CN115290799A - 用于检测样气中挥发性有机化合物的气体检测设备及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于检测样气中挥发性有机化合物的气体检测设备，包括：除水单元；富集单元；以及用于控制温度的温控单元；气体检测设备包括取样模式，在取样模式下，样气经由第一端口流入除水单元，并且经由第二端口流出富集单元，样气中的挥发性有机化合物在富集单元内进行富集，温控单元可以构造成使样气从除水单元流出至流入富集单元之前的温度不高于温控单元对富集单元设置的第一预设温度。通过上述气体检测设备，能有效避免在样气流入富集单元之后在其内产生冷凝物质，并且进一步避免由此产生的冰堵。本发明还涉及一种利用气体检测设备来检测样气中挥发性有机化合物的方法。

Description

用于检测样气中挥发性有机化合物的气体检测设备及检测 方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测样气中挥发性有机化合物（VOC）的气体检测设备。本发明还涉及一种利用气体检测设备来检测样气中挥发性有机化合物的方法。
背景技术
目前，环境大气中、尤其是低空对流层中的挥发性有机化合物（volatile organiccompounds，VOC）越来越引起人们的广泛关注。世界不同组织对挥发性有机物的定义并不完全一致。例如，世界卫生组织（WHO）将沸点范围在 50-260℃，室温下饱和蒸气压超过13.33Pa，常温下以蒸气形式存在于空气中的一大类有机化合物定义为挥发性有机物。又例如，美国环境保护署将除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外任何参加大气光化学反应的碳化合物定义为挥发性有机物。而美国材料与试验协会则直接将挥发性有机物定义为任何能参加大气化学反应的有机化合物。整体来看，挥发性有机物主要包括烷烃、烯烃、卤代烃、含氧烃、芳香烃等多类易挥发物质。此外，根据《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325-2001）定义挥发性有机化合物指可参加气相光化学反应的有机化合物。
挥发性有机物在大气中会参与一系列复杂反应生成臭氧。具体来说，挥发性有机物在大气中被氧化后抑制了 O3和 NO 的反应，并且产生自由基加快 NO 向 NO2转化，从而使得 O3快速积累升高，导致空气质量变差。此外，挥发性有机物还会在特定条件下，转化为二次有机气溶胶（Secondary Organic Aerosols，SOA），SOA 还能影响大气能见度，通过长距离传输影响区域环境。同时挥发性有机物大多为温室效应气体，会导致全球范围内的升温。挥发性有机物对人体健康也有较大危害，当挥发性有机物超过一定浓度时，会刺激人的眼睛和呼吸道，使皮肤过敏、咽痛与乏力；挥发性有机物很容易通过血液-大脑的障碍，损害中枢神经；挥发性有机物伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。挥发性有机物还具有致癌性、致畸作用和生殖系统毒性。
2018 年随着国家环保政策的实施，重点城市的直辖市、省会城市及计划单列城市均陆续开展了挥发性有机物的自动监测。在监测方案中规定手工监测的挥发性有机物组分包括了 117 种组分，自动监测组分未做硬性要求。目前，随着技术发展，自动监测也将逐步纳入监管范围之中，这为实现“蓝天梦”的愿景打下来坚实的基础。然而，环境大气中的挥发性有机化合物本身浓度低，范围广，种类多，浓度变化速度快速，易受天气影响如风力、风向、雨雪气候变化影响，所以对分析要求高。
目前，挥发性有机物监测的技术原理为气相色谱法，检测器为氢火焰离子化检测器（FID）及质谱检测器（MSD）等检测器。由于环境大气中的挥发性有机物浓度很低，因此需要先用热脱附仪在低温下将挥发性有机物富集浓缩到吸附装置中，然后通过加热将富集的挥发性有机物从吸附装置中脱附，最后再使其进入例如气相色谱质谱 （GC-MS） 联用系统进行检测。
在热脱附仪的低温富集的过程中，样品气体中的水气会因为低温而形成冷凝水进而结冰。这会不利地造成吸附剂的吸附效率下降。另外，部分易溶于水的挥发性有机化合物还会溶解在冷凝水中，从而造成总体富集效率的下降。更严重的是，如果在湿度较大的地方，甚至有可能因为湿度太大而在热脱附仪中的某些位置造成冰堵，进而使得整个自动监测系统无法进行正常工作。此外，过量的水气还会加快用于检测挥发性有机化合物的质谱检测器（MSD）离子源的污染。
业内曾经使用过在气体检测路径上加入气体干燥剂的方式进行除水。例如，使用Nafion管（全氟磺酸树脂）对检测气体进行干燥，过滤掉样气中的水分。然而，绝大多数干燥剂对部分挥发性有机化合物本身具有一定的吸附性，这会导致样品部分成分的损耗，进而引起检测结果失真。
近年来，还提供过的除水方案是设置独立的除水单元，借助该除水单元进行低温冷凝除水。经过除水的样气会经由高温的伴热管连接到富集单元。富集单元内的吸附管装填吸附剂，从而能够在低温下吸附待测的挥发性有机化合物，然后再通过加热将样品中的挥发性有机化合物脱附到后续的GC-MS系统中进行分析。
然而，在业内目前始终还存在对能更有效除去含挥发性有机化合物的样气中的水分、从而提高吸附和富集效率的需求。此外，使整个气路的设计更加紧凑并且还能实现多种功能也是期望的。
发明内容
本发明提供一种用于检测样气中挥发性有机化合物的气体检测设备，包括：除水单元，除水单元用于通过冷凝对流入其内的样气进行除水，除水单元包括第一端口；富集单元，富集单元沿样气的流动方向布置在除水单元的下游，并且与除水单元流体连通，富集单元包括第二端口；以及用于控制温度的温控单元；其中，气体检测设备可以包括取样模式，在取样模式下，样气经由第一端口流入除水单元，并且经由第二端口流出富集单元，其中，样气中的挥发性有机化合物在富集单元内进行富集，温控单元可以构造成使样气从除水单元流出至流入富集单元之前的温度不高于温控单元对富集单元设置的第一预设温度。
通过上述气体检测设备，能以简单的方式有效避免在样气流入富集单元之后在其内产生冷凝物质（例如，冷凝水、冰、冰水混合物等），并且进一步避免由此产生的冰堵。由此，可以提高富集单元中的吸附效率，并且由此提高挥发性有机化合物的分析准确性。
有利地，温控单元可以包括能对从除水单元至富集单元的整个样气流路进行冷却的冷却装置。通过对整个气路的冷却设置可以容易地实现对除水单元、富集单元以及二者之间的连接部（如果有的话）的冷却，以产生有利于取样模式下样气除水的低温，同时以简单的结构避免样气中的水汽在富集单元内冷凝。
优选的是，温控单元可以包括用于对除水单元进行加热的第一加热装置和/或用于对富集单元进行加热的第二加热装置。通过对除水单元和富集单元设置独立的加热装置，可以灵活地提供将二者设置成不同的温度的可能性。
