所述的吸收率快速检测系统包括声波激发器、样品加持与声波测试装置、低噪声信号线、声信号处理器、数据转化器和位移信号处理器，供电模块与声波激发器电连接为其提供电能，声波激发器将产生的声波通过低噪声信号线传输至样品加持与声波测试装置，样品加持与声波测试装置输出端通过低噪声信号线将声波输出信号、位移信号分别传输给声信号处理器和位移信号处理器，声信号处理器和位移信号处理器输出端将收集到的数据信号通过低噪声信号线输入数据转化器进行转化处理，数据转化器输出端将处理后的电信号传输至显示与标定模块。
进一步的，样品加持与声波测试装置包括声波发射传感器、声波接收传感器、位移传感器、滑轨、弹簧体、加持固定箱体以及带车轮的定位滑块，加持固定箱体左侧中央固定声波发射传感器，其输入端与声波激发器线连接，其输出端与测试样品挤压接触连接；声波接收传感器与声波发射传感器正对固定在带车轮的定位滑块中间，其输入端与测试样品挤压接触连接，输出端与声信号处理器线连接；所述的位移传感器与声波发射传感器和声波接收传感器平行布置用于精确测量测试样品长度，位移传感器首端与位移信号处理器输入端线连接，末端固定在带车轮的定位滑块上，定位滑块的车轮接触连接在两侧的滑轨上，滑轨固定连接在加持固定箱体长轴内侧，加持固定箱体短轴内侧与弹簧体的一端固定，弹簧体的另一端与定位滑块固定。
进一步的，滑轨内侧通过螺纹固定有限位器。
进一步的，显示与标定模块包括初始位移显示表、初始位移定位器、末端位移显示表、末端位移定位器、样品有效长度显示表、声波速度显示表和氢氧化钙吸收率显示表，初始位移显示表通过初始位移定位器与位移信号处理器线连接；末端位移显示表通过末端位移定位器与位移信号处理器线连接；声波速度显示表与声信号处理器线连接；样品有效长度显示表、氢氧化钙吸收率显示表分别与数据转化器线连接，数据转化器接收初始位移、末端位移和声波速度信号，并将转化的样品有效长度、氢氧化钙吸收率数据传输至样品有效长度显示表以及氢氧化钙吸收率显示表。
进一步的，前处理装置包括小型电机、动力传输轴和可拆卸砂轮，供电模块与小型电机电连接，为其提供电能，动力传输轴一端与小型电机固定连接，动力传输轴另一端与可拆卸砂轮反螺纹固定连接，小型电机通过动力传输轴为可拆卸砂轮提供旋转动力。
进一步的，供电模块包括动力控制开关、充电电池组和电源线，电源线与充电电池组电连接，充电电池组通过动力控制开关和前期处理装置、吸收率快速检测系统以及显示与标定模块电连接，供电模块为各模块提供电能，可实现接电和非接电两种工作模式。
进一步的，还包括辅助工具箱，辅助工具箱包括固定钳、螺丝刀、清洁布、凡士林以及小刀，分别套嵌在辅助工具箱中，固定钳夹持测试样品进行端面磨平及将其固定在样品加持与声波测试装置中，螺丝刀、小刀用于样品加持与声波测试装置、前处理装置的清洁与模块替换，测试样品端面磨平进入样品加持与声波测试装置前，在其端面涂抹凡士林，防止测试过程中端面空气干扰测试结果，测试完成后，使用清洁布清理粘在声波发射传感器、声波接收传感器端面处的残余凡士林。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供的一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪在操作熟练条件下，单个样品全流程测试时间可控制在1分钟，相比已有测试方法，本发明测试时间极短，可以满足应急救援工作对快速测试的需求。
2.本发明提供的一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪利用声波进行吸收率标定，在保证样品结构不被破坏的前提下，测试结果精度可控制在1%以内，可达到准确测量的要求。
3.本发明提供的一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪采用模块化组装方式，拆卸方便，任何一个模块出现问题，可在短时间内完成更换，同时，设备清洁方便，测试与维护难度低，操作人员可快速上手。