在一些实施例中，温控单元可以构造成使第一预设温度比对除水单元设置的第二预设温度高出第一温度差值，其中，第一温度差值可以为0至10摄氏度，第二预设温度可以在-45至-35摄氏度之间的范围内。
通过使第一预设温度等于或高于第二预设温度，可以确保在任何情况下样气中未被除水单元冷凝除去的水汽不会在富集单元中由于其内部（比除水单元）更低的温度而冷凝成水或冰，从而可以显著减少对富集单元的吸附效果的影响和/或显著减少在富集单元内产生冰堵的可能性。
此外，气体检测设备还可以包括用于对挥发性有机化合物进行分析的分析单元，并且可以包括脱附模式，在脱附模式下，载气可以从第二端口流入富集单元，以使得从富集单元脱附的挥发性有机化合物可以随载气流至分析单元。通过在不同模式下利用同一端口来实现不同功能（即，第二端口既可以在取样模式下用于样气流出，又可以在脱附模式下用于载气流入），可以产生结构十分紧凑的气体检测设备。
特别是，气体检测设备可以包括毛细管，毛细管可以包括第一开口端部和第二开口端部，第一开口端部可以连通到分析单元，第二开口端部可以与富集单元的内部流体连通，在脱附模式下，载有挥发性有机化合物的载气能经由毛细管流至分析单元。
由于毛细管的直径通常较小，当将载气通过小直径的毛细管供应到分析单元时，可以将流经富集单元的含挥发性有机化合物的载气中（从径向截面看）较为中心的部分送入毛细管以及由此送至分析单元，以减少由于富集单元或除水单元的内壁对待分析的含挥发性有机化合物的载气所造成的对精度的不利影响。此外，由于毛细管直径相对更小，因而可以控制进入分析单元的含挥发性有机化合物的载气的流量或总量。
有利地，第二开口端部可以位于除水单元的内部，以使得在脱附模式下，含挥发性有机化合物的载气可以在除水单元的内部流入毛细管，其中，载气中的一部分能经由第一端口和/或除水单元的其它端口分流。
通过对含挥发性有机化合物的载气进行分流，可以容易地控制供应到分析单元的载气的流量或总量，以适应于分析单元的处理速度，从而提高分析精度。可以理解到，载气中的一部分可以经由第一端口分流，而另一部分经由除了第一端口之外的其它除水单元端口分流，但也可以使载气仅通过第一端口分流或者仅通过除了第一端口之外的其它除水单元端口分流。本发明提供了用于分流的多种灵活结构。
此外，气体检测设备还可以包括吹扫模式，在吹扫模式下，温控单元可以将除水单元加热到能使其内的冷凝物质转换成水汽，以使得水汽能从除水单元被吹出。通过利用吹扫模式实现定期除水的功能，可以避免水汽影响本次和/或下一次的取样分析，从而提高挥发性有机化合物的分析准确性。
特别有利的是，气体检测设备可以包括一根管，一根管可以包括构成除水单元的第一管部分和构成富集单元的第二管部分。通过用简单的一根管来集成除水和富集两个独立功能，可以实现紧凑的结构（例如，缩短除水单元和富集单元之间的间距）以及容易地控制二者的温度（例如，减少温控不均匀的可能性）。
尤其是，该一根管可以为直管。当这根管构造成直管时，除水单元与富集单元之间的连接部（如有的话）也是该直管的一部分，这样可以更容易地确保该连接部的温度控制，在取样模式下减少在富集单元之前出现回温的可能性，并且在脱附模式下更容易控制含挥发性有机化合物的载气从富集单元流向分析单元。
在另一些实施例中，气体检测设备可以包括构成除水单元的第一管和构成富集单元的第二管，第一管的直径可以大于第二管，第二管可以布置在第一管内，在第二管上可以形成有连通部，以使得流入第一管的样气能经由连通部流到第二管中。
通过以管中管的结构来实现除水和富集的功能，可以获得非常紧凑的设计。更重要的是，由于作为富集单元的第二管位于作为除水单元的第一管之内，借助二者之间的间隔空间，可以无需额外单独的加热装置即可实现在取样模式下使富集单元的温度略高于除水单元的温度。连通部的设置也可以使得这两个单元之间的连接部非常紧凑，从而避免因二者之间的连接部上的回温点而造成在富集单元内部产生冷凝物质（例如，冷凝水、冰、冰水混合物）。
优选地，第二加热装置可以包括围绕所述富集单元布置的热量产生机构（例如，电热丝）和布置在所述热量产生机构之外用于对其进行固定的固定机构（例如，陶瓷套管、玻璃管套之类的绝缘套管）。通过围绕富集单元布置的热量产生机构可以容易地实现第二加热装置。除了提供绝缘功能外，绝缘套管还可以有助于提高热量产生机构相对于富集单元（例如，吸附管）的运动灵活性。
还有利地，除水单元可以包括沿样气流动方向缩小的直径缩小部分，在取样模式下，样气可以经由直径缩小部分流出除水单元，而在脱附模式下，载气中的一部分能经由直径缩小部分流入除水单元，以进行分流。由于除水单元的直径缩小部分位于分流点附近，因而该直径缩小部分能够有效地避免含挥发性有机化合物的载气在流过除水单元进行分流时发生（径向上的）扩散。此外，在取样模式下通过这种直径缩小部分也可以减少将冷凝物质（例如，冷凝水、冰、冰水混合物等）带入富集单元或者富集单元与除水单元之间的连接部的可能性。
本发明还提供一种利用气体检测设备来检测样气中挥发性有机化合物的方法，气体检测设备可以包括具有第一端口的除水单元和具有第二端口的富集单元，其中，该方法可以包括取样步骤，在取样步骤中，样气经由第一端口流入除水单元，并且经由第二端口流出富集单元，取样步骤可以包括：在除水单元内通过冷凝对样气进行除水；在富集单元内对样气中的挥发性有机化合物进行富集；对样气进行温度控制，以使得样气从除水单元流出至流入富集单元之前的温度不高于对富集单元设置的第一预设温度。
通过上述气体检测方法，能有效避免在样气流入富集单元之后在其内产生冷凝物质（例如，冷凝水、冰、冰晶、冰水混合物等），并且进一步避免由此产生的冰堵。由此，可以提高富集单元中的吸附效率，并且由此提高挥发性有机化合物的分析准确性。
优选地，取样步骤还可以包括：对样气进行温度控制，以使得使第一预设温度比对除水单元设置的第二预设温度高出第一温度差值，其中，第一温度差值可以为0至10摄氏度，第二预设温度可以在-45至-35摄氏度之间的范围内。
有利地，方法可以包括在取样步骤之后执行的吹扫步骤，吹扫步骤可以包括：将除水单元加热到能使其内的冷凝物质转换成水汽，并将水汽吹出除水单元。
此外，气体检测设备还可以包括用于对挥发性有机化合物进行分析的分析单元，方法可以包括在取样步骤之后执行的脱附步骤，脱附步骤包括：将富集单元加热到能使挥发性有机化合物脱附，使载气流过富集单元，以将脱附的挥发性有机化合物载离富集单元并送入分析单元。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：
图1示出根据本发明的第一实施例的气体检测设备的示意原理图；
图2示出根据本发明的第二实施例的气体检测设备的示意原理图；以及
图3示出根据本发明的第三实施例的气体检测设备的示意原理图。
附图标记列表：
100 气体检测设备；
110 除水单元；
112 第一端口；
113 第三端口；
114 分流端口；
116 直径缩小部分；
118 延伸管；
120 富集单元；
122 第二端口；
124 吸附剂；
126 连通孔；
130 冷却装置；
142 第一加热装置；
144 第二加热装置；
150 毛细管；
160 流体接头；
170 分析单元；
180 块体；
184 第二通道。
具体实施方式
首先，本发明涉及一种用于检测样气中挥发性有机化合物的气体检测设备。在此，术语“样气”是指作为样品的气体，其包含挥发性有机化合物作为待检测和待分析的物质。样气例如可以是环境大气，也可以是密闭空间（例如，工厂）内的气体。通常，在常温下，样气包含气态的水（蒸）汽。在此，挥发性有机化合物是指国家监测标准中所规定的化合物。在本发明中，气体检测设备可以根据实际需要对一种或多种挥发性有机化合物（例如，烷烃、烯烃、卤代烃、含氧烃、芳香烃类化合物）进行检测。
为了去除样气中所含的（至少一部分）水汽，本发明的气体检测设备100包括除水单元110。可以理解到，本发明的除水单元110的工作原理是通过冷凝对流入其内的样气进行除水。在本发明中，术语“冷凝”是指通过对除水单元110设置低温（冷凝温度），以使得流过除水单元110的样气在其内达到能使其中的水汽冷凝成物质（例如，冷凝水、冰、冰水混合物等）的温度。
值得注意的是，本发明的除水单元110并不是必须要将流经该除水单元110的样气中的全部水汽去除，即除水单元110可以只去除样气中的部分水汽。有利地，本发明的除水单元110可以达到如下程度的除水：使会对后续富集单元对样气中挥发性有机化合物的吸附、富集、分析等造成明显影响的水汽从样气中去除。
为了对样气中的待检测物、即挥发性有机化合物进行富集，本发明的气体检测设备100还包括富集单元120。如前所述，在该富集单元120内、例如在其内部的吸附管中可以装填有吸附剂124，从而能够在低温下吸附样气中待测的挥发性有机化合物。本发明对吸附剂124在富集单元120内的具体设置以及富集单元120中用于实现富集功能的其它部件并不作限制。
可以理解到，为了去除样气中的水汽以提高富集效率，沿样气的流动方向看，将除水单元110设置在富集单元120的上游，即除水单元110位于富集单元120之前，以使样气在进入富集单元120之前进行除水。也就是说，样气从除水单元110流入，然后流到富集单元120，并从富集单元120流出。在本发明中，将样气通过除水单元110和富集单元120以使得样气中的挥发性有机化合物在富集单元120内富集的过程称为气体检测方法的取样步骤或气体检测设备的取样模式。在本发明中，“取样步骤”或“取样模式”也包含样气（被除水单元110）除水以及样气中的挥发性有机化合物（被富集单元120）富集。
在本发明中，可以将供气体流入的除水单元110的入口称为第一端口112，并且将供样气流出的富集单元120的出口称为第二端口122。在取样模式下，样气经由第一端口112流入除水单元110，并且经由第二端口122流出富集单元120，其中，样气中的挥发性有机化合物在富集单元120内进行富集。可以理解到，术语“端口”并不是对样气流入除水单元110的入口和样气流出富集单元120的出口作结构上的任何限制。可以理解到，除水单元110和富集单元120还可以包括除此以外的其它端口（下文将进一步详述）。在本发明中，端口是可以根据需要（例如，根据不同的模式或在不同的步骤中）关闭的。
在取样模式下，样气流出富集单元120后可以流向诸如采样单元之类的后续装置，以对样气进行收集、分析或再利用。
本发明的发明人创造性地发现，在目前的除水方案中，即便使样气经过位于前端的除水单元110进行除水后，在后端的富集单元120的吸附管内还是会有冷凝物质（例如，冷凝水、冰、冰水混合物等）产生。对此，发明人经研究发现，在富集单元120中仍存在冷凝物质的原因至少包括：在除水单元110中样气中的水汽并未被完全去除，而是产生了过饱和水蒸汽。当含有过饱和水蒸汽的样气从除水单元110流出后被重新升温时，会打破饱和水蒸汽的平衡状态，进而在后续的低温富集区再次发生冷凝现象。
本发明利用温度控制来解决上述技术问题。具体来说，本发明通过对样气进行温度控制来避免在富集单元120与除水单元110之间出现任何可能的回温点，从而有效地避免水汽在富集单元120中由于升温或者说回温后再次降温造成在富集单元120（例如，其吸附管）内冷凝成水、冰或冰水混合物，进而造成吸附效率下降、富集单元120冰堵、大量水汽进入分析单元170（例如，进入气相色谱质谱系统对色谱柱造成损坏及对质谱离子源造成加速污染）。更具体来说，本发明在取样模式下可以对样气进行温度控制，以使得样气从除水单元110流出至流入富集单元120之前的温度不高于对富集单元120设置的第一预设温度。在本发明中，术语“温度控制”是指将待控制的对象的温度控制在目标温度或者说目标温度的预定范围或区间内。
有利的是，本发明的气体检测设备100可以包括用于控制温度的温控单元。该温控单元可以对除水单元110、富集单元120或其它单元或部件进行温度控制。温控单元可以进行十分灵活的温度控制，例如可以针对气体检测设备100的多种不同模式或者气体检测设备100中的各种不同单元或部件提供不同的温度控制。例如，在气体检测设备100的取样模式下，温控单元可以构造成对富集单元120设置第一预设温度。此外，温控单元还可以构造成对除水单元110设置第二预设温度。但应理解到，本发明所实现的温度控制不一定由上述温控单元来实现，例如也能以气体检测设备100之外的其它结构或装置来实现或者辅助完成。
本发明的温控单元可以构造成使样气从除水单元110流出至流入富集单元120之前的温度不高于温控单元对富集单元120设置的第一预设温度。由于在取样模式下除水单元110通常处于用于冷凝除水的较低温度，如果能确保样气在从除水单元110流出至样气到达富集单元120之间的气路上的温度也保持较低，则可以避免在样气进入富集单元120之前经历重新升温的过程，由此可以即便在除水单元110并未完全除去样气中的水汽的情况下也不打破饱和水蒸汽的平衡状态。这样，样气中的水汽在流经也处于低温的富集单元120时就不会发生再次冷凝成的问题，由此提高了富集单元120中的挥发性有机化合物吸附效率以及整体上的气体检测精度。同时，还可以避免在富集单元120中出现由于冷凝物质（例如，冷凝水、冰、冰晶、冰水混合物等）造成的冰堵问题，提高富集单元120的使用寿命。
更具体来说，由于除水单元110的设置温度一般较低，因而只要使得样气在流出除水单元110到流入富集单元120之间的气路上的温度较低，则可以保证即将进入富集单元120的样气未经历过升温（回温）过程。在此，所谓的“升温”不包含由于温度控制的精度等原因造成的些许温度波动。也就是说，在本发明中，即使由于各种原因导致样气在流出除水单元110到流入富集单元120之间的气路上的温度出现略高于富集单元120的第一预设温度，这也是暂时的，在取样模式的主要时间段内仍满足使样气从除水单元110流出至流入富集单元120之前的温度不高于温控单元对富集单元120设置的第一预设温度。