4.本发明提供的一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪对环境、物质依赖度低，既可在室内开展、也可在野外进行测试，完全可以满足应急救援工作环境的要求。
附图说明
图1为本发明提供的一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪的整体构架示意图；
图2为样品加持与声波测试装置的结构示意图；
其中，1-供电模块，2-前处理装置，3-吸收率快速检测系统，4-显示与标定模块，5-辅助工具箱，1-1-动力控制开关，1-2-可充电电池组，1-3-电源线，2-1-小型电机，2-2-可拆卸砂轮，2-3-动力传输轴，3-1-声波激发器，3-2-样品加持与声波测试装置，3-3-低噪声信号线，3-4-声信号处理器，3-5-数据转化器，3-6-位移信号处理器，3-2-1-声波发射传感器，3-2-2-声波接收传感器，3-2-3-位移传感器，3-2-4-滑轨，3-2-5-限位器，3-2-6-弹簧体，3-2-7-加持固定箱体，3-2-8-定位滑块，3-2-9-测试样品，4-1-初始位移显示表，4-2-初始位移定位器，4-3-末端位移显示表，4-4-末端位移定位器，4-5-样品有效长度显示表，4-6-声波速度显示表，4-7-氢氧化钙吸收率显示表，5-1-固定钳，5-2-螺丝刀，5-3-清洁布，5-4-凡士林，5-5-小刀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行清楚、完整地说明，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，都属于本发明的保护范围。
本发明提供的一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪，其结构如图1所示，至少包括供电模块1、前处理装置2、吸收率快速检测系统3、显示与标定模块4和辅助工具箱5，吸收率快速检测系统3包括声波激发器3-1、样品加持与声波测试装置3-2、低噪声信号线3-3、声信号处理器3-4、数据转化器3-5、位移信号处理器3-6，供电模块1与声波激发器3-1电连接为其提供电能，声波激发器3-1将产生的声波通过低噪声信号线3-3传输至样品加持与声波测试装置3-2，样品加持与声波测试装置3-2输出端通过低噪声信号线3-3将声波输出信号、位移信号分别传输给声信号处理器3-4、位移信号处理器3-5，声信号处理器3-4、位移信号处理器3-6输出端将收集到的数据信号通过低噪声信号线3-3输入数据转化器3-5进行转化处理，数据转化器3-5输出端将处理后的电信号传输至显示与标定模块4。
样品加持与声波测试装置3-2结构如图2所示，至少包括声波发射传感器3-2-1、声波接收传感器3-2-2、位移传感器3-2-3、滑轨3-2-4、限位器3-2-5、弹簧体3-2-6、加持固定箱体3-2-7、带车轮的定位滑块3-2-8、测试样品3-2-9，声波发射传感器3-2-1通过螺纹固定在加持固定箱体3-2-7左侧中央，其输入端与声波激发器3-1线连接，其输出端与测试样品3-2-9挤压接触连接；声波接收传感器3-2-2与声波发射传感器3-2-1正对固定在带车轮的定位滑块3-2-8中间，其输入端与测试样品3-2-9挤压接触连接，输出端与声信号处理器3-4线连接，声波激发器3-1产生的声波经声波发射传感器3-2-1处理后传导至测试样品3-2-9，声波通过测试样品3-2-9后，经声波接收传感器3-2-2被传输至声信号处理器3-4进行信号转换；位移传感器3-2-3首端固定在加持固定箱体3-2-7左侧边缘并与位移信号处理器3-6输入端线连接，末端通过螺纹固定在带车轮的定位滑块3-2-8上，位移传感器3-2-3与声波发射传感器3-2-1、声波接收传感器3-2-2平行布置用于精确测量测试样品3-2-9长度；加持固定箱体3-2-7长轴内侧与滑轨3-2-4螺纹固定连接，短轴内侧分别与声波发射传感器3-2-1、位移传感器3-2-3、弹簧体3-2-6螺纹固定连接；带车轮的定位滑块3-2-8与滑轨3-2-4通过小轮接触连接，一端与位移传感器3-2-3末端端头、声波接收传感器3-2-2固定连接，另一端与弹簧体3-2-6螺纹固定连接，可适应不同长度测试样品3-2-9的测试需求；限位器3-2-5通过螺纹分别固定在滑轨3-2-4内侧，防止声波发射传感器3-2-1与声波接收传感器3-2-2端头直接挤压接触；测试样品3-2-9加持在声波发射传感器3-2-1与声波接收传感器3-2-2之间。