在取样模式或者下文将阐释的其它模式下，本发明（例如，借助温控单元）可以对除水单元110与富集单元120之间的气路也进行温度控制，但这并不意味着温控单元需要将该段气路进行（专门的）降温。例如，在除水单元110和富集单元120之间的距离较小或者在除水单元110的第二预设温度比富集单元120的第一预设温度更低的情况下（本发明并不限于这两种情况），无须对该段气路进行（专门的）降温，而是只要确保其不会有明显升温即可使流过除水单元110和富集单元120之间的气路的样气温度满足本发明的前述设置。
此外，可以理解到，当气体检测设备100设计得十分紧凑的情况下，除水单元110和富集单元120之间也可以没有明显的间距，即在除水单元110与富集单元120之间存在很小的气路（或者说连接部）或者甚至不存在气路（例如，两个单元前后彼此直接紧邻，或者彼此叠置，等等）。在此，所谓的“样气从除水单元110流出至流入富集单元120之前的温度”基本相当于流出除水单元110的温度。由于除水单元110的第二预设温度通常会比富集单元120的第一预设温度低，因而也可以满足本发明的前述要求。
另外，可以注意到，前述温度的比较主要涉及从除水单元110流出至流入富集单元120之前的样气本身的温度与富集单元120的第一预设温度之间的比较，而不是温控单元对除水单元110与富集单元120之间的气路的设置温度与第一预设温度之间的比较。这是因为如前所述温控单元可以并不对该气路进行（专门的）降温。此外，这样的要求还出于如下考虑：由于气路的构造、材料或者布置的原因，样气流经该气路（如前所述，也可以气路的实际距离为零）的温度与温控单元对该气路的设置温度（应注意到，温控单元也可以并不对该气路进行温度设置）可能存在差异。但无论如何，需要确保的是样气从除水单元110流出到进入富集单元120之前的实际（所经历的）温度不高于富集单元120的第一预设温度即可。
有利的是，本发明的温控单元可以包括冷却装置130。优选地，该冷却装置130包括（例如，在取样模式下）能对从除水单元110至富集单元120的整个样气流路进行冷却的冷却装置130，从而提高冷却效率。例如，可以借助该冷却装置130将从除水单元110至富集单元120的整个样气流路均置于所需的较低温度下。例如，可以简单地将包含除水单元110和富集单元120以及二者之间的管路或者任何形式的连接部一同放置于一个冷却装置130内或上。但也可以设想对除水单元110、富集单元120、二者之间的管路或任何形式的连接部中的一者或多者进行单独冷却的冷却装置130或部件。
还有利地，温控单元可以包括对富集单元120进行加热的第二加热装置144。此外，温控单元也可以包括用于对除水单元110进行加热的第一加热装置142。这种单独设置的加热装置可以便于对各种单元进行灵活温度调节。特别是，当温控单元所包括的冷却装置130用于对从除水单元110至富集单元120的整个样气流路进行冷却、即为整个气路提供的冷却温度相同或基本相同时，通过单独设置的加热装置可以很容易地实现对各个单元的不同温度的控制。有利的，加热装置可以在很短时间内加热到较高温度，例如可以在十几秒内升温300度以上。
在一些实施例中，第二加热装置144可以包括围绕富集单元120布置、特别是与其接触设置（例如，贴合富集单元120）的热量产生机构（例如，加热丝、加热片）和布置在该热量产生机构外面的固定机构，以对热量产生机构进行固定。该固定机构优选构造成绝缘管套，例如陶瓷套管、玻璃套管等，由此起到绝缘的作用。绝缘套管还可以有助于提高热量产生机构相对于富集单元（例如，吸附管）的运动灵活性。
在本发明中，温控单元可以构造成使对富集单元120设置的第一预设温度比对除水单元110设置的第二预设温度高出第一温度差值。第一温度差值可以为零或者大于零，例如0-10摄氏度。换言之，第一预设温度可以等于或者高于第二预设温度。当第一预设温度等于或高于第二预设温度时，可以确保在任何情况下样气中未被除水单元110冷凝除去的水汽不会在富集单元120中由于其内部（比除水单元110）更低的温度而冷凝成水、冰或冰水混合物，从而可以显著减少对富集单元120的吸附效果的不利影响和/或显著减少在富集单元120内产生冰堵的可能性。即便在取样模式下采用一个冷却装置130对除水单元110和富集单元120进行共同冷却，也可能由于冷却装置130的传导不均匀而造成除水单元110的实际温度高于富集单元120的实际温度。在一些实施例中，第二预设温度可以在-45到-35摄氏度之间，例如-40摄氏度。第一预设温度可以在-40到-30摄氏度之间或者-35到-35摄氏度之间。可以理解到，在本发明的气体检测方法的取样步骤中，可以对样气进行温度控制，以使得使第一预设温度比第二预设温度高出前述第一温度差值，但该温度控制并不由温控单元来实现。应理解到，本发明的第一预设温度也可以是除了上述温度区间外的其它适于进行富集的温度。
在一些实施例中，在取样模式下，温控单元可以至少对除水单元110和富集单元120进行冷却，以使得至少除水单元110和富集单元120（优选是从除水单元110到富集单元120的整个气路）保持在低温下。在此基础上，当温控单元包括对富集单元120进行加热的第二加热装置144时，可以将富集单元120加热到比除水单元110略高的温度，例如高出1-10摄氏度、特别是3-7摄氏度、例如5摄氏度。当温控单元包括前述第二加热装置144和第一加热装置142二者时，也可以通过对除水单元110和富集单元120分别加热到不同的温度，以使得富集单元120的第一预设温度（略）高于除水单元110的第二预设温度。但如前所述，使第一预设温度和第二预设温度相等也完全在本发明的保护范围之内。
但可以理解到，本发明的温控单元也可以不包括分开设置的冷却装置130和加热装置（即，并非冷却与加热叠加），而是直接将它们的温度调整到各自所要求的温度。换言之，冷却装置130和加热装置并不同时工作，而是例如将除水单元110和富集单元120各自直接冷却到第二预设温度和第一预设温度。例如，温控单元可以在取样模式下直接将除水单元110的温度调整到-45到-35摄氏度之间，并且直接将富集单元120的温度调整到比除水单元110的前述温度高出0-10摄氏度。
本发明的气体检测设备100还包括用于对挥发性有机化合物进行分析的分析单元170，例如气相质谱（GC-MS）系统。在将挥发性有机化合物送入分析单元170进行分析之前，需要先将在富集单元120中富集的挥发性有机化合物脱附出来。为此，气体检测设备100可包括脱附模式或者气体检测方式可以包括脱附步骤，在此脱附模式下或脱附步骤中，可以将载气（例如，经由富集单元120的第二端口122）送入富集单元120。随着载气流经富集单元120，从富集单元120脱附的挥发性有机化合物可以随其一同流向分析单元170。有利地，在取样模式下样气经由富集单元120的第二端口122流出，在脱附模式下载气经由该第二端口122流入富集单元120。但也可以设想供样气从富集单元120流出的端口与供载气流入富集单元120的端口不是富集单元120的同一个端口。在脱附模式下，富集单元120的第二端口122可以与注入单元连通，以将载气送到富集单元120内。
在本发明中，载气通常是不与挥发性有机化合物发生化学反应的气体。载气也不应是会影响分析单元170对挥发性有机化合物进行定性或定量分析的气体，例如载气本身不含挥发性有机化合物。因此，载气优选为惰性气体，例如氦气或氮气。
在脱附模式下，富集单元120通常从低温升高到能使得其内（在取样模式下）吸附的挥发性有机化合物脱附的较高温度，例如250-300摄氏度。例如，温控单元（例如，第二加热装置144）可以将富集单元120加热到能使挥发性有机化合物脱附。
另外，在脱附模式下，包含挥发性有机化合物的载气可以无需全部流入分析单元170，而是仅其一部分流入分析单元170，从而能以期望的流量进入分析单元170。为此，本发明的气体检测设备100还可以包括用于分流载气以控制供应到分析单元170的载气流量的设计（下文将进一步阐述）。
在气体检测设备100（从取样模式）进入脱附模式之前，可选地气体检测设备100包括吹扫模式或者说气体检测方法包括吹扫步骤。在吹扫模式下或者在吹扫步骤中，将除水单元110加热到能使其内的冷凝物质（例如，冷凝水、冰、冰晶、冰水混合物等）转换成水汽，并将水汽吹出除水单元110，从而排除积累在除水单元110内的冷凝物质。优选的是，借助前述温控单元来对除水单元110进行上述加热。例如，在吹扫模式下，可以将除水单元110加热到100-200摄氏度，但也可以设想其它温度。在此，吹扫气体可以为任何合适种类的气体，但至少不应是会影响分析单元170对挥发性有机化合物进行定性或定量分析的气体，例如吹扫气体本身不含挥发性有机化合物。吹扫气体的流量例如可以为100-150毫升/分钟。
吹扫模式或步骤是有利的，因为可以在下一次进入取样模式之前确保除水单元110内积存有极少的冷凝物质（例如，冷凝水、冰、冰晶等），以防止过多的冷凝物质积聚于其内造成可能产生的冰堵或者影响除水单元110性能的发挥。此外，在一些实施例中，在脱附模式下，流经富集单元120以承载挥发性有机化合物的载气在离开富集单元120之后、在流入分析单元170之前也可以流经除水单元110。在此情况下，如果在脱附模式之前进行吹扫，则还可以确保在脱附模式下载气流经除水单元110时不会再次不利地携带冷凝物质或水汽进入分析单元170，否则会严重影响分析结果的准确性。也就是说，通过利用吹扫步骤或吹扫模式实现定期除水的功能，可以避免水汽影响本次和/或下一次的取样分析。
更优选的是，在吹扫模式下，除了加热除水单元110外，也可以（例如，借助第二加热装置144）对富集单元120进行加热，以使得富集单元120内可能存在的极少水汽也随着吹扫气体从除水单元110的端口或者气体检测设备100的其它端口吹出。
下面，借助图1-3来进一步阐释根据本发明的多个不同实施例的气体检测设备100和气体检测方法。但应理解到，借助图1-3的描述并不意味着本发明局限于图中所示的具体结构，除非文中明确指出是图1-3中所示的实施例。此外，本发明的各个实施例之间的特征可以互换，除非文中明确指出是仅属于该一个实施例的特别特征之外。
在图1中所示的第一实施例中，气体检测设备100包括除水单元110和富集单元120。沿取样模式下的样气流动方向看，除水单元110位于富集单元120的上游，即样气从除水单元110流向富集单元120。在该第一实施例中，除水单元110和富集单元120由一根管构成。在此，该一根管包括用于构成除水单元110的第一管部分以及用于构成富集单元120的第二管部分。优选地，该一根管为直管。但可以理解到，一根管的实施例也涵盖管的不同部分具有不同直径的情况，即本发明并不限于图1中所示的直径恒定的一根管的情况。
特别优选的是，该一根管是石英玻璃管。当除水单元110和/或富集单元120由石英玻璃管或者其它类型的玻璃管（例如，有机玻璃管）构成时，可以尽可能避免样气吸附到管壁上的风险，从而提高样气中挥发性有机化合物的分析精度。
由于除水单元110和富集单元120可以由一根管、特别是一根直管构成，因此在除水单元110和富集单元120之间的气路也是该同一根管的一部分。但可以理解到，该一根管可以仅包括用于构成除水单元110的第一管部分和用于构成富集单元120的第二管部分。这意味着除水单元110和富集单元120之间的间距为零。但也可以理解到，该一根管也可以包括除了第一部分和第二部分之外的其它部分，尤其是位于这两个部分之间的连接部分。但可以理解到，本发明的除水单元110和富集单元120也完全可以是彼此独立的装置或结构。在此情况下，它们可以由中间的连接部彼此流体连通。
在该第一实施例中，第一端口112为除水单元110的位于左侧（即，取样模式下的样气流入侧）的多个（图1中示出三个，但不限于此数目）端口中的一个端口，第二端口122为富集单元120的位于右侧（即，取样模式下的样气流出侧）的一个端口。此外，当除水单元110和富集单元120为彼此独立设置的结构时，除水单元110可以包括通向富集单元120的另一端口，而富集单元120也可以包括通向除水单元110的又一端口。
有利的是，除水单元110还包括除了用于使样气流入的第一端口112之外的其它端口。例如，除水单元110可以包括用于与分析单元170连通的一个端口，以在脱附模式下借助该端口将含挥发性有机化合物的载气送入分析单元170。还例如，除水单元110可以包括用于供扫气流入的一个端口。又例如，除水单元110可以包括用于使含挥发性有机化合物的载气分流的一个端口（即，分流端口114）。可以理解到，除水单元110的各功能可以由同一端口实现。例如，与分析单元170连通的端口可以与用于供吹扫气体流入的端口是同一个端口。还例如，用于使载气分流的端口可以与在吹扫模式下使吹扫气体流出除水单元110的端口为同一个端口。但应理解到，在一种模式下，一个端口通常仅可以用于实现一种功能。
优选的是，当除水单元110包括多个端口时，可以将这多个端口集成到流体接头160内，但这不是必须的。如图1中所示，将三个端口集成到T型接头（例如，三通结构）内，而该T型接头与除水单元110的本体流体连通，但这仅为示例性的。更优选的是，将该流体接头160设置在恒温区内，而不在取样模式下对其进行冷却，也不在吹扫或脱附模式下对其进行加热。例如，可以将流体接头160设置在120摄氏度的恒温区内，以避免样气未进入除水单元110内之前就发生冷凝以及避免产生较大温度波动（大的温度波动会导致不必要的气密性问题）。在本发明中，恒温区的温度并不限于在此所列举的温度。
此外，尽管图1中所示的富集单元120在右侧仅包括用于供载气流入的第二端口122，但富集单元120也可以包括除此以外的其它端口（未示出），以实现更多功能。