显示与标定模块4包括初始位移显示表4-1、初始位移定位器4-2、末端位移显示表4-3、末端位移定位器4-4、样品有效长度显示表4-5、声波速度显示表4-6和氢氧化钙吸收率显示表4-7，初始位移显示表4-1通过初始位移定位器4-2与位移信号处理器3-6线连接；末端位移显示表4-3通过末端位移定位器4-4与位移信号处理器3-6线连接；声波速度显示表4-6与声信号处理器3-4线连接；样品有效长度显示表4-5、氢氧化钙吸收率显示表4-7分别与数据转化器3-5线连接，数据转化器3-5接收初始位移、末端位移、声波速度信号，并将转化的样品有效长度、氢氧化钙吸收率数据传输至样品有效长度显示表4-5、氢氧化钙吸收率显示表4-7。
前处理装置2至少包括小型电机2-1、动力传输轴2-3和可拆卸砂轮2-2，供电模块1与小型电机2-1电连接，为其提供电能，动力传输轴2-3一端与小型电机2-1螺栓固定连接，动力传输轴2-3另一端与可拆卸砂轮2-2反螺纹固定连接，小型电机2-1通过动力传输轴2-3为可拆卸砂轮2-2提供旋转动力，测试样品3-2-9被测试前，通过拆卸砂轮2-2对其两侧端面进行磨平处理，以达到统一测量标准。
供电模块1包括动力控制开关1-1、充电电池组1-2和电源线1-3，电源线1-3与充电电池组1-2电连接，充电电池组1-2通过动力控制开关1-1和前期处理装置2、吸收率快速检测系统3、显示与标定模块4电连接，供电模块1为各模块提供电能，可实现接电和非接电两种工作模式，能够在室内及野外条件下使用。
辅助工具箱5至少包括固定钳5-1、螺丝刀5-2、清洁布5-3、凡士林5-4、小刀5-5，分别套嵌在辅助工具箱中，固定钳5-1夹持测试样品3-2-9进行端面磨平及将其固定在样品加持与声波测试装置3-2中，螺丝刀5-2、小刀5-5用于样品加持与声波测试装置3-2、前处理装置2的清洁与模块替换，测试样品3-2-9端面磨平进入样品加持与声波测试装置3-2前，在其端面涂抹凡士林5-4，防止测试过程中端面空气干扰测试结果，测试完成后，使用清洁布5-3清理粘在声波发射传感器3-2-1、声波接收传感器3-2-2端面处的残余凡士林5-4。
Claims (6)
1.一种便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪，其特征在于：包括用于打磨测试样品的前处理装置（2）、用于检测的吸收率快速检测系统（3）、用于显示数据的显示与标定模块（4）以及为上述结构进行供电的供电模块（1）；
所述的吸收率快速检测系统（3）包括声波激发器（3-1）、样品加持与声波测试装置（3-2）、低噪声信号线（3-3）、声信号处理器（3-4）、数据转化器（3-5）和位移信号处理器（3-6），供电模块（1）与声波激发器（3-1）电连接为其提供电能，声波激发器（3-1）将产生的声波通过低噪声信号线（3-3）传输至样品加持与声波测试装置（3-2），样品加持与声波测试装置（3-2）输出端通过低噪声信号线（3-3）将声波输出信号、位移信号分别传输给声信号处理器（3-4）和位移信号处理器（3-6），声信号处理器（3-4）和位移信号处理器（3-6）输出端将收集到的数据信号通过低噪声信号线（3-3）输入数据转化器（3-5）进行转化处理，数据转化器（3-5）输出端将处理后的电信号传输至显示与标定模块（4）；
所述的显示与标定模块（4）包括初始位移显示表（4-1）、初始位移定位器（4-2）、末端位移显示表（4-3）、末端位移定位器（4-4）、样品有效长度显示表（4-5）、声波速度显示表（4-6）和氢氧化钙吸收率显示表（4-7），初始位移显示表（4-1）通过初始位移定位器（4-2）与位移信号处理器（3-6）线连接；末端位移显示表（4-3）通过末端位移定位器（4-4）与位移信号处理器（3-6）线连接；声波速度显示表（4-6）与声信号处理器（3-4）线连接；样品有效长度显示表（4-5）、氢氧化钙吸收率显示表（4-7）分别与数据转化器（3-5）线连接，数据转化器（3-5）接收初始位移、末端位移和声波速度信号，并将转化的样品有效长度、氢氧化钙吸收率数据传输至样品有效长度显示表（4-5）以及氢氧化钙吸收率显示表（4-7）。