可以理解到，当气体检测设备100处于取样模式时，除水单元110的除了第一端口112（如果有的话，以及通向富集单元120的端口）之外的、用于实现其它功能的端口是关闭的。当气体检测设备100处于吹扫模式时，除水单元110的除了供吹扫气体流入和流出的两个端口之外的其它端口都是关闭的。在此情况下，如果除水单元110与富集单元120仍流体连通，则富集单元120的第二端口122（如果有的话，以及富集单元120的其它端口）也是关闭的，以避免吹扫气体从富集单元120流出。当气体检测设备100处于脱附模式时，除水单元110的与分析单元170连通的端口是打开的，或者说二者是保持流体连通的。在此情况下，如果需要对含挥发性有机化合物的载气进行分流，则除水单元110的用于载气分流的端口也是打开的，而除水单元110的其它端口，例如用于使样气流入的第一端口112则是关闭的。
在优选的实施例中，气体检测设备100还可以包括毛细管150或者直径小于除水单元110的其它形式的管路。当气体检测设备100包括毛细管150时，该毛细管150包括第一开口端部和第二开口端部。第一开口端部连通到分析单元170，而第二开口端部与富集单元120的内部流体连通。在脱附模式下，载有挥发性有机化合物的载气可以经由毛细管150流至分析单元170。在吹扫模式下，前述第一开口端部也可以用作用于引入吹扫气体的端口。
在第一实施例中，毛细管150的第二开口端部伸入除水单元110。例如，毛细管150的第二开口端部可以处于靠近富集单元120的位置，处于除水单元110中沿轴向方向的中间位置或除水单元110内部的其它位置。当第二开口端部位于除水单元110的内部时，在脱附模式下，含挥发性有机化合物的载气在除水单元110的内部流入毛细管150，进而流向分析单元170。但替代地，毛细管150的第二开口端部也可以并不位于除水单元110内部，而是位于富集单元120内部，例如位于富集单元120中的朝向除水单元110的端部处或附近。在这种情况下，含挥发性有机化合物的载气在富集单元120的内部就已经流入毛细管150了。
当将载气通过小直径的毛细管150供应到分析单元170时，与不设置毛细管150相比，可以减少含挥发性有机化合物的载气的横向扩散，减少对精度的影响。由于毛细管150的第二开口端部（即，使载气流入毛细管150的端部）通常位于富集单元120或者除水单元110的内部，尤其是径向上相对中心的位置，因而可以将流经富集单元120的含挥发性有机化合物的载气中（从径向截面看）较为中心的部分送入毛细管150以及由此送至分析单元170，以减少由于富集单元120或除水单元110的内壁（例如，管壁）对待分析的含挥发性有机化合物的载气的精度影响。此外，由于毛细管150直径相对更小，因而可以控制进入分析单元170的含挥发性有机化合物的载气的流量或总量。例如，可以将载气保持在较低的流量下或者说适应于分析单元170的处理速度的流量下。
为了更好地控制含挥发性有机化合物的载气进入分析单元170的流量或者总量，如前所述，在脱附模式下，可以使载气中的一部分（例如，借助用于分流的端口）分流走，由此不流入分析单元170。在一些实施例中，分流比可设置为1：5，也就是在进入分析单元170的载气流量为1.2 毫升/分钟的情况下，用于分流的端口处的流量为6 毫升/分钟，但本发明不限于此。在第一实施例中，用于分流的端口为图1中所示左侧的最上面一个端口，并不是在取样模式下供样气流入的第一端口112。
如图1中所示，流过富集单元120的含挥发性有机化合物的载气的较为径向中心的一部分流入毛细管150内，而较为外围的另一部分则通过除水单元110的另一端口流出。但可以理解到，在本发明中不是必须要选取载气中心部分送入分析单元170的，只是一种优选的方案，且也无须确保在利用毛细管150的情况下可以仅使载气的较为（径向）中心的一部分送入毛细管150内。
在第一实施例中，在吹扫模式下，吹扫气体由位于图1中左侧的中间端口流入除水单元110，并从除水单元110的第一端口112流出，以借助吹扫气体吹走除水单元110内的水或水汽。可以理解到，在该第一实施例中，供吹扫气体流入的该端口正好也是在脱附模式下与分析单元170以及与毛细管150连通的端口，但本发明不限于此，例如也可以是彼此独立的各端口。此外，如前所述，在吹扫模式下，富集单元120的图1中所示右侧的第二端口122是关闭的。
在图1中还示出了气体检测设备100的温控单元，该温控单元包括冷却装置130。该冷却装置130对包含从除水单元110到富集单元120的整个气路进行冷却。还可以看到，温控单元包括对除水单元110进行加热的第一加热装置142和用于对富集单元120进行加热的第二加热装置144。第一加热装置142和第二加热装置144分别布置在除水单元110和富集单元120的周围，而冷却装置130布置在包含从除水单元110到富集单元120的整个气路下方。在此实施例中，在取样模式下，可以对包含从除水单元110到富集单元120的整个气路设置同一低温，例如-45到-35摄氏度。通过使第二加热装置144工作，可以将富集单元120的温度升高到比富集单元120高出0-10摄氏度。
在吹扫模式下，可以利用第一加热装置142将除水单元110加热成使位于其内的冷凝物质（例如，冷凝水、冰、冰晶、冰水混合物等）转换成（例如，汽化成）水汽，例如将除水单元110加热到100-200摄氏度。在脱附模式下或脱附步骤中，可以（例如，利用第二加热装置144）将富集单元120加热成使其内富集的挥发性有机化合物脱附到载气中，例如可以将富集单元120加热到250-350摄氏度。应理解到，在此列举的温度范围仅仅是示例性的。通常，在吹扫模式和脱附模式下，温控单元的冷却装置130不工作。
在图2中所示的第二实施例中，除水单元110也沿样气的流动方向看位于富集单元120的上游。具体来说，除水单元110构造成第一通道的形式，例如由块体180开出的第一通道。富集单元120构造成单独的管路的形式。除水单元110包括位于图2中左侧下方的第一端口112，以供样气流入，而富集单元120包括位于图2中右侧的第二端口122。可以看到，在第二实施例中，除水单元110和富集单元120之间是间隔开的，并且在它们之间包括连接部，以使二者彼此流体连通。有利的是，该连接部可以支承于前述块体180内。此外，可以通过螺纹结构压紧O型圈来达到固定连接部或富集单元120（例如，其吸附管）并保持气密性的功能。
在此第二实施例中，将除水单元110的朝向富集单元120的端口称为第三端口113。在块体180上还可以开设有除了第一通道的第二通道184。该第二通道184包括与第三端口113以及与富集单元120流体连通的一个端部以及与该端部相对的另一开口端部。该另一开口端部可以作为在脱附模式下使含挥发性有机化合物的载气流入分析单元170的端口，也可以作为在吹扫模式下供吹扫气体流入块体180以及由此块体180内的第一通道（即，除水单元110）的端口。
在吹扫模式下，除水单元110的第一端口112也可以用作供吹扫气体流出的端口。在此情况下，吹扫气体可以例如从前述第二通道184的所述另一开口端部流入块体180内的第二通道184，然后经由第二通道184与第一通道交汇或者说连通的位置从除水单元110的第三端口113流入除水单元110的内部，最后经由除水单元110的第一端口112流出除水单元110。此时，富集单元120的端口是关闭的。
在脱附模式下，流经富集单元120的含挥发性有机化合物的载气可以借助块体180的第二通道184从前述另一开口端部流向分析单元170。由于第一通道与第二通道184也流体连通，因而，流向第二通道184的载气中的一部分也会流向第一通道，以将其作为分流通道，由此来控制送入分析单元170的载气流量或总量。
可以看到，除水单元110只需要与富集单元120流体连通且位于其上游（在取样模式下沿样气流动方向看），而无需与富集单元120处于一直线上。此外，除水单元110本身也可以并非呈直线形状，而是可以例如L形、呈U形或其他任何合适的形状。当不使用直线形状时，可以节约体积，并将冷凝物质带入富集单元120的风险降到最低。
在优选的实施例中，除水单元110的内径较大，例如可以为2毫米以上，优选为3毫米。大直径的除水单元110（第一实施例中的第一管部分，第二实施例中的块体180内的第一通道，或者其它形式的除水单元110等等）可以有效避免当样气的湿度过高而在除水单元110内冷凝的水较多时会发生冰堵的问题。
在更优选的实施例中，如图2中所示，除水单元110可以包括沿样气流动方向缩小的直径缩小部分116。例如，该直径缩小部分116可以位于其第三端口113处或附近，以使得在取样模式下，样气可以经由该直径缩小部分116流出除水单元110。而在脱附模式下，含挥发性有机化合物的载气中的一部分也能经由该直径缩小部分116流入除水单元110，以进行分流。由于除水单元110的直径缩小部分116位于分流点附近，因而该直径缩小部分116能够有效地避免含挥发性有机化合物的载气在流过除水单元110进行分流时发生（径向上的）扩散，这种扩散会不利地造成待分析的峰宽过宽而造成整体分析效能的下降。
在第二实施例中，包括除水单元110、富集单元120以及它们之间的连接部在内的整个气路均设置在温控单元的内部。冷却装置130设置在以上各单元和部分的外围，以提供整体的冷却效果。此外，第一加热装置142可以安装在块体180周围，以对包含第一通道（作为除水单元110）和第二通道184在内的整个块体180进行加热。可以看出，由于连接部的至少一部分支承于块体180内，所以第一加热装置142也可以对连接部产生加热作用。第二加热装置144则安装在富集单元120的周围，以对其进行加热。
应注意到，如果由冷却装置130提供整体的冷却，则由于除水单元110位于块体180内部可能会使得除水单元110内部的实际温度高于富集单元120内部的温度。为了避免富集单元120内的温度低于除水单元110而造成富集单元120内产生冷凝物质（例如，冷凝水、冰、冰晶、冰水混合物等），因此在取样模式下如上文所述也需要将富集单元120的第一预设温度（略）升高，例如升高3-5摄氏度。
在图3中所示的第三实施例中，富集单元120构造成位于除水单元110之内。例如，当除水单元110由第一管构成时，富集单元120构造成位于该第一管内的第二管。换言之，除水单元110和富集单元120可以是彼此独立的管，其中，第一管的直径大于第二管的直径。但该第二管的长度可以大于第一管的长度。例如，第二管可以从第一管的轴向两端伸出。但应理解到，本发明的富集单元120和除水单元110可以构造成并非图3中所示的直管造型，而是具有其它形状、尺寸。
在该第三实施例中，在取样模式下，除水单元110仍满足位于富集单元120的上游。为了使样气能从除水单元110流入富集单元120，在富集单元120上设置有或者说形成有一个或多个连通部（图3中示出一个连通孔126）。连通部可以呈连通孔126的形式，但也可以包括其它形式，例如连通管等。具体来说，在取样模式下，样气从除水单元110的第一端口112流入，在此为图3中右侧的一个端口。在此，样气从除水单元110的右侧向其左侧流动，然后经由位于其左侧末端附近的连通孔126流入富集单元120内。但应注意到，连通孔126的位置可以位于富集单元120上的任何合适位置，而并非必须位于除水单元110的左侧末端。但在后者情况下，样气可以流过除水单元110的最大距离，以提高除水效果。
优选地，如图3中所示，除水单元110的第一端口112外还接有一段延伸管118，以方便灵活调整流入除水单元110的样气的供应方向（例如，样气可以来自于垂直于构成除水单元110的第一管的轴向的方向），但这不是必须的。
在第三实施例中，在脱附模式下，载气从富集单元120的第二端口122（即，位于图3中的最右侧端口）流入富集单元120。含有挥发性有机化合物的载气可以从富集单元120的与第二端口122相对的另一开口端口（例如，图3中的最左侧端口）流出。但优选的是，借助毛细管150来将含挥发性有机化合物的载气送入分析单元170。更优选的是，毛细管150的第二开口端部可以延伸到富集单元120内，尤其是比前述连通部更靠近富集单元120的第二端口122的位置。在此情况下，前述连通部可以在该脱附模式下用作分流口。该分流口优选位于毛细管150的第二开口端部的沿载气流动方向看的下游。因此，含挥发性有机化合物的载气的一部分会先流入毛细管150，尤其是其（径向）中心部分，而靠近富集单元120的内壁的一部分载气则会进一步流过毛细管150的外侧流入连通孔126（作为分流口），进而从除水单元110的第一端口112或者其它端口流出除水单元110。由于在此模式下，在富集单元120的第二端口122处提供载气的正压，因而不会在连通部处产生反向流动。
在该第三实施例中，吹扫步骤和脱附步骤可以同时发生。例如，当载气流过富集单元120时，从连通部流到除水单元110的一部分载气可以将除水单元110内的水或水汽从除水单元110带走。在此，需要将除水单元110和富集单元120都进行加热。为了实现紧凑的设计，在该第三实施例中，仅设有一个加热装置，该加热装置可以同时对除水单元110和富集单元120加热，例如加热到250-350摄氏度。在此升高的温度下，富集单元120内的挥发性有机化合物可以脱附，且除水单元110内的冷凝物质（例如，冷凝水、冰、冰晶、冰水混合物等）可以变成水汽，因此当载气流过除水单元110时，可以用作吹扫气体将水汽吹走，因而提高了整体效率。如上所述，由于内部压力的原因，除水单元110内的水或水汽不会经由连通部反向流入富集单元120内。
可以理解到，在取样模式下，富集单元120的与分析单元170连通的端口是关闭的。此外，除水单元110的第一端口112和富集单元120的第二端口122位于同一侧，而不是如第一和第二实施例中所示那样位于相对的两端。
此外，在该第三实施例中，也可以仅用一个冷却装置130对除水单元110和富集单元120共同进行冷却，以达到低温的目标。例如，该冷却装置130可以设置在除水单元110和富集单元120的外部，如图3中所示。有利的是，在取样模式下，无需借助独立的加热装置对富集单元120进行加热。具体来说，作为富集单元120的第二管位于作为除水单元110的第一管的内部，二者之间存在空间间隔，在该空间间隔内存在隔热气体，例如样气，因此第一管的温度通常略低于第二管的温度，即第二预设温度会略低于第一预设温度，以确保不会在富集单元120内产生冷凝物质或冰堵。