2.根据权利要求1所述的便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪，其特征在于：所述的样品加持与声波测试装置（3-2）包括声波发射传感器（3-2-1）、声波接收传感器（3-2-2）、位移传感器（3-2-3）、滑轨（3-2-4）、弹簧体（3-2-6）、加持固定箱体（3-2-7）以及带车轮的定位滑块（3-2-8），加持固定箱体（3-2-7）左侧中央固定声波发射传感器（3-2-1），其输入端与声波激发器（3-1）线连接，其输出端与测试样品（3-2-9）挤压接触连接；声波接收传感器（3-2-2）与声波发射传感器（3-2-1）正对固定在带车轮的定位滑块（3-2-8）中间，其输入端与测试样品（3-2-9）挤压接触连接，输出端与声信号处理器（3-4）线连接；所述的位移传感器（3-2-3）与声波发射传感器（3-2-1）和声波接收传感器（3-2-2）平行布置用于精确测量测试样品（3-2-9）长度，位移传感器（3-2-3）首端与位移信号处理器（3-6）输入端线连接，末端固定在带车轮的定位滑块（3-2-8）上，定位滑块（3-2-8）的车轮接触连接在两侧的滑轨（3-2-4）上，滑轨（3-2-4）固定连接在加持固定箱体（3-2-7）长轴内侧，加持固定箱体（3-2-7）短轴内侧与弹簧体（3-2-6）的一端固定，弹簧体（3-2-6）的另一端与定位滑块（3-2-8）固定。
3.根据权利要求2所述的便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪，其特征在于：所述的滑轨（3-2-4）内侧通过螺纹固定有限位器（3-2-5）。
4.根据权利要求3所述的便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪，其特征在于：所述的前处理装置（2）包括小型电机（2-1）、动力传输轴（2-3）和可拆卸砂轮（2-2），供电模块（1）与小型电机（2-1）电连接，为其提供电能，动力传输轴（2-3）一端与小型电机（2-1）固定连接，动力传输轴（2-3）另一端与可拆卸砂轮（2-2）反螺纹固定连接，小型电机（2-1）通过动力传输轴（2-3）为可拆卸砂轮（2-2）提供旋转动力。
5.根据权利要求4所述的便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪，其特征在于：所述的供电模块（1）包括动力控制开关（1-1）、充电电池组（1-2）和电源线（1-3），电源线（1-3）与充电电池组（1-2）电连接，充电电池组（1-2）通过动力控制开关（1-1）和前期处理装置（2）、吸收率快速检测系统（3）以及显示与标定模块（4）电连接，供电模块（1）为各模块提供电能，可实现接电和非接电两种工作模式。
6.根据权利要求5所述的便携式氢氧化钙吸收率快速测定仪，其特征在于：还包括辅助工具箱（5），辅助工具箱（5）包括固定钳（5-1）、螺丝刀（5-2）、清洁布（5-3）、凡士林（5-4）以及小刀（5-5），分别套嵌在辅助工具箱中，固定钳（5-1）夹持测试样品（3-2-9）进行端面磨平及将其固定在样品加持与声波测试装置（3-2）中，螺丝刀（5-2）、小刀（5-5）用于样品加持与声波测试装置（3-2）、前处理装置（2）的清洁与模块替换，测试样品（3-2-9）端面磨平进入样品加持与声波测试装置（3-2）前，在其端面涂抹凡士林（5-4），防止测试过程中端面空气干扰测试结果，测试完成后，使用清洁布（5-3）清理粘在声波发射传感器（3-2-1）、声波接收传感器（3-2-2）端面处的残余凡士林（5-4）。
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