在上述三个实施例中，从除水单元110到富集单元120的整个气路（可选地还包括用于分流或用于送入待分析单元170的其它气路）的设计十分紧凑。一方面，除水单元110与富集单元120之间的间距较短，甚至可以将二者集成在一根管中，另一方面至少一些端口可以实现多种不同功能，已达到多功能集成的目的。可以理解到，紧凑的结构还可以在最大程度上减少除水单元110和富集单元120之间（主要在取样模式下）在温度变化大的情况下发生气密性问题的风险。
尽管在各附图中参照了用于检测样气中挥发性有机化合物的气体检测设备和气体检测方法的各实例来描述了本发明的各种实施例，但应当理解到，本发明的范围内的实施例可应用至具有相似结构和/或功能的系统、设备和方法中。
前面的描述已经给出了许多特征和优点，包括各种替代的实施方式，以及装置和方法的结构和功能的细节。本文的意图是示例性的，并不是穷尽性的或限制性的。
对于本领域的技术人员来说显然可对由所附权利要求所表达的术语的宽泛上位含义所指示的全部范围内做出各种改型，尤其是在结构、材料、元素、部件、形状、尺寸和部件的布置方面，包括这些方面在此处所描述的原理范围内的结合。在这些各种改型未偏离所附权利要求的精神和范围的程度内，意味着它们也包含于此。

Claims (17)

1.一种用于检测样气中挥发性有机化合物的气体检测设备，包括：
除水单元，所述除水单元用于通过冷凝对流入其内的所述样气进行除水，所述除水单元包括第一端口；
富集单元，所述富集单元沿所述样气的流动方向布置在所述除水单元的下游，并且与所述除水单元流体连通，所述富集单元包括第二端口；以及
用于控制温度的温控单元；
其特征在于，
所述气体检测设备包括取样模式，在所述取样模式下，所述样气经由所述第一端口流入所述除水单元，并且经由所述第二端口流出所述富集单元，其中，所述样气中的挥发性有机化合物在所述富集单元内进行富集，所述温控单元构造成使所述样气从所述除水单元流出至流入所述富集单元之前的温度不高于所述温控单元对所述富集单元设置的第一预设温度。
2.如权利要求1所述的气体检测设备，其特征在于，所述温控单元包括能对从所述除水单元至所述富集单元的整个样气流路进行冷却的冷却装置。
3.如权利要求2所述的气体检测设备，其特征在于，所述温控单元包括用于对所述除水单元进行加热的第一加热装置和/或用于对所述富集单元进行加热的第二加热装置。
4.如权利要求1所述的气体检测设备，其特征在于，所述温控单元构造成使所述第一预设温度比对所述除水单元设置的第二预设温度高出第一温度差值，其中，所述第一温度差值为0至10摄氏度，所述第二预设温度在-45至-35摄氏度之间的范围内。
5.如权利要求1所述的气体检测设备，其特征在于，所述气体检测设备还包括用于对挥发性有机化合物进行分析的分析单元，并且包括脱附模式，在所述脱附模式下，载气从所述第二端口流入所述富集单元，以使得从所述富集单元脱附的挥发性有机化合物随所述载气流至所述分析单元。
6.如权利要求5所述的气体检测设备，其特征在于，所述气体检测设备包括毛细管，所述毛细管包括第一开口端部和第二开口端部，所述第一开口端部连通到所述分析单元，所述第二开口端部与所述富集单元的内部流体连通，在所述脱附模式下，载有所述挥发性有机化合物的所述载气能经由所述毛细管流至所述分析单元。
7.如权利要求6所述的气体检测设备，其特征在于，所述第二开口端部位于所述除水单元的内部，以使得在所述脱附模式下，含所述挥发性有机化合物的载气在所述除水单元的内部流入所述毛细管，其中，所述载气中的一部分能经由所述第一端口和/或所述除水单元的其它端口分流。
8.如权利要求1所述的气体检测设备，其特征在于，所述气体检测设备还包括吹扫模式，在所述吹扫模式下，所述温控单元将所述除水单元加热到能使其内的冷凝物质转换成水汽，以使得所述水汽能从所述除水单元被吹出。
9.如权利要求1-8中任一项所述的气体检测设备，其特征在于，所述气体检测设备包括一根管，所述一根管包括构成所述除水单元的第一管部分和构成所述富集单元的第二管部分。
10.如权利要求9所述的气体检测设备，其特征在于，所述一根管为直管。
11.如权利要求1-6中的任一项所述的气体检测设备，其特征在于，所述气体检测设备包括构成所述除水单元的第一管和构成所述富集单元的第二管，所述第一管的直径大于所述第二管，所述第二管布置在所述第一管内，在所述第二管上形成有连通部，以使得流入所述第一管的所述样气能经由所述连通部流到所述第二管中。
12.如权利要求3所述的气体检测设备，其特征在于，所述第二加热装置包括围绕所述富集单元布置的热量产生机构和布置在所述热量产生机构之外用于对其进行固定的绝缘套管。
13.如权利要求5所述的气体检测设备，其特征在于，所述除水单元包括沿所述样气流动方向缩小的直径缩小部分，在所述取样模式下，所述样气经由所述直径缩小部分流出所述除水单元，而在所述脱附模式下，所述载气中的一部分能经由所述直径缩小部分流入所述除水单元，以进行分流。
14.一种利用气体检测设备来检测样气中挥发性有机化合物的方法，所述气体检测设备包括具有第一端口的除水单元和具有第二端口的富集单元，其特征在于，所述方法包括取样步骤，在所述取样步骤中，所述样气经由所述第一端口流入所述除水单元，并且经由所述第二端口流出所述富集单元，所述取样步骤包括：
在所述除水单元内通过冷凝对所述样气进行除水；
在所述富集单元内对所述样气中的挥发性有机化合物进行富集；
对所述样气进行温度控制，以使得所述样气从所述除水单元流出至流入所述富集单元之前的温度不高于对所述富集单元设置的第一预设温度。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述取样步骤还包括：对所述样气进行温度控制，以使得使所述第一预设温度比对所述除水单元设置的第二预设温度高出第一温度差值，其中，所述第一温度差值为0至10摄氏度，所述第二预设温度在-45至-35摄氏度之间的范围内。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述取样步骤之后执行的吹扫步骤，所述吹扫步骤包括：将所述除水单元加热到能使其内的冷凝物质转换成水汽，并将所述水汽吹出除水单元。
17.如权利要求14-16中任一项所述的方法，其特征在于，所述气体检测设备还包括用于对挥发性有机化合物进行分析的分析单元，所述方法包括在所述取样步骤之后执行的脱附步骤，所述脱附步骤包括：
将所述富集单元加热到能使挥发性有机化合物脱附，使载气流过所述富集单元，以将脱附的所述挥发性有机化合物载离所述富集单元并送入所述分析单元。
